谷雪冰

(中鐵九局集團(tuán)有限公司,遼寧沈陽(yáng) 110013)

1 工程概況

渾河暗渠穿越鐵路工程為沈陽(yáng)市污水處理工程,主體結(jié)構(gòu)為三孔框構(gòu)式過(guò)水暗渠,該段暗渠穿越長(zhǎng)大上下行、長(zhǎng)大三線、于虎上下行鐵路,長(zhǎng)大線是東北經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈,車(chē)流量大,施工期間不能影響鐵路的客貨運(yùn)輸,本段渠頂距軌面約8.7～11 m左右。經(jīng)過(guò)施工前期調(diào)查,本段路基土質(zhì)復(fù)雜,為回填路基,填料成份復(fù)雜,大粒徑塊石,建筑垃圾等會(huì)對(duì)小導(dǎo)管注漿產(chǎn)生極其不利的影響,易產(chǎn)生漿液流失,注漿達(dá)不到加固地層的作用。

地下水豐富和流水不順暢的路基地段,在雨量大的季節(jié)容易造成路基坍塌,整治這一難題的一種方法是在保持正常鐵路行車(chē)的基礎(chǔ)上,在該段整體路基下利用夯管?chē)皇┕すに囆拗粭l排水隧道將水排走。

2 施工工藝

夯管?chē)灰簿褪谴蠊芘锍爸ёo(hù)法,即利用特殊的夯管設(shè)備,沿隧道輪廓線向隧道縱向夯入帶有連接導(dǎo)向裝置的300鋼管,依次將帶連接導(dǎo)向裝置的鋼管夯入,鋼管夯通后利用風(fēng)壓將管內(nèi)土壤壓出,然后向鋼管內(nèi)填注有壓細(xì)石混凝土。鋼管和有壓細(xì)石混凝土形成水平向的鋼筋混凝土樁,每根鋼管混凝土樁在導(dǎo)向連接裝置的連接下形成鋼管混凝土樁圍幕,然后開(kāi)挖兩端洞口處土方3 m范圍內(nèi)(經(jīng)計(jì)算確定)并在距撐子面 1.0 m處設(shè)立臨時(shí)鋼架支撐,制作安裝該段主體結(jié)構(gòu)鋼筋并支立模板,灌注早強(qiáng)防水混凝土,待混凝土強(qiáng)度達(dá) 75%以上時(shí),向頂板注漿,保證主體結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土樁圍幕結(jié)合緊密,繼續(xù)開(kāi)挖 3.0 m一段,每段開(kāi)挖、組立鋼筋、灌注主體結(jié)構(gòu)混凝土均在鋼管混凝土樁圍幕與已經(jīng)形成的主體結(jié)構(gòu)形成的簡(jiǎn)支或鉸支梁的保護(hù)下進(jìn)行。其工藝流程圖見(jiàn)圖 1。

3 疑難問(wèn)題及解決辦法

3.1 夯管長(zhǎng)度保障

夯管夯擊主要能量消耗有:鋼管自重、鋼管內(nèi)土重、鋼管內(nèi)外壁與土的摩擦力。在這三種因素中,鋼管內(nèi)土重及鋼管內(nèi)外壁與土的摩擦力占比重大。在夯擊進(jìn)尺不能正常進(jìn)行時(shí),停止夯擊,用自制螺旋式出土器出土減少管內(nèi)土重及鋼管內(nèi)壁與土的摩擦力,成功穿越104 m。

圖1 施工工藝流程

由于夯管時(shí)間長(zhǎng),洞內(nèi)進(jìn)尺循環(huán)段數(shù)多、洞內(nèi)出渣及材料運(yùn)輸運(yùn)距長(zhǎng)。雖費(fèi)時(shí)但安全性高。

3.2 夯管方向偏差

根據(jù)德國(guó)TT夯管錘工作性能介紹,在導(dǎo)向?qū)к壘_定向的前題下夯管最大誤差為 0.2%,而且向左右側(cè)偏差的可能性很小,大部分均為向下,主要原因是鋼管及管內(nèi)土在重力作用下而產(chǎn)生的,通過(guò)預(yù)留施工誤差的辦法可以保證主體結(jié)構(gòu)的方向及標(biāo)高,即先夯側(cè)墻鋼管,精確鋪制導(dǎo)向裝置,通過(guò)試夯確定施工夯管最大誤差δ值,然后夯頂板上鋼管并將鋼管底標(biāo)高抬起 δ值做為誤差預(yù)留值制定首根鋼管底夯擊標(biāo)高,這樣夯管完成后,接收井鋼管底標(biāo)高將與設(shè)計(jì)值相同保證主體結(jié)構(gòu)方向及標(biāo)高。

3.3 夯管?chē)欢ㄎ?導(dǎo)向器)

在首根鋼管精度、位置滿(mǎn)足要求條件下其余各管在導(dǎo)向連接器的導(dǎo)向下位置將不會(huì)產(chǎn)生偏差,這樣整個(gè)圍幕的位置也不會(huì)偏差。因此,在夯第一根管時(shí)要設(shè)立導(dǎo)向槽,設(shè)立混凝土基墊層。按隧道中線及縱坡先行設(shè)置厚 10cm素混凝土墊層,寬度 1m,三根管寬度下設(shè)導(dǎo)向鋼軌,并在首根及左右各一根范圍內(nèi)壓重物以確保首根及相鄰鋼管夯入精度,為保證各鋼管夯入時(shí)不懸空,所以基坑開(kāi)挖應(yīng)分層進(jìn)行。

3.4 鋼管焊接

夯管的力學(xué)傳遞是靠鋼管的壁傳遞的,因此保證整根鋼管的同心將非常重要。整根管的方向偏差及夯擊效果與鋼管的連接焊口關(guān)系重大,為此要精選材質(zhì)保證圓順,并在端口制作 60°坡口,制作胎具焊接,保證已夯入鋼管與待夯入鋼管同心,焊口強(qiáng)度與原材料相同

3.5 鋼管內(nèi)混凝土灌注

待排氣口內(nèi)混凝土漿液溢出后安裝壓力表并繼續(xù)使管內(nèi)混凝土漿液擴(kuò)散至圍巖,當(dāng)壓力表達(dá)到 1.5～2.0 MPa時(shí)停止泵送混凝土漿液擴(kuò)散至圍巖,并封堵灌入端。

3.6 地下水位以下施工問(wèn)題

由于本工程距渾河主河道只有 500 m左右,而且土質(zhì)為砂礫,透水性極強(qiáng),產(chǎn)生流砂、涌砂的可能性很大,降水、阻水效果將決定著施工安全,為使隧洞開(kāi)挖及排水不產(chǎn)生流砂、涌砂而引起路基沉降危及行車(chē)安全,為此需將地下水位以下側(cè)壁圍巖及底板圍巖注漿加固阻水,即在側(cè)壁地下水位下及底板用小導(dǎo)管注漿加固。

3.7 頂板混凝土灌注

針對(duì)本工程工期緊、任務(wù)重及施工空間狹小的特點(diǎn),采用整體鋼模板,附著式振搗器振搗,保證混凝土灌注密實(shí),表面光滑。本工程主體結(jié)構(gòu)頂板為平直式,頂板混凝土灌注的密實(shí)將直接影響工程質(zhì)量,因此在混凝土灌注端,即將掌子面端頂板側(cè)模與頂部鋼管密封并設(shè)灌入口及排氣口,從灌入口灌入混凝土漿液至排氣口排出混凝土漿液,即完成頂板混凝土灌注。

3.8 洞口施工

為使已成型圍幕鋼管位置固定及進(jìn)洞開(kāi)挖更加安全可靠,在夯入鋼管的始發(fā)端和接收端各制作一個(gè)矩形固定及支撐鋼筋混凝土框架,截面為寬 0.3 m高0.5 m。

3.9 防水混凝土施工

在隧道工程施工中,由于施工環(huán)境較差,受施工順序的影響,使防水效果難以達(dá)到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài),因此防水混凝土施工是隧道工程防水成敗的關(guān)鍵?；炷两Y(jié)構(gòu)采用C 30S 6混凝土,為確保防水混凝土質(zhì)量達(dá)到結(jié)構(gòu)自防水的目的,需保證混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性、抗裂性和耐久性。

4 線路加固

根據(jù)本工程工期緊,任務(wù)重及現(xiàn)場(chǎng)地貌等實(shí)際情況,針對(duì) 104 m暗挖段東中部有約 40 m長(zhǎng)空地段(距道碴邊緣近)在保證行車(chē)安全的前提下采用密排工字鋼樁,橫向高張預(yù)應(yīng)力鋼拉索,縱向圓鋼管支撐的圍護(hù)形式形成20m長(zhǎng)、11 m寬的工作坑,該段采用明挖施工,這樣,就增加了兩個(gè)暗挖工作面,縮短了暗挖長(zhǎng)度,解決了暗挖段工序復(fù)雜,制約工期的難題。

5 施工降、排水

5.1 明挖段施工降、排水

經(jīng)詳細(xì)勘察,發(fā)現(xiàn)地下水位較設(shè)計(jì)給出水位標(biāo)高高出1.8～2.7 m。(設(shè)計(jì)地下水位標(biāo)高31.16m)在枯水季 5月份為 32.66 m,雨季 7月份為 33.36 m,較本段暗渠槽底開(kāi)挖線31.916～32.070 m高出 0.644～0.58 m(枯水季),雨季1.444～1.290m,為保證施工順利進(jìn)行,必須排水,暗挖段上覆 5條鐵路線,為保證暗挖段施工排水及施工時(shí)地面不下沉保證鐵路運(yùn)輸正常、安全運(yùn)行,制定出明挖段施工降、排水方案。明挖段采用 1000mm降水井,井底標(biāo)高為 29.00 m,間距為 20 m,沿開(kāi)挖線交錯(cuò)布置,詳見(jiàn)圖 2。

圖2 井點(diǎn)降水布置

5.2 暗挖段施工降、排水

暗挖段拱頂位于中粗砂層,洞身隧道的下半部結(jié)構(gòu)已經(jīng)處于承壓水含水層,所以必須進(jìn)行降水,盡可能的使隧道開(kāi)挖實(shí)現(xiàn)無(wú)水作業(yè),為避免路基下沉,盡可能減少對(duì)地面環(huán)境的干擾。在本段施工中,采用超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖及封堵地下水的辦法,減小水流壓力對(duì)邊墻及洞底的影響。超前小導(dǎo)管在邊墻和底部施加,間距為 25cm,每隔 10根不注漿,作為引導(dǎo)地下水的集水孔孔位,排引周?chē)叵滤?減少地下水壓對(duì)初期支護(hù)的壓力,并將水排至洞口集水溝排出洞外。(施工時(shí)結(jié)合地下水實(shí)際情況,調(diào)整集水鉆孔導(dǎo)管的角度)引水孔密度加大,排引地下水。當(dāng)局部降水不理想時(shí),根據(jù)地層具體情況采用超細(xì)水泥或水泥 +水玻璃漿液注漿加固。結(jié)構(gòu)穿越含水透鏡體砂層,局部降水效果不明顯,采用超細(xì)水泥漿液振沖注漿加固,以提高灌入度,保證注漿效果。振沖注漿管采用鋼管制作,絲扣連接,根據(jù)透鏡體范圍和注漿壓力調(diào)整注漿間距,一般按 0.3～0.6 m梅花型布置注漿孔。

注漿管振入深度不小于 6m,注漿實(shí)施按水平倒退式分節(jié)段注入,每個(gè)節(jié)段后退長(zhǎng)度 0.33 m,注漿泵采用雙缸頂推,以提供持續(xù)穩(wěn)定的注漿壓力,嚴(yán)格按照注漿工藝實(shí)施,確保注漿效果,必要情況下考慮進(jìn)行超細(xì)水泥 +水玻璃漿液雙液注漿。

6 結(jié) 論

在地下水豐富和流水不順暢的路基地段,采用夯管?chē)皇┕すに嚢踩愿?可有效縮短工期,減小了對(duì)鐵路行車(chē)的影響。但施工工序較為復(fù)雜,施工前需要做好詳盡的施工進(jìn)度和計(jì)劃安排。