淺談長沙營盤路湘江隧道地表加固施工技術

魏 祥

1 工程概況

長沙市營盤路湘江隧道位于橘子洲大橋與銀盤嶺大橋之間,東起營盤路蔡鍔路口,西至咸嘉湖路,設計為暗挖過江隧道。東岸主線陸域暗挖段及C,D匝道暗挖段隧道范圍內為軟弱圍巖,土體結構(膠結性)及滲水性未能滿足開挖條件,為確保施工安全和暗挖順利通過,需對隧道范圍內土體進行止水補強加固,加固范圍包括主線營盤路陸域暗挖段和C,D匝道暗挖段。

2 工程地質、水文地質條件

2.1 地質條件

加固范圍內地質情況自上而下依次為:①雜填土。灰色、褐色、褐黃色,干～濕,松散狀,物質構成以建筑垃圾及生活垃圾為主,混黏性土,局部以黏性土成分為主,具高壓縮性,軟硬不均,工程性狀差,堆填時間在10年以上。②素填土。褐黃色,濕,黏性土成分為主,軟可塑狀,局部充填較多生活垃圾或腐生物等有機質,具高壓縮性,工程性狀差,堆填時間較短。③淤泥(淤泥質土)。褐灰色、灰黑色,軟可塑～流塑狀,局部充填較多生活垃圾或腐生物等有機質,具高壓縮性,工程性狀差。④粉質黏土。褐灰色,軟可塑狀,含黑色鐵錳質氧化物。捻面較光滑,無搖振反應,干強度低,韌性低。⑤粉細砂。褐黃色,濕,松散～稍密狀,成分為石英質,含云母,黏土充填。⑥圓礫。褐黃色,飽和,中密狀。圓礫含量60%以上,成分以石英質為主,磨圓度較好,一般粒徑0.20 cm～2 cm?；炻咽?0%以上,粒徑為4 cm～6 cm,中粗砂充填。⑦全風化板巖。為極軟巖,巖體破碎,風化強烈,結構為疏松的砂土狀、角礫狀、碎裂狀,呈散體狀結構。巖芯多為巖屑、巖粉、碎石狀,少量的塊狀、短柱狀。⑧強風化板巖。褐黃色、灰綠色、黃黑色、灰色,為極軟巖,節(jié)理裂隙很發(fā)育,巖芯呈碎裂狀、碎塊狀,用手折可斷,巖體基本質量等級為Ⅴ類。

2.2 水文地質情況

根據(jù)鉆探揭露,按地下水埋藏條件,場地內地下水可分為孔隙水及基巖裂隙水兩種類型。

3 加固方案及施工部署

3.1 加固方案

根據(jù)該處地勘資料和地質情況,同時在長沙市湘江勞動路隧道曾進行過地面袖閥管注漿試驗。

在試驗段進行的監(jiān)測表明,注漿后地面沉降變形較小,對管線的影響不大。由于擬加固地層和試驗地層基本相似,因此建議長沙市營盤路湘江隧道地面采用袖閥管注漿進行加固處理。

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程為:施工準備→探管線→放樣孔位→鉆機及注漿機進場→建循環(huán)泥漿池→鉆孔→成孔→清孔→下注漿管,漿液拌制→分段注漿→注漿效果檢查→場地清理,原狀恢復→施工結束。

3.3 主要施工工序施工方案

3.3.1 施工準備

1)現(xiàn)場準備。a.根據(jù)施工機具需要量及進場時間計劃,組織施工機械、設備和工具進場,按規(guī)定的地點存放,并應進行相應的保養(yǎng)和試運行;b.組織材料進場。2)技術準備。a.原始資料的調查分析,包括調查工程地質、制定各種處理技術措施;b.熟悉和審查圖紙;c.編制施工進度計劃,編制各項材料進場計劃;d.做好三級安全技術交底工作。3)材料準備。根據(jù)材料供應計劃分批組織進場,按規(guī)定地點儲放,并做好遮蓋保護,同時對各種進場材料進行抽檢試驗,對不合格的材料堅決不允許進場。

3.3.2 鉆孔施工

1)測量放線。a.在掌子面上定出開孔位置里程點,以里程點為鉆孔編號,如SK2+443-1。b.在開孔位置上方定出定向點第二點,兩點連線即為鉆孔方向。2)鉆孔。注漿孔設計成孔口徑91。鉆孔采用泥漿護壁鉆進,泥漿采用優(yōu)質泥漿,以保證鉆孔質量和施工進度。鉆孔采用三翼鉆頭鉆進,這樣有利于準確地探測出松散填土或軟弱土層等不利地層。鉆孔深度以超過松散填土或軟弱土層等不利地層進入強風化地層4 m為宜。

3.4 安裝孔口管

孔口管安裝采用螺栓固定法,在孔口管距法蘭盤端部30 cm～80 cm處纏繞30 cm麻絲兩道,安設120 mm孔口管,孔口管長為2 m,孔內放入錨固劑或快凝水泥砂漿,將孔口管頂入孔內。

3.5 套殼料灌注

1)套殼料強度對開環(huán)影響很大,強度高不利于開環(huán),強度低雖有利于開環(huán),但容易使?jié){液向上串冒,套殼料配比需考慮到開環(huán)和防止串漿的需要。2)設計套殼料配比為水泥∶黏土∶水=100∶20∶110(重量比),根據(jù)配比進行現(xiàn)場試驗確定套殼料的齡期,待套殼料有一定強度又易碎時方可進行開環(huán)注漿。3)根據(jù)配比現(xiàn)場做套殼料試餅,觀察試餅1 d～3 d的狀況,如2 d時套殼料試餅有一定強度又易碎,第3天可進行開環(huán)注漿。4)套殼料灌注在鉆孔完成后下入鉆桿,采用泵送法進行灌注套殼料,直至孔內泥漿完全被頂出孔外后拔出注漿鉆桿。

3.6 下袖筏管

1)袖筏管采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的袖筏管,管材料為塑料管,管外徑為48 mm。2)袖筏管下入孔內時應檢查橡皮套的緊固和粘結膠布的狀況,下管時要避免橡皮套上下錯位,保證橡皮套起到逆止閥門的作用。

3.7 注漿方案

地表袖閥管注漿施工工藝流程見圖1。

3.8 補充注漿

當所有鉆桿后退出鉆孔后,在孔口管開孔端安上注漿三通,進行補充注漿。

3.9 注漿效果檢查

1)鉆孔取芯法。鉆孔取芯是指注漿完成后在注漿區(qū)域通過地質鉆機鉆孔,盡可能完整地從地層內取出巖芯,再根據(jù)取芯率、漿液分布及充填狀況等指標對注漿效果進行分析評價。2)探槽。從探槽開挖剖面可見:雜填土中呈片狀、條帶狀,與混凝土瀝青路面相接處形成硬殼。

4 關鍵技術及質量保證措施

1)注漿前先進行注漿現(xiàn)場試驗,或增設試驗段,通過現(xiàn)場試驗在實際施工中根據(jù)具體情況及時調整注漿參數(shù),以獲得較好的注漿加固效果;2)配制漿液嚴格按照制漿要求按順序投料,不得隨意增減數(shù)量;水泥在倒入攪拌桶前撿去其中的水泥紙及包裝線等雜物,要在倒入口安裝過濾篩;3)水泥漿攪拌好放入儲漿桶后,在吸漿過程中要不停地攪動,注意觀察,防止?jié){液離析,影響配比參數(shù);4)注漿泵水泥漿吸漿頭安設吸漿籠頭,水玻璃吸漿頭用紗網(wǎng)包裹,防止大顆粒吸入卡在注漿泵的圓球與膠圈間造成吸漿能力減弱,并間隔一定時間提起吸漿頭晃動,防止?jié){液堵塞吸漿頭;5)注漿管路連接完畢后,關閉進漿閥,打開泄壓閥先壓水檢查注漿管路的密閉性,各種連接應牢固,防止高壓下脫開傷人;6)注漿開始時,先打開進漿閥,再關閉泄?jié){閥;注漿結束時,先關閉進漿閥,再打開泄?jié){閥,待泄壓后清洗管路并拆卸注漿管路;7)注漿過程中遇到突然停電時,要立即拆卸下注漿膠管,用高壓水沖洗干凈管內的漿液,與洞外聯(lián)系后如停電時間較長時,注漿管全部拆下沖洗,注漿泵也要拆洗,將攪拌機中漿液放入儲漿桶后清洗攪拌機;8)注漿過程中,若地層吸漿量很大時,注漿壓力長時間不上升,可通過調整漿液配比,縮短漿液凝膠時間,以達到控制注漿范圍的目的;9)注漿過程中,如注漿壓力突然上升,立即停止注漿泵工作,打開泄?jié){閥泄壓,找明原因后再決定該孔是否繼續(xù)注漿,如是管路堵塞,則清除故障后繼續(xù)注漿,如管路未堵塞,接管注漿時仍舊出現(xiàn)壓力突然上升,可結束該孔注漿;10)注漿過程中,如發(fā)生其他孔串漿,可關閉該串漿孔繼續(xù)注漿,但若發(fā)生頻繁時,應加大鉆孔與注漿孔的間隔,減少串漿現(xiàn)象;11)注漿過程中,如跑、漏、串漿現(xiàn)象嚴重時,可通過間歇注漿技術或通過調整漿液配比縮短凝膠時間的方法進行封堵,但若無效時,可暫停該孔注漿,分析原因,采取其他措施;12)注漿過程中,要保持注漿管路暢通,防止因管路堵塞而影響注漿結束標準的判斷,注漿連接件、注漿變頭應經(jīng)常清洗干凈,注漿結束后,一定要清洗管路,以便下一次注漿;13)嚴格按照設計的段長進行后退注漿,不得任意延長分段長度,必要時可進行重復注漿,以確保注漿質量。

[1] 行建軍.隧道洞口段預加固施工技術淺析[J].山西建筑,2008,34(11):330-331.