陳彥軍

摘 要：該項(xiàng)目為灞河下穿明挖隧道，是十四運(yùn)會重難點(diǎn)項(xiàng)目。隧道全長2896m，下穿600m全寬主河道，隧道距橡膠壩壩體不足100m，隧道底界距淤泥層頂約14m淤泥，淤泥沉淀時(shí)間短，呈軟塑～流塑狀，超深泥流態(tài)淤泥開挖圍護(hù)難度大，可參考經(jīng)驗(yàn)少，通過總結(jié)研究及實(shí)踐，攻克了關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，提高了施工效率，節(jié)約了投資，保證了安全質(zhì)量及工期。

關(guān)鍵詞：乒乓球;顯示動力學(xué)理論;新材料;碰撞動力學(xué)

中圖分類號：U655.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）05-0173-04

Research and Application of Key Technologies of Reclaimed Material Cofferdam for Ultra-deep Muddy Undercrossing Tunnel

Chen Yanjun

（Shaanxi Railway Institute，Weinan 714099， China ）

Abstract：This project is an open-cut tunnel under the Bahe River， which is an important and difficult project of the 14th National Games. The total length of the tunnel is 2.896 kilometers， which passes through the main river channel with a width of 600 meters. The distance between the tunnel and the rubber dam body is less than 100 meters， and the bottom boundary of the tunnel is about 14 meters away from the top of the silt layer. The silt has a short settling time， which is in the form of soft plastic ～ flowing plastic. It is difficult to excavate and protect the ultra-deep mud flow silt， and there is little reference experience. By summarizing the research and practice， the key technical difficulties have been overcome， the construction efficiency has been improved， the investment has been saved， and the safety quality and the construction period have been guaranteed.

Key words：underpass tunnel; Ultra-deep silt; Enclosure; work efficiency

西安浐灞生態(tài)區(qū)灞河隧道隧道下穿600m全寬主河道，主線設(shè)計(jì)總長2896m，雙向六車道，并在過河段設(shè)置緊急逃生通道及綜合管廊，隧道斷面為矩形單箱三室，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，空間高度為6.2m，隧道采用明挖工藝。該項(xiàng)目隧道2020年3月份中標(biāo)，計(jì)劃2021年6月份竣工通車。

1 項(xiàng)目面臨的重難及需攻克的關(guān)鍵技術(shù)

（1）灞河因城市景觀需求，在下游位置設(shè)置了橡膠攔水壩進(jìn)行蓄水，在壩體一側(cè)，形成了平均深達(dá)到7m以上的淤泥，因淤泥沉淀時(shí)間短，表面呈泥流態(tài)，不能作為圍堰的直接持力層，即使是加固淤泥層，機(jī)械無法直接在淤泥層頂部施工。

（2）隧道設(shè)計(jì)位置距橡膠壩壩體較近（約 75～120m），隧道底界距淤泥層頂約14m，隧道采取明挖開挖方式并下穿主河道，且灞河底下的土層是粉質(zhì)粘土與細(xì)、中砂交替出現(xiàn)，存在承壓水，開挖基坑易產(chǎn)生基坑突涌，類似可參考經(jīng)驗(yàn)少，需要多種工藝的相互結(jié)合才能有效解決圍護(hù)安全，其設(shè)計(jì)及施工難度大。

3）該項(xiàng)目為2021年十四屆運(yùn)動會主會場重要通道，從設(shè)計(jì)、施工至通車不足15個(gè)月，且要面臨至少2個(gè)汛期影響，工期要求緊，業(yè)主同時(shí)提出圍堰施工利用建筑再生資源，降低總造價(jià)，更增加了設(shè)計(jì)施工難度，因此科學(xué)合理的設(shè)計(jì)技術(shù)及施工方案的有效運(yùn)用直接決定著是工期及總投資。

2 再生材料圍堰設(shè)計(jì)攻關(guān)及技術(shù)研究

2.1 圍堰設(shè)計(jì)原則總體思路

本工程圍堰使用年限為 1 年，圍堰高度小15m，圍堰的級別均為 4級。圍堰類型為土石結(jié)構(gòu)，圍堰工程洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇。圍堰在設(shè)計(jì)前，綜合考慮了工程使用要求、場地特點(diǎn)、地形地質(zhì)、施工的便利性和施工工期、總投資等情況，滿足了防洪、地基承載力、抗?jié)B及變形、邊坡整體穩(wěn)定、地基承載力和抗?jié)B等多方面要求。

2.2 圍堰設(shè)計(jì)的工藝設(shè)計(jì)思路

將施工范圍內(nèi)的表層浮土和水草、雜物等清除干凈，清淤 1m 深，采用綜合擠淤法，將剩余 5～6m 的淤泥置換;對采用再生材料建筑垃圾部分，根據(jù)建筑垃圾填筑深度，建筑垃圾材料本身應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，若不滿足采用旋噴樁或注漿改良建筑垃圾土體性質(zhì)，剩余淤泥采用旋噴樁進(jìn)行加固。然后在圍堰坡腳施工格賓石籠，圍堰主體分層填粘性土，至設(shè)計(jì)高程后施工隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖基坑，施工隧道，最后基坑回填，拆除圍堰，恢復(fù)堤岸。如圖2所示。

2.3 圍堰再生材料設(shè)計(jì)研究論證

為節(jié)約造價(jià)及再生資源的利用，對建筑再生材料運(yùn)用到圍堰施工中進(jìn)行了重點(diǎn)研究論證。根據(jù)圍堰規(guī)模，壩體最終填筑高度最大為8.5m，壩頂寬度為4.0m，壩底寬度為33.75m，淤泥層總厚度為7.0m，擬用建筑再生材料換填的淤泥厚度為2.5m，寬度為20.9m。經(jīng)計(jì)算，壩體重力考慮安全系數(shù)μ=1.2，壩體所需承載力。因此拋石及建筑垃圾所需提供承載力不應(yīng)小于120 kPa。建筑再生材料重力;假設(shè)壩體重力全部由已換填的建筑再生材料及淤泥加固系統(tǒng)承擔(dān)，淤泥加固系統(tǒng)采用φ600mm旋噴樁或攪拌樁，需梅花狀布置。

2.4 圍堰再生建筑材料工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化

考慮間距為1.1m，長度為7.5m，其中7m（含2.5m建筑垃圾層旋噴樁或攪拌樁加固）插入整個(gè)淤泥層，0.5m插入相鄰砂層中。建筑再生材料下單延米所需旋噴樁個(gè)數(shù)n=20.9/1.1=19;旋噴樁/攪拌樁自重G3=π/4×0.62×7.5×21×25kN/m3=1006.7625kN;單延米旋噴樁/攪拌樁端總面積S=π/4×0.62×19=5.3694m2;安全系數(shù)μ=1.2;樁端所需承載力q=μ（G1+G2+G3）/S=1.2×（3209+1045+1006.7625）/5.3694=1175.72kPa≤qPa中砂層=1200kPa。經(jīng)優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化方案滿足要求，因此樁體需落在下方中砂層上，樁長為7.5，樁體進(jìn)入中砂層0.5m，樁間距1.1m，成梅花型布置，優(yōu)化后的方案更科學(xué)合理。如表1所示。

3 再生材料圍堰設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場應(yīng)用比對分析

（1）針對超深淤泥質(zhì)地層，現(xiàn)場施工從施工工藝角度論證說明是否能采用引孔+攪拌樁設(shè)計(jì)工藝，不考慮建筑垃圾造價(jià)，僅考慮節(jié)省拋石量，證實(shí)攪拌樁方案整體造價(jià)不會較原拋石方案增加。

（2）針對采取引孔+旋噴樁施工經(jīng)驗(yàn)，旋噴樁經(jīng)過之前試驗(yàn)可以打到 25 m深，且為節(jié)約圍堰背水面設(shè)置鋪蓋層的工程量，將圍堰防滲墻優(yōu)化為心墻，心墻采用落底式，通過試驗(yàn)結(jié)果比對，圍堰加固方案最終采取采用旋噴樁更科學(xué)合理。

（3）針對部分若攪拌樁無法實(shí)現(xiàn)打設(shè)情況，考慮到注漿對建筑再生材料改善效果無法確定，將采用旋噴樁引孔+旋噴樁加固建筑再生材料層和淤泥層的方案，從而對其進(jìn)行整體加固，以防兩側(cè)壓載，在中部形成薄弱層，發(fā)生內(nèi)陷后坡腳失穩(wěn)，容易對圍堰度汛及內(nèi)部基坑安全埋下隱患。如圖4所示。

4 再生材料圍堰施工方案的優(yōu)化建議

（1）圍堰上部壩體采用了粘性土進(jìn)行密實(shí)回填，底部為片石（或建筑再生材料）擠淤，寬度近 40m;經(jīng)初步計(jì)算及分析，在設(shè)計(jì)水位下圍堰本身不會發(fā)生滲透破壞及管涌，在兩側(cè)部位拋石擠淤達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，施工優(yōu)化思路：圍堰中部設(shè)置的落底式防滲樁。

（2）圍堰底部自外向內(nèi)依次為 18.9m 寬的片石、20.9m寬的建筑再生材料及 10m寬的片石;其中兩側(cè)片石厚度約 6～7m，底部位于礫砂層;中部建筑再生材料厚度約 2.5m，該區(qū)域采用了 D600×1100 高壓旋噴樁進(jìn)行加固，樁端進(jìn)入下部礫砂層 500mm。施工優(yōu)化思路：該區(qū)域高壓旋噴樁，可考慮采用強(qiáng)夯等措施對坡腳等薄弱區(qū)域進(jìn)行處理，確保擠淤深度與設(shè)計(jì)一致，滿足整體穩(wěn)定性要求即可。

5 再生材料圍堰施工中出現(xiàn)的問題及對策

（1）面對再生材料圍堰背水面壩腳尾水淘沙問題，解決辦法：采取在圍堰背水面設(shè)置堆石棱體排水，降低壩內(nèi)的浸潤線使下游壩腳免受尾水淘沙，并反壓下游壩腳。壩體與排水體設(shè)置反濾層。堆石棱體一側(cè)設(shè)置高壓旋噴防滲墻，解決圍堰背水淘沙問題。

（2）面對建筑再生材料回填時(shí)未進(jìn)行碾壓夯實(shí)造成壩體填土開裂及沉降問題，解決辦法：局部進(jìn)行鉆孔取土，判斷壩體基礎(chǔ)下擠淤及回填的現(xiàn)狀，再采取針對性加固措施進(jìn)行加固。

（3）面對原處理方案中采取高壓旋噴樁加固，實(shí)際施工中工藝存在不確定性，同時(shí)難以達(dá)到預(yù)期的加固效果問題，解決辦法：優(yōu)先采用土擠密樁的處理措施，置換材料可采用碎石、拆房土、生石灰等拌合。

（4）面對開挖易產(chǎn)生突涌問題，解決辦法：在基坑開挖之前基坑內(nèi)設(shè)置多個(gè)設(shè)水位監(jiān)測點(diǎn)，等水位降至設(shè)計(jì)要求且穩(wěn)定之后方可開挖基坑;補(bǔ)充導(dǎo)流壩基礎(chǔ)回筑情況并加強(qiáng)變形監(jiān)測，汛期保證導(dǎo)流壩的安全;加強(qiáng)圍堰自身變形監(jiān)測，設(shè)置沉降、傾斜等監(jiān)測布點(diǎn)，完善巡視要求，并與基坑施工期間監(jiān)測相互結(jié)合。

6 再生材料在超深淤泥質(zhì)圍堰中的應(yīng)用技術(shù)及

注意事項(xiàng)

通過在浐灞項(xiàng)目超深淤泥質(zhì)下穿隧道再生材料圍堰關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用，圍堰施工中可以就地取材，采取建筑垃圾等再生材料作為圍堰填筑材料，但必須注意的是再生料填筑料中不允許含腐植土等，水溶鹽含量（指易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量計(jì)）不大于3%;建筑再生料填筑料，骨料級配好，密實(shí)度不小于0.91;建筑再生料滲透系數(shù)不大于1×10-4cm/s;建筑再生料承載力滿足要求，不小于120kPa;建筑再生料填筑深度要達(dá)到圖紙要求的拋石擠淤深度;采取建筑再生材料在超深淤泥質(zhì)圍堰迎水面必須做坡腳石籠。

7 結(jié)語

再生建筑材料盡管可以就地取材，且能降造提效，但不能單一全部采取再生材料作為超深淤泥質(zhì)圍堰填筑材料，需要采取多種工藝工法的有效結(jié)合，才能發(fā)揮出再生材料在超深淤泥質(zhì)圍堰工程填筑要求及最終實(shí)現(xiàn)其工程的的經(jīng)濟(jì)性、安全性、生態(tài)保護(hù)及降本增效等目的。

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