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        水工隧洞穿越砂壤地層技術(shù)應(yīng)用

        2016-04-08 18:59:37薄福英岳林祥
        山西水利 2016年12期
        關(guān)鍵詞:鋼格導(dǎo)洞格柵

        薄福英,岳林祥

        (忻州市水利工程機(jī)械處,山西 忻州 034000)

        水工隧洞穿越砂壤地層技術(shù)應(yīng)用

        薄福英,岳林祥

        (忻州市水利工程機(jī)械處,山西 忻州 034000)

        采用淺埋暗挖工藝穿越砂壤地層,應(yīng)提前做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作,在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的原則,施工中充分調(diào)動(dòng)圍巖的自穩(wěn)能力,盡快閉合成環(huán),及時(shí)進(jìn)行背后回填灌漿,實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè),以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工的目的。

        南水北調(diào);水工遂洞;淺埋暗挖;砂壤地層

        1 概述

        南水北調(diào)中線工程京石段應(yīng)急供水工程(惠南莊—大寧段)水工隧洞在北京市房山區(qū)長(zhǎng)陽(yáng)鎮(zhèn)穿越京石高速公路,隧道長(zhǎng)69 m,隧洞上部平均覆土厚度為5.3 m。隧道結(jié)構(gòu)形式為正圓形并聯(lián)兩洞,開(kāi)挖直徑為6 m,兩洞中心軸距為13.85 m。在施工方案中采用淺埋暗挖施工工藝,初襯結(jié)構(gòu)為C30鋼格柵噴射混凝土,內(nèi)徑為5.4 m。

        隧洞所在地層比較簡(jiǎn)單,主要為第四系全新統(tǒng)砂壤土結(jié)構(gòu),具有弱透水性、自穩(wěn)能力較差等特點(diǎn)。連接隧洞兩側(cè)槽底標(biāo)高均低于隧洞下拱2 m以上,隧洞開(kāi)挖施工時(shí)不存在施工降水問(wèn)題。隧洞在砂壤地層中采用淺埋暗挖工藝成形。

        2 隧洞開(kāi)挖

        2.1 開(kāi)挖方法

        隧洞所穿越的砂壤地層中,層間多夾黏土、粉砂,自穩(wěn)能力較差,為了減少施工開(kāi)挖擾動(dòng),加強(qiáng)隧洞支護(hù),故在施工方案中采用淺埋暗挖工藝的中隔壁(CD)法開(kāi)挖。CD法是在隧洞全斷面開(kāi)挖的基礎(chǔ)上增加水平支撐和豎向支撐并與環(huán)向格柵支撐相連接,分成4個(gè)獨(dú)立開(kāi)挖區(qū)域,減小施工擾動(dòng),提高開(kāi)挖安全程度。CD法施工時(shí),在同側(cè)上下導(dǎo)洞開(kāi)挖距離應(yīng)適宜,過(guò)長(zhǎng)因出渣時(shí)間較長(zhǎng)而延長(zhǎng)仰拱封閉時(shí)間影響施工效率,過(guò)短則會(huì)擾動(dòng)相鄰導(dǎo)洞周圍土體穩(wěn)定增加不安全程度。結(jié)合以往隧洞暗挖施工經(jīng)驗(yàn)及土層情況,施工方案中確定各導(dǎo)洞間前后開(kāi)挖錯(cuò)距為6 m。

        第一,進(jìn)行左上導(dǎo)洞土體開(kāi)挖及支護(hù),沿該導(dǎo)洞向前打設(shè)直徑為32 mm的超前小導(dǎo)管,注射水泥—水玻璃雙液漿超前支護(hù),開(kāi)挖該導(dǎo)洞土方,開(kāi)挖步距為0.5 m,架設(shè)鋼格柵及水平和豎向支撐形成一個(gè)閉合支撐環(huán),打設(shè)鎖腳錨管,掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片,噴射C30混凝土,完成該導(dǎo)洞一個(gè)開(kāi)挖支護(hù)循環(huán)。

        第二,在左上導(dǎo)洞進(jìn)尺6 m后,進(jìn)行左下導(dǎo)洞土體開(kāi)挖及支護(hù),開(kāi)挖步距為0.5 m,架設(shè)鋼格棚及豎向支撐與左上導(dǎo)洞支撐焊接連接,掛網(wǎng)噴射C30混凝土,左側(cè)上下導(dǎo)洞襯砌閉合連接。

        第三,在左下導(dǎo)洞進(jìn)尺6 m后,進(jìn)行右上導(dǎo)洞土體開(kāi)挖及支護(hù),打設(shè)直徑為32 mm的超前小導(dǎo)管,注射水泥—水玻璃雙液漿,開(kāi)挖該導(dǎo)洞土方,開(kāi)挖步距為0.5 m,架設(shè)鋼格柵及水平支撐,并與左上導(dǎo)洞格柵和水平支撐相連接,打鎖腳錨管,掛網(wǎng)噴射C30混凝土。

        第四,在右上導(dǎo)洞進(jìn)尺6 m后,進(jìn)行右下導(dǎo)洞土體開(kāi)挖及支護(hù),開(kāi)挖步距為0.5 m,支設(shè)格柵并與相鄰格柵和支撐相連接,掛網(wǎng)噴射C30混凝土,此時(shí)主洞初襯已封閉相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)狀支護(hù),以此工序循環(huán),至隧洞貫通。初襯混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)拆除水平支撐和豎向支撐。

        2.2 小導(dǎo)管注漿超前加固

        采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)開(kāi)挖面前方地層進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào),判明地層基本情況,根據(jù)土體情況選用注漿漿液種類及配合比,通過(guò)超前小導(dǎo)管注漿改善圍巖受力狀況,減少圍巖的松弛變形。

        在砂壤地層中施工,采用超前小導(dǎo)管支護(hù)預(yù)加固地層,注漿土體膠結(jié)成拱形承載體,在超前小導(dǎo)管及加固體的作用下開(kāi)挖,以有效控制塌方。

        小導(dǎo)管一般采用直徑32 mm,為2.25 m的無(wú)縫鋼管制作,端頭花管長(zhǎng)1.0 m。出漿端制成封閉錐形,在花管段四周每20 cm鉆8 mm出漿孔。小導(dǎo)管沿隧洞開(kāi)挖上拱180°布置,其環(huán)向間距為0.3 m,外插角18°~22°,打入后縱向搭接長(zhǎng)度1.0 m,注漿壓力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定為0.30~0.35 MPa,充填系數(shù)控制在0.3~0.35之間。

        2.3 鋼格柵加工質(zhì)量

        支撐體系是由鋼格柵和噴射混凝土組成,最終共同成為隧洞的永久結(jié)構(gòu),因此必須對(duì)格柵加工和安裝質(zhì)量嚴(yán)格控制。鋼格柵在加工廠制作完成并試拼合格后,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝前必須通過(guò)二次驗(yàn)收。開(kāi)挖完成后隨即安裝鋼格柵,安裝時(shí)使用儀器精確定位,使格柵安裝的標(biāo)高、中線、傾斜度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,格柵間采用螺栓連接,拱部格柵安裝前應(yīng)清除拱腳下的虛碴及其他雜物,格柵腳部采用混凝土塊墊實(shí)。安裝完成后,格柵間間距、鋼格柵縱向和環(huán)向之間連接、鋼格柵拱腳處臨時(shí)支撐和拱腳處鎖腳錨管打設(shè)均應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格查檢。

        2.4 噴射混凝土

        隧洞噴射混凝土采用潮噴工藝施工,格柵安裝完成后,開(kāi)始噴射混凝土。由于格柵鋼筋比較密集,混凝土噴射時(shí)回彈較大,容易出現(xiàn)不密實(shí)情況。為保證噴射混凝土質(zhì)量,施工方案中采取用分層噴射,一次噴射厚度控制在7 cm之內(nèi)。

        混凝土噴射機(jī)安裝好后,先試噴清除管道內(nèi)雜物,隨后用高壓風(fēng)吹掃受噴面,清除受噴面上的灰塵,然后開(kāi)始噴射混凝土,噴射壓力為0.3°~0.5°/MPa,噴頭與受噴面保持垂直,噴頭距受噴面距離為0.5~1.0 m,噴射軌跡應(yīng)自上而下呈螺旋形移動(dòng),后一圈壓前一圈1/3,如遇受噴面被鋼筋網(wǎng)片、格柵遮擋時(shí),可將噴頭稍微斜,上一層初凝后進(jìn)行下層混凝土噴射,完成后的噴射面應(yīng)保持平整順直。

        2.5 回填灌漿

        初襯完成后及時(shí)進(jìn)行背后回填灌漿,回填灌漿可填充初襯混凝土與圍巖之間的空隙,使初襯混凝土與圍巖共同承受其上部土體的壓力和控制地表沉降。回填灌漿范圍隧洞上部為270°范圍?;靥罟酀{管采用直徑25 mm無(wú)縫鋼管制作,長(zhǎng)為0.5 m,縱環(huán)向安裝間距均為2 m,梅花型布置。

        回填灌漿漿液為水泥漿,水灰比為0.5∶1,采用水泥單液注漿機(jī)灌注,灌漿壓力不宜過(guò)高,能克服管道阻力、初期支護(hù)間空隙阻力即可,一般為0.30~0.35 MPa。回填灌漿前,先進(jìn)行清孔,保證其管路暢通,灌漿順序應(yīng)分段分序閉合進(jìn)行,灌漿過(guò)程中嚴(yán)格控制灌漿壓力。灌漿時(shí)由下游向上游、低端向高端緩慢推進(jìn),當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力并不再進(jìn)漿時(shí)持續(xù)穩(wěn)壓5 min即可停止單孔灌漿,最后進(jìn)行封孔作業(yè)。

        2.6 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)

        在開(kāi)挖過(guò)程中,應(yīng)對(duì)地面和洞內(nèi)斷面變形收斂進(jìn)行監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握隧洞變形情況,將數(shù)據(jù)整理和分析后形成信息及時(shí)反饋到施工中,用以科學(xué)指導(dǎo)施工。

        3 結(jié)語(yǔ)

        淺埋暗挖穿越砂壤地層應(yīng)提前做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作,在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的原則,施工中充分調(diào)動(dòng)圍巖的自穩(wěn)能力,盡快閉合成環(huán),及時(shí)進(jìn)行背后回填灌漿,實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè),以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工的目的。

        TV672+.1

        C

        1004-7042(2016)12-0034-02

        薄福英(1976-),女,2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)土木工程專業(yè),工程師。

        2016-10-08;

        2016-11-20

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