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”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，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)長陽鎮(zhèn)穿越京石高速公路，隧道長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，隧洞開挖施工時(shí)不存在施工降水問題。隧洞在砂壤地層中采用淺埋暗挖工藝成形。

2 隧洞開挖

2.1 開挖方法

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）法開挖。CD法是在隧洞全斷面開挖的基礎(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)立開挖區(qū)域，減小施工擾動(dòng)，提高開挖安全程度。CD法施工時(shí)，在同側(cè)上下導(dǎo)洞開挖距離應(yīng)適宜，過長因出渣時(shí)間較長而延長仰拱封閉時(shí)間影響施工效率，過短則會(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)洞間前后開挖錯(cuò)距為6 m。

第一，進(jìn)行左上導(dǎo)洞土體開挖及支護(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)，開挖該導(dǎo)洞土方，開挖步距為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)洞土體開挖及支護(hù)，開挖步距為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，開挖該導(dǎo)洞土方，開挖步距為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)洞土體開挖及支護(hù)，開挖步距為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)開挖面前方地層進(jìn)行探測預(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的無縫鋼管制作，端頭花管長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°，打入后縱向搭接長度1.0 m，注漿壓力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工藝試驗(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)場安裝前必須通過二次驗(yàn)收。開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?；靥罟酀{范圍隧洞上部為270°范圍?；靥罟酀{管采用直徑25 mm無縫鋼管制作，長為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?；靥罟酀{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)場監(jiān)控量測

在開挖過程中，應(yīng)對(duì)地面和洞內(nèi)斷面變形收斂進(jìn)行監(jiān)測，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

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”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，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工的目的。

TV672+.1

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1004-7042（2016）12-0034-02

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

2016-10-08；

2016-11-20