摘 要：引洮二期工程八干渠后段地質(zhì)條件較差，施工過程中經(jīng)常發(fā)生掉塊、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，特別是八干渠22#隧洞。文章對工程實例進(jìn)行對比研究，得到了切合實際、經(jīng)濟(jì)可行的處理方案。文章針對引洮二期工程八干渠后段22#隧洞新增斜井上游淺埋飽和洞段運(yùn)用對比分析法討論洞頂淺埋洞段塌方處理的幾種方案，通過分析得到適合該地質(zhì)條件、投資上經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上可行、效果更佳的施工方案。研究結(jié)果表明淺埋飽和土塌方洞段適合運(yùn)用高壓旋噴樁方案處理。文章可為今后類似工程的施工提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：引洮二期工程；斜井；塌方；洞頂埋深；淺埋洞段

中圖分類號：TV6"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1工程概況

甘肅省引洮供水二期工程是目前甘肅省內(nèi)最大的引水工程，引洮二期供水工程接連引洮一期給省內(nèi)干旱的定西、平?jīng)?、白銀、天水四市八縣供水，以徹底解決上述區(qū)域飲水困難的問題。引洮二期工程主要建設(shè)內(nèi)容包括1條總干渠，全長95091 m，6條干渠（四—九干渠）及2條分干渠，總長299968 m，其中八干渠全長121254 m（包括一分干渠、二分干渠45249 m）；主要建筑包括隧道53座（包括分干渠29座）、倒虹吸7座、渡槽1座，明渠27座，暗渠13座。

八干渠主要承擔(dān)太平、大溝、新塬等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水和農(nóng)田灌溉任務(wù)，自總干渠末端35#隧洞出口取水，途經(jīng)太平鎮(zhèn)、平頭川鎮(zhèn)、新塬鎮(zhèn)等至劉家寨鎮(zhèn)王家莊。八干渠22#隧洞（樁號62+474.9～68+195.87，洞長5720.97 m）位于新源鎮(zhèn)大牧東岔村，隧洞為三心圓拱形斷面，一次支護(hù)斷面高2.523 m，寬2.2 m。隧洞最大基巖埋深280 m。圍巖為新近系砂質(zhì)泥巖，圍巖類別為極不穩(wěn)定Ⅴ類。隧洞向上游掘進(jìn)至樁號62+502時遇飽水土層淺埋洞段（至對面溝道岸坡樁號62+422長約80 m），洞頂埋深15～20 m，為常年有地下水溝道，地表2 m 以下為飽水土（含水率29%），鉆孔勘測洞底板以下約2.5 m 為砂質(zhì)泥巖。其顯著特點是含水量大，涌泥嚴(yán)重，嚴(yán)重影響洞內(nèi)開挖和上部土體穩(wěn)定。

2初選方案

隧洞出現(xiàn)塌方后，經(jīng)參建各方現(xiàn)場查勘，同意承包方采取了一些臨時措施，如加設(shè)管棚，短進(jìn)尺、加大管棚、縮短鋼拱架間距等，但效果不佳，隨即封堵掌子面。設(shè)計單位初步意見為改線，并立即派地質(zhì)勘探隊進(jìn)駐現(xiàn)場，對洞頂周邊進(jìn)行了鉆探，結(jié)果表明改線方案不可行。后又邀請經(jīng)驗豐富的專家組現(xiàn)場勘查，專家組多次勘查現(xiàn)場后得到一致的意見，初步提出了4種施工方案：方案一是將地下水位降低至基礎(chǔ)面以下4 m左右，待上部土體穩(wěn)固后進(jìn)行洞內(nèi)開挖；方案二是將其上部溝道進(jìn)行開挖晾曬后進(jìn)行大面積開挖，將此段變?yōu)榘登嵤?；方案三是將上部晾曬后對其兩?cè)打入鋼板樁，形成一個隔斷的封閉區(qū)域，并對其區(qū)域內(nèi)開挖[1-2]；方案四是在溝道上部沿洞軸線方向洞子范圍內(nèi)進(jìn)行高壓旋噴水泥樁，將其下部洞子開挖周邊范圍內(nèi)巖體進(jìn)行凝固，待其凝固后再對其洞內(nèi)進(jìn)行開挖。各方案的施工工期見表1。

3方案分析

淺埋洞段軟泥處理的方法很多，選擇合適的處理方法十分關(guān)鍵，這不僅影響處理效果，而且直接關(guān)系工程投資。初選的4種方案代表不同的加固處理方法，4種方案有其各自的實用性，也有其各自的施工特點，對需要配備的設(shè)備、人員要求各不同。文章對各方案的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、安全性、適用性、環(huán)境保護(hù)等多個方面進(jìn)行對比，最終提出在技術(shù)上可行，投資上經(jīng)濟(jì)，實用性高、環(huán)境污染小，工期短的處理方案[3-4]。

技術(shù)上可行指決策技術(shù)不能突破組織所擁有的或有關(guān)人員所掌握的現(xiàn)有技術(shù)資源條件為邊界。盡可能采用成熟技術(shù)，慎重引入先進(jìn)技術(shù)[5-7]。

投資上經(jīng)濟(jì)指投資估算主要包括方案實施的建設(shè)工程費（包括人工費、材料費和機(jī)械使用費等）、土方外運(yùn)費、試驗檢測費、環(huán)境保護(hù)費等，盡可能不影響質(zhì)量的前提下投資最低。

實用性較高指施工成果能夠被認(rèn)同，并且有很好的代表作用，產(chǎn)生正面的影響力。

環(huán)境污染小指施工方案的實施不能影響周邊居民的生活環(huán)境。

施工工期短指施工工期是整個工程的責(zé)任目標(biāo)，影響著工程的效益節(jié)點，選擇的處理方案要確保施工工期盡可能短。

3.1排水固結(jié)法

排水固結(jié)的原理是地基在荷載作用下，通過布置豎向排水井（砂井或塑料排水帶等），使土中孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，地基土的強(qiáng)度逐漸增長。排水固結(jié)法主要用于解決地基的沉降和穩(wěn)定問題。為了加速固結(jié)，最有效的辦法是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，設(shè)置豎向排水井（砂井或塑料排水帶），以加速地基的固結(jié)，縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期，使其在短時期內(nèi)達(dá)到較好的固結(jié)效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強(qiáng)度的增長，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率，以保證地基的穩(wěn)定性。

針對此洞段情況，在此洞段頂部較為低洼的地方設(shè)置2～3排抽水豎井，通過排水降低洞內(nèi)地下水位，從而減低圍巖含水量，使地下水位降至洞底板高程以下4 m左右。使其上部土體在外部荷載作用下排除內(nèi)部孔隙，沉降固結(jié)后進(jìn)行洞內(nèi)一次開挖支護(hù)，開挖時也應(yīng)特別注意洞頂上部土體沉降情況，事先制定好可行的應(yīng)急預(yù)案。由于洞頂位于溝道內(nèi)，地勢較低，屬于匯水面，因此該方案應(yīng)在枯水期完成。

3.2開挖換填法

此方法需要對隧洞兩側(cè)側(cè)墻邊界線兩側(cè)6 m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行大面積開挖，按照1：1.5的坡度進(jìn)行開挖至洞底板高程以下3 m左右，對洞底板以下3 m 范圍進(jìn)行水泥土換填壓實，以滿足基礎(chǔ)承載力要求，后續(xù)此段改為暗渠施工，待混凝土滿足設(shè)計強(qiáng)度要求后對上部進(jìn)行分層夯實回填，同時對右側(cè)溝道進(jìn)行防護(hù)，開挖的棄土拉至臨時堆放點堆放。施工期間特別重視左側(cè)溝道的防洪情況，要確保安全度汛。大面積開挖高度達(dá)到26 m 左右，屬于高邊坡、深基坑開挖，施工時應(yīng)制定專項施工方案和專家論證，高度重視邊坡穩(wěn)定和邊坡防護(hù)，實時監(jiān)測邊坡穩(wěn)定以及深基坑開挖存在的安全隱患。

3.3鋼板樁隔斷法

鋼板樁打設(shè)方式采用“單獨打入法”。從板樁墻一角開始逐根打入，直至打樁工程結(jié)束。鋼板樁打設(shè)工藝流程：測量定位放線→樁基導(dǎo)架安裝機(jī)就位→測樁機(jī)垂直和水平度→吊車板樁就位插樁→套上樁帽→輕輕加以錘擊→樁打設(shè)至標(biāo)高→樁機(jī)移位→邊開挖邊完成支撐體系→基坑成型→施工完成。施工要求：用Z550型液壓振動成樁機(jī)依次將鋼板樁插打；對準(zhǔn)樁與定位樁的鎖口，錘下降，靠錘與樁自重壓樁至淤泥以下一定深度不能下降為止；控制打樁錘下降的速度，盡可能使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力；吊機(jī)停放在基坑邊3 m 以外的位進(jìn)行作業(yè)，以保證不擾動基坑壁的穩(wěn)定，減輕吊裝作業(yè)對鋼板樁的側(cè)向荷載。

此方法需要對隧洞兩側(cè)側(cè)墻邊界線以外5 m位置設(shè)置垂直鋼板樁，插入深度至隧洞地板以下5 m 位置，將隧洞與周邊隔離為單獨的施工空間，對其內(nèi)部降低地下水水位至隧洞地板以下4 m，待其上部土體穩(wěn)固后進(jìn)行隧洞一次開挖及支護(hù)，開挖時注意外部土體的地下水位，隨時監(jiān)測周圍及底板以下地下水位的變化情況。

3.4高壓旋噴樁固結(jié)法

高壓旋噴注漿施工技術(shù)是20世紀(jì)70年代日本首先提出，是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上引進(jìn)水力采煤技術(shù)發(fā)展起來的，是利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成。高壓旋噴法是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土層預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液壓至20～25 MPa 的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁體），以達(dá)到加固地基的目的，在各種飽水土、淤泥質(zhì)土中固結(jié)效果良好，得到了普遍的應(yīng)用。

高壓旋噴樁二管法施工設(shè)計的工序和環(huán)節(jié)多，施工人員要對現(xiàn)場地形地質(zhì)狀況熟悉掌握，嚴(yán)格按照施工圖紙要求和各項工序的工藝流程施工。一是合理安排施工準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格落實施工準(zhǔn)備工作中的設(shè)備進(jìn)場、測量放線和定孔位置等工作，嚴(yán)格把各項偏差控制在設(shè)計和相關(guān)規(guī)范要求范圍內(nèi)。二是嚴(yán)格控制鉆孔作業(yè)過程，鉆孔質(zhì)量的好壞將直接影響高壓旋噴樁的施工質(zhì)量，要嚴(yán)格按照設(shè)計交底內(nèi)容以及設(shè)計和相關(guān)規(guī)范要求實施，確保鉆孔作業(yè)質(zhì)量滿足旋噴樁的設(shè)計要求。三是高度重視制漿旋噴作業(yè)：水泥漿液制作的質(zhì)量直接影響旋噴質(zhì)量效果，從而影響淺埋洞段加固效果，確保漿液制作攪拌過程的連續(xù)性和均勻性，還應(yīng)當(dāng)充分考慮溫度對制漿造成的影響，尤其是低溫影響，應(yīng)當(dāng)提前做好防護(hù)措施。

針對此工程洞段，根據(jù)該洞段地質(zhì)條件和隧洞襯砌和壓力要求，可采用分段旋噴注漿固結(jié)，對地表以下約15 m范圍只鉆孔不注漿，對隧洞洞身起拱以上3.6 m范圍、洞身高度3.3 m范圍以及底板以下高度1.0 m范圍（共計約7.9 m高度范圍）進(jìn)行旋噴注漿處理，隧洞底板以下要求旋噴至入巖1 m 以上。

4各方案對比分析

4.1可行性分析

根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況可以得到以上4種施工方案的可實施程度不盡相同，各方案的施工難易程度不同，各方案在技術(shù)上都較為成熟，現(xiàn)場施工人員條件基本能滿足施工要求。各方案可行性對比見表2。

4.2安全環(huán)保分析

方案一：施工過程可能存在汛期安全度汛問題，現(xiàn)場處于野外不存在環(huán)境污染問題；方案二：施工過程存在高邊坡防護(hù)和安全度汛問題，施工過程不存在環(huán)境污染問題；方案三：施工過程需要阻斷河流，存在度汛的安全隱患，不存在環(huán)境污染問題；方案四：施工過程不存在安全隱患，存在影響環(huán)境，污染局部土壤的問題。

4.3工期進(jìn)度分析

根據(jù)不同處理方案的施工專項方案，通過有力組織人員、安排施工機(jī)械、合理安排施工人員、優(yōu)化施工方案、合理簡化施工工序等措施，使各處理方案的工期最優(yōu)化，得到各方案的施工總工期。各方案施工工期對比見表3。

4.4經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)各處理方案的施工專項方案，審核掉不必要的施工環(huán)節(jié)和相配套費用，使各項費用理想化，根據(jù)企業(yè)施工定額和《甘肅省水利水電建筑工程預(yù)算定額》（2013版），結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況編匯各方案的費用預(yù)算，得到各處理方案所需投資的大概費用。各方案施工費用對比情況見表4。

4.5推薦方案

從各方案施工的工藝特點、可行性、工期、總投資以及后續(xù)穩(wěn)定性等方面分析，同時考慮各方案環(huán)境效益和人為因素，經(jīng)過綜合對比分析后認(rèn)為方案四為優(yōu)選推薦方案，推薦理由如下：

（1）施工實用性高，施工工期短，可操控性較高；（2）汛期施工難度小，防洪要求低，設(shè)備投入少；

（3）施工參數(shù)、旋噴時間、旋噴高度要求精度高，施工技術(shù)難度雖大，但施工技術(shù)團(tuán)隊力量大，施工經(jīng)驗豐富；

（4）投資總費用雖較大，但穩(wěn)定性強(qiáng)，處理效果好，且可根據(jù)現(xiàn)有工程的施工經(jīng)驗通過采取一定的措施降低部分造價。

5結(jié)語

對各方案施工工藝細(xì)化分析，從各方案的經(jīng)濟(jì)效果、工期長短、環(huán)保性以及穩(wěn)固性效果等各方面進(jìn)行多角度、深層次分析，經(jīng)過多名專家深入討論最終確定本工程案例的處理方案選擇方案四（旋噴樁加固法）施工。此方案可為今后類似工程案例起到指導(dǎo)作用，為今后淺埋小斷面隧洞飽和土處理積累經(jīng)驗和可行性案例。

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Comparison and Selection of Treatment Scheme of Saturated Shallow BuriedSoil of Eight Main Canal of Yintao II Project

NIU Jin

（Gansu Province Water Supply Investment Group Co.， Lanzhou Gansu 730000， China）

Abstract： The geological conditions of the back section of the eighth canal in Yintao II Project are poor， and the unforeseen geological conditions such as falling blocks and landslides often occur in the construction process， especially the 22# tunnel of the eighth canal.The article conducts comparative research on engineering instances， and has obtained a processing plan that is practical and economical.The article targets several solutions for the land ? slide processing of the lavext section of the upstream shallow saturated hole in the 22# tunnel of the eighth canal in the Yintao II Project.Through analysis， construction plans that are suitable for the geological conditions， investment economy， technical feasibility， and better effects are obtained.The results of the study show that the shallow buried saturated soil cave section is suitable for treatment with a high -pressure rotor spray pile scheme. The article also provides an effective reference for the construction of similar projects in the future.

Keywords： YintaoⅡ Project; inclined shaft; collapse; roof buried deep; shallow buried hole section