趙珍祥

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 712100)

水下沉管隧道巖土工程勘察要點(diǎn)分析

趙珍祥

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 712100)

水下沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點(diǎn)，對(duì)沉降極為敏感，故而水下沉管隧道巖土工程勘察必須實(shí)事求是，確?？辈鞌?shù)據(jù)真實(shí)有效和盡量全面。本文主要探析水下沉管隧道巖土工程勘察要點(diǎn)，以為相關(guān)工作和研究人員的工作和研究提供有用參考。

沉管隧道；巖土工程；勘察要點(diǎn)

水下沉管沉管隧道的原理是把預(yù)制管段放置在指定水下溝槽之中，將其組合安裝成水體兩端隧道型陸上運(yùn)輸工具[1]。沉管隧道主要由鋼殼與混凝土管段構(gòu)成，地基具有較低承載力便可施工，適合淺水、軟基、易疏浚水下場(chǎng)地。沉管隧道通常管道長(zhǎng)度較小，明顯短于隧道盾構(gòu)法[2]。

1.沉管隧道沉降特性分析

沉管隧道這種地下結(jié)構(gòu)對(duì)沉降極為敏感，該結(jié)構(gòu)只能承受較小范圍的沉降變形，一旦沉降變形超出承受范圍，很容易出現(xiàn)管段破裂狀況，甚至出現(xiàn)管段滲漏問題，最終干擾到隧道功能性和安全性[3]。沉降隧道發(fā)生沉降是多種因素作用的結(jié)果，其中地震荷載和車輛動(dòng)載都會(huì)造成地面沉降。施工期間發(fā)生的沉降現(xiàn)象主要集中在基礎(chǔ)層調(diào)整與壓縮開始階段，據(jù)相關(guān)資料顯示，該階段發(fā)生沉降量占比為50%-60%。故而必須對(duì)沉管隧道基礎(chǔ)和地基做必要技術(shù)處理，最大化降低液化和沉降發(fā)生概率。運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)沉降問題，主要是因?yàn)橄聦拥鼗翂嚎s變形。沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點(diǎn)，其做基礎(chǔ)處理的重點(diǎn)在于沉降隧道底與地基間隙的填充處理。沉降隧道進(jìn)行基礎(chǔ)處理的方法主要是樁基法、先鋪法、后填法。具體工程中，沉降隧道一般被安放在水下指定深度，施工中多出現(xiàn)基槽挖掘作業(yè)，基槽挖掘完成后將管段安放到位，并進(jìn)行二次覆蓋作業(yè)。故而沉降隧道在基地位置發(fā)生的基層變形有一個(gè)回彈和再壓縮的動(dòng)態(tài)過程。在感潮河段和港灣區(qū)域中潮汐作用會(huì)對(duì)完工后沉降管道發(fā)生沉降變形現(xiàn)象造成很大影響，但根據(jù)實(shí)際資料顯示潮汐作用會(huì)導(dǎo)致隧道管段發(fā)生波動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)際造成的沉降值并不顯著。

2.水下沉管隧道巖土工程勘察要點(diǎn)分析

2.1 堅(jiān)持勘察原則

堅(jiān)持實(shí)事求是原則，強(qiáng)調(diào)勘察數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。戶外勘察工作面對(duì)較為復(fù)雜的氣候、地質(zhì)、人文環(huán)境，工作人員開展勘察工作時(shí)，必須講求實(shí)事求是，以數(shù)據(jù)和事實(shí)說話，要盡量多的獲取第一手資料，必須確保獲取勘察數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性。

堅(jiān)持因地因時(shí)因人制宜原則，強(qiáng)調(diào)有規(guī)劃的推進(jìn)勘察工作。項(xiàng)目不同、施工場(chǎng)地不同、工程設(shè)計(jì)階段不同、勘察目標(biāo)不同、勘察團(tuán)隊(duì)不同，都會(huì)造成具體勘察工作和勘察規(guī)劃上工作量、工作進(jìn)度、工作難度的差異。勘察工作必須正視勘察規(guī)劃和實(shí)際勘察工作開展中存在的差異，應(yīng)及時(shí)就工程實(shí)況結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、水文氣象地質(zhì)特點(diǎn)評(píng)估勘察規(guī)劃的適應(yīng)性。具體勘察活動(dòng)中，必須根據(jù)勘察對(duì)象本身的特點(diǎn)做差異化勘察，并科學(xué)選取重點(diǎn)勘察目標(biāo)，確?？辈熨|(zhì)量和勘察效率。

堅(jiān)持以點(diǎn)帶面，選擇具有代表性的勘察對(duì)象、方法和范圍。選擇具有代表性的勘察對(duì)象、勘察方法、勘察范圍，可以在確保勘察活動(dòng)整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能降低勘察工作工作量。

堅(jiān)持綜合分析，兼顧全面。巖土工程勘察的具體工作處在較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境之中，勘察活動(dòng)必須用多種勘察手段獲取更多勘察數(shù)據(jù)，綜合分析多種勘察數(shù)據(jù)，對(duì)巖土工程地質(zhì)特征做一個(gè)更加全面系統(tǒng)的勘察論證，如此方能更好的應(yīng)對(duì)后續(xù)巖土工程問題。

2.2 勘察大綱制定

2.勘察大綱制定是勘察工作的首要任務(wù)，編制勘察大綱的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)水下沉管隧道巖土工程施工質(zhì)量?？辈齑缶V具體內(nèi)主要涵蓋任務(wù)、目的、技術(shù)方案、內(nèi)容、工作量、勘察設(shè)備、資料整合要求等，同時(shí)環(huán)境保護(hù)、職業(yè)健康安全、質(zhì)量保護(hù)等措施與具體工作規(guī)劃。勘察大綱編制主要包括工況條件、工程特點(diǎn)、場(chǎng)地巖土特征三個(gè)基本要素。其中工況條件主要包括勘區(qū)霧、風(fēng)、雨、雪、雷等氣候現(xiàn)象及潮汐、浪涌、暗流等水文狀況。工程特點(diǎn)則包括工程設(shè)計(jì)計(jì)算需用巖土參數(shù)、主工序設(shè)計(jì)、斷面開挖、結(jié)構(gòu)變形要求、代表性斷面尺寸、平面布置。場(chǎng)地巖土特性主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘與收集資料，進(jìn)一步解析地層巖土特性，特別關(guān)注特殊地層的勘察活動(dòng)設(shè)計(jì)，要有針對(duì)性選擇勘察手段與方法，。編制大綱要按照勘察技術(shù)要求和相關(guān)規(guī)范及具體勘察合同進(jìn)行，完成資料收集與現(xiàn)場(chǎng)踏勘后開始編寫勘察大綱，勘察內(nèi)容需有可操作性、預(yù)見性和針對(duì)性。

2.3 重視勘察關(guān)鍵點(diǎn)

水下沉管隧道巖土工程勘察工作關(guān)系到內(nèi)、外業(yè)工作全局，其涉及到職業(yè)健康、環(huán)保、進(jìn)度、安全、技術(shù)、質(zhì)量等多方面具體要求?？辈旃ぷ鏖_展的關(guān)鍵點(diǎn)如下：

強(qiáng)化和設(shè)計(jì)方的信息溝通。工作開展中，強(qiáng)化與設(shè)計(jì)方的信息溝通，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的布局特征、巖土參數(shù)、計(jì)算方法做及時(shí)了解，以方便在勘察活動(dòng)看展后，更好的滿足工程設(shè)計(jì)需要。

對(duì)勘察方案具體布置做優(yōu)化處理?？辈旆桨妇唧w內(nèi)容涵蓋質(zhì)量控制具體要求、試驗(yàn)項(xiàng)目和指標(biāo)、取樣和試驗(yàn)點(diǎn)間距、勘探深度、勘探間距、勘探方法等。具體勘察方案要在設(shè)計(jì)方提出勘探要求之上，從勘探角度做進(jìn)一步勘探方案優(yōu)化處理，確保細(xì)節(jié)到位，勘察設(shè)計(jì)符合現(xiàn)實(shí)勘探情形，并將優(yōu)化內(nèi)容明確到勘察大綱內(nèi)。具體勘察方法選用，要根據(jù)勘察階段差異來靈活的組合選用，從而有針對(duì)性解決不同勘察階段需要解決的關(guān)鍵問題。詳細(xì)勘察階段通常采用標(biāo)準(zhǔn)灌入、十字板剪切、靜力觸探、鉆探等實(shí)驗(yàn)方法。勘探點(diǎn)的間距要根據(jù)巖土條件所具有的具體復(fù)雜度來選取，間距通常在50-100米，同時(shí)要盡量管制隧道施工整體影響，做到縱橫兼顧?？碧缴疃缺仨氝_(dá)到設(shè)計(jì)中表明沉降深度，通常到堅(jiān)硬的穩(wěn)定持力層 3-5米，且需要超過設(shè)計(jì)沉降深度 10%做控制性勘探。取樣和測(cè)試間距必須在試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)保證每層單元土體樣品和測(cè)試數(shù)據(jù)充足，通常要求超過12件。除常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目外，還要設(shè)計(jì)針對(duì)性項(xiàng)目，并明確加卸荷模量等試驗(yàn)指標(biāo)，并按照?qǐng)龅睾奢d動(dòng)態(tài)變化獲得試驗(yàn)應(yīng)力路徑做固結(jié)試驗(yàn)。質(zhì)量控制方面應(yīng)對(duì)巖芯存放、原始記錄、巖芯采取率、鉆孔孔徑、勘探點(diǎn)定位精度做明確規(guī)定。

3.關(guān)鍵性指標(biāo)獲取。水下沉管隧道巖土工程勘察中關(guān)鍵性指標(biāo)主要包括軟土強(qiáng)度指標(biāo)、地層精細(xì)分層、土質(zhì)變形指標(biāo)三個(gè)指標(biāo)。軟土強(qiáng)度指標(biāo)是沉管隧道施工中水下基槽開挖不可或缺的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。水下基槽開挖施工，其先對(duì)邊坡穩(wěn)定性做科學(xué)評(píng)估。水底表層軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)則是評(píng)估水下基槽邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。軟土強(qiáng)度指標(biāo)獲取通常采用薄壁取土樣，做三軸壓縮不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，進(jìn)行快剪或者直接固結(jié)快剪試驗(yàn)，并同步做十字板剪切試驗(yàn)。地層精細(xì)分層主要評(píng)價(jià)地層空間均勻性，是沉降計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。地層精細(xì)分層具體勘察則采用靜力觸探和鉆探方式進(jìn)行。分層要求整體綜合統(tǒng)一，具體段區(qū)又具有獨(dú)立性。沉管隧道通常中間為平順段，兩端為斜坡段。各段中隧道管節(jié)有著不同的埋深標(biāo)高。土質(zhì)變形指標(biāo)也即沉管隧道地基土所具有的變形指標(biāo)，該指標(biāo)會(huì)直接對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全和沉管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成較大影響，故而需要重點(diǎn)把控。地基土變形是一個(gè)荷載回彈和再壓縮的動(dòng)態(tài)過程。研究沉管隧道施工中地基土發(fā)生的應(yīng)力反應(yīng)，并總結(jié)其典型應(yīng)力路徑，進(jìn)而做相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)，以該試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算隧道地基沉降信息。通常根據(jù)基槽開挖深度計(jì)算卸荷級(jí)別，根據(jù)沉管安放+回填+回淤+汽車動(dòng)荷載模擬回彈路徑，做土樣卸荷回彈和再壓縮試驗(yàn)，進(jìn)而獲取再壓縮模量，最終得出地基土再壓縮變形數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

水下沉管隧道巖土工程勘察要點(diǎn)主要是堅(jiān)持勘察原則、勘察大綱制定和重視勘察關(guān)鍵點(diǎn)。水下沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點(diǎn)，對(duì)沉降極為敏感，故而要求工程勘探作業(yè)時(shí)必須重視勘察要點(diǎn)，確保勘察作業(yè)的高質(zhì)量完成。

[1]孫憲明.小議水下隧道巖土工程勘察[J].中華居民旬刊，2013，（15）：273-274.

[2]程新生，李書輪.水下沉管隧道巖土工程勘察要點(diǎn)探討[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2010，（2）:42-46.

[3]王旭.盾構(gòu)法施工隧道巖土工程勘察要點(diǎn)[J].遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2015,17（4）：17-20.

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