廈門市汀溪水庫除險(xiǎn)加固二期工程

摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工程建設(shè)中的施工與管理安全越來越引起社會(huì)公眾的關(guān)注，本文就作者在此次施工過程中所遇到的隱患 及事后所采取的措施，處理方案做了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：建設(shè)內(nèi)容;施工方法;處理方案

1" 工程主要建設(shè)內(nèi)容：

1）、進(jìn)口箱涵：水平距離52.213M，主要建設(shè)內(nèi)容有土石方開挖，進(jìn)水段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作，控制閘啟閉房、控制閘門、砌筑等其他附屬工程。

2）、尾水隧洞：水平距離1212.664M，內(nèi)容包括：洞身開挖、隧洞襯砌混凝土、初期支護(hù)噴射混凝土，隧洞鋼筋等。

3）、出口箱涵：水平距離108.611M，內(nèi)容包括：土石方開挖，出口段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作、砌筑等其他附屬工程。

4）、水保和環(huán)境保護(hù)：尾水系統(tǒng)進(jìn)口施工區(qū)、尾水系統(tǒng)出口施工區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)、施工道路區(qū)及臨時(shí)堆表土場(chǎng)區(qū)。

尾水隧洞總長(zhǎng)1212.664m，截止目前隧洞進(jìn)口方向已開挖872m，出口方向已開挖82.864m，隧洞還剩余257.8m未開挖。當(dāng)施工單位由出口方向開挖至樁號(hào)1+129.8處（82.864m處）時(shí)，出現(xiàn)突發(fā)性涌水及涌砂的坍塌現(xiàn)象，由于該部位地質(zhì)具有遇水軟化的特性，在承壓水作用下，坡積土層呈液態(tài)涌出，涌砂量達(dá)到120立方米。由于坍塌的突發(fā)性及地質(zhì)的不可預(yù)見性，各參建單位以及主管部門一致認(rèn)為此處坍塌處理、變更是非常有必要的。為保證能安全順利通過該段地下水豐富不良地質(zhì)地段，施工單位編制了該處理實(shí)施方案，該處理實(shí)施方案主要包括對(duì)隧洞上方坍塌土體固結(jié)灌漿處理和洞內(nèi)1+135～1+100段超前支護(hù)處理兩大方面內(nèi)容。

2 坍塌后采取的措施

（1）、施工人員及相關(guān)機(jī)械全部撤離洞內(nèi)。

（2）、洞內(nèi)流砂坍塌事故發(fā)生后，施工項(xiàng)目部立即啟動(dòng)“預(yù)防坍塌事故應(yīng)急預(yù)案”，成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的應(yīng)急小組。并安排人員24小時(shí)值班，隨時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)情況。

（3）、對(duì)隧洞出口進(jìn)行了封閉，未經(jīng)允許任何人不得進(jìn)入隧洞。

1. 、準(zhǔn)確定位洞內(nèi)坍塌處在山體的位置，方圓20m范圍內(nèi)已拉起警戒線，禁止任何人入內(nèi)。

（5）、利用洞渣進(jìn)行設(shè)置兩道土石圍堰，以保持掌子面處的壓力平衡穩(wěn)定，防止流砂進(jìn)一步擴(kuò)展、發(fā)生較大的涌砂破壞。

（6）、設(shè)計(jì)及地勘單位相關(guān)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)洞內(nèi)的巖性、洞外的地形地貌進(jìn)行了查看，并對(duì)洞內(nèi)泥砂進(jìn)行取樣。

3" 坍塌處理方案

隧洞坍塌處理的主要步驟：

坍塌周圍管井降水→隧洞內(nèi)封堵→塌坑回填處理→坍塌處土體固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)灌漿→隧洞開挖超前支護(hù)。

3.1坍塌周圍管井降水

根據(jù)廈門地質(zhì)工程勘察院出具的“廈門市汀溪水庫除險(xiǎn)加固二期工程A標(biāo)段坍塌點(diǎn)工程物探勘查報(bào)告”及“設(shè)計(jì)尾水洞工程地質(zhì)圖紙”，坍塌處周圍地下水豐富，施工前須先對(duì)坍塌周圍富水區(qū)域進(jìn)行降水后，才能進(jìn)行對(duì)土體固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)灌漿。根據(jù)坍塌處周邊環(huán)境情況、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件等，結(jié)合地區(qū)降水經(jīng)驗(yàn)，采取管井降水較為經(jīng)濟(jì)合理，便于施工和質(zhì)量控制。

3.1.1降水方案設(shè)計(jì)

（1）、基坑總涌水量（Q）

Q=1.366K（2H-S）S÷lg（1+R0/r0）=461.33m3/d

H-含水層厚度，取值為9.0m。S-水位降深，取值為7.0m。

R0――假想半徑，R0=R+r0=93.91+7.83=101.74m

影響半徑R""nbsp;"""""" R=2S√KH=93.91m

等效影響半徑r0""""" r0=0.29（a+b）=7.83m

K----" 滲透系數(shù)5

a----場(chǎng)地（灌漿范圍）長(zhǎng)，取值為15m

b----場(chǎng)地寬（灌漿范圍），取值為12m

1. 、單井涌水量（q）q=120πdL√K=168.50

式中：L--有效過濾器長(zhǎng)度，取值為2.0m。

d---濾水井管半徑，取值為0.1m。

（3）、降水井?dāng)?shù)量計(jì)算""" N=1.1Q/q =2.74（口）

根據(jù)“物探報(bào)告”，坍塌處周圍存在4個(gè)“富水區(qū)”分別為“1-1富水區(qū)，1-2富水區(qū)，2-1富水區(qū)，2-2富水區(qū)”，其中“2-1富水區(qū)”距離坍塌處較遠(yuǎn)（約20m），所以在另外3個(gè)“富水區(qū)”各布置1口降水井。另外，該區(qū)域地下水豐富，且水源補(bǔ)充充分，根據(jù)專家組建議，在坍塌處外圍再布置4口管井進(jìn)行降水，降水井的數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行增減。同時(shí)為了觀測(cè)地下水位降低情況，在離外圍管井約5m處布置4個(gè)水位觀測(cè)井（做法同管井）。

（4）、井深設(shè)計(jì)：

公式Hw=H+Δh+iLh+L+T計(jì)算，井深為28米。

式中：H――深度（固結(jié)灌漿深度），23m;Δh――降水水位到坑底的距離，1.0m;

iLh――水力坡度與井點(diǎn)管到基坑中心的水平距離，1m;

L――過濾器有效工作部分長(zhǎng)度，2.0m;T――沉砂管長(zhǎng)度，1.0m。

地下水位須降至洞底高程以下1.5m后，再進(jìn)行土體固結(jié)灌漿。

3.2隧洞內(nèi)封堵

（1）、考慮到拆除的方便，在隧洞1+147處用漿砌條石擋墻進(jìn)行封堵。

（2）、砌筑擋墻涌砂側(cè)先封堵一道砂袋擋墻，同時(shí)用砂將擋墻內(nèi)部填滿，以免灌漿時(shí)漿液滲漏嚴(yán)重。

（3）、擋墻底部埋設(shè)5～8根Φ50mm的PVC排水管，以利于洞內(nèi)涌水排出，待土體固結(jié)灌漿時(shí)再將排水管封堵。

3.3洞頂?shù)孛嫠踊靥钐幚?/p>

洞內(nèi)封堵完成后，先對(duì)洞頂?shù)孛婀酀{范圍進(jìn)行地表清理，后再對(duì)塌坑進(jìn)行回填粘土并密實(shí)處理?；靥钫惩练秶鷮捰谒蛹s2m、高于地面約50cm，并用防水薄膜覆蓋，并在灌漿范圍四周布置截水溝。

3.4土體固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)灌漿

因隧洞坍塌處已經(jīng)冒頂，坍塌的土體在兩道碎石圍堰的封堵下已經(jīng)處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，暫時(shí)不會(huì)坍塌，但如果冒然進(jìn)行洞內(nèi)開挖施工，會(huì)致使坍塌土體失去平衡，可能會(huì)造成更大面積的坍塌和安全事故。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并考慮開挖的穩(wěn)固安全性，采取對(duì)坍塌處及周圍（約塌坑邊線外2m范圍）的土體采用固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)灌漿的施工方案，將水泥漿低壓注入松動(dòng)的土體，對(duì)松動(dòng)土質(zhì)進(jìn)行固結(jié)，具體施工方案如下：

（1）、布孔：

在坍塌處橫向約10m、縱向約10m范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)注漿，布孔暫時(shí)按已擾動(dòng)的土體600mm*600mm、原狀土1300mm*1300mm的方格型布置（共布置約165孔），具體布置需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際灌漿情況而定（布孔間距需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整，間距不一定均勻布置，工程量按實(shí)計(jì)算）。

（2）、主要施工方法：

1）、固結(jié)灌漿施工工藝流程為：

定孔——鉆孔——下注漿管——灌漿——封孔

2）、定孔

首先對(duì)灌漿孔進(jìn)行孔號(hào)編排，進(jìn)行定點(diǎn)，再由鋼卷尺將具體孔位現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出。

3）、鉆孔

固結(jié)灌漿孔鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)，孔徑采用φ110mm，孔位、孔向和孔深應(yīng)滿足要求。鉆孔一次成孔，并用泥漿護(hù)壁。固結(jié)灌漿孔深度為隧洞底標(biāo)高以下1m。

4）、下注漿管

鉆孔完成，下φ108mm的注漿管，注漿管采用無縫鋼管，注漿管中間部位鉆φ10mm的注漿孔，注漿孔呈梅花形布置（防止注漿出現(xiàn)死角），間距為150mm。

5）、制漿

固結(jié)灌漿采用水泥漿并摻加適量的水玻璃（體積比為1：0.5，具體比例現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為準(zhǔn)），制漿的水泥用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不低于PO.42.5。攪拌時(shí)間高速攪拌機(jī)應(yīng)不少于30s，普通攪拌機(jī)應(yīng)不少于3分鐘，從開始備制到用完的時(shí)間宜小于4h。漿液溫度應(yīng)保持在5～40C，低于或超過此標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)視為廢漿。

6）、水泥灌漿

固結(jié)灌漿采用分段灌注（每段不宜超過6m）;灌漿孔分為兩序，按照分序加密的原則進(jìn)行;先施工 I序孔，后施工II序孔。灌漿方式采用純壓式進(jìn)行，固結(jié)灌漿壓力暫定為0.3～0.5MPa，具體壓力以現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)為準(zhǔn)。

固結(jié)灌漿采用純水泥漿，灌漿漿液濃度應(yīng)由稀變濃、逐級(jí)變漿，水泥漿液的水灰比比級(jí)可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個(gè)比級(jí)。漿液變換標(biāo)準(zhǔn)：

①灌漿壓力保持不變而注入率持續(xù)減少，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

②當(dāng)某一級(jí)漿液注入量達(dá)到300L以上，或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率無改變或改變不明顯時(shí)，可加濃一級(jí)。

③當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可視情況越級(jí)變漿。

④若遇漿液注入量小，查看地質(zhì)情況，可視具體選改用超細(xì)水泥制漿。

每次灌漿前均要用比重計(jì)測(cè)讀漿液比重，符合要求后才能開始進(jìn)行灌漿。

在灌漿過程中，若有冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇等方法進(jìn)行處理。

有灌漿孔串漿時(shí)，若串漿量大且不能并灌時(shí)，應(yīng)封閉被串孔，待灌漿結(jié)束后，將被串孔洗凈后再補(bǔ)灌。

因故中斷灌漿時(shí)，應(yīng)及早復(fù)灌;時(shí)間超過30min時(shí)，應(yīng)將灌漿孔沖洗干凈后再灌;若沖洗無效，要求掃孔復(fù)灌，復(fù)灌采用開灌水灰比，若注入率與中斷前相近，可采用中斷前水灰比繼續(xù)灌注。

固結(jié)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：固結(jié)灌漿在達(dá)到設(shè)計(jì)壓力（試驗(yàn)壓力）下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min后，繼續(xù)灌注30min可結(jié)束灌漿。

7）、封孔

封孔采用壓力封孔法，待灌漿結(jié)束后采用0.5：1的水泥漿進(jìn)行封孔，當(dāng)注入率小于0.4L/min持續(xù)20min后結(jié)束封孔，并將孔口抹平。

8）、灌漿質(zhì)量檢查

固結(jié)灌漿壓水檢查在灌漿結(jié)束后3天進(jìn)行。檢查孔數(shù)為總孔數(shù)的5%。固結(jié)灌漿檢查用壓水試驗(yàn)，采用單點(diǎn)法，透水率q≤3Lu即為合格，壓水結(jié)束后采用壓力封孔法直接進(jìn)行封孔，當(dāng)注入率小于0.4L/min持續(xù)30min后結(jié)束封孔。

固結(jié)灌漿質(zhì)量的壓水試驗(yàn)檢查，其孔段合格率應(yīng)在80%以上;不合格孔段的透水率值不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。

3.5隧洞開挖超前支護(hù)：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及地勘報(bào)告推斷樁號(hào)1+129.8～1+100極有可能跟坍塌處的地質(zhì)一樣，為粉質(zhì)砂土。為確保施工安全，從樁號(hào)1+135開始采取以下超前支護(hù)方案：

（1）、進(jìn)行拱頂及側(cè)墻的超前地質(zhì)勘探。

（2）、加密超前排水管，按間距1m布置，側(cè)墻同樣要布置（原設(shè)計(jì)只有拱頂布置3根排水管）。

（3）、鋼支撐的間距采用30～50cm（原設(shè)計(jì)為50～70cm），每榀鋼拱架之間增加間距1m的Φ25的鏈接筋，同時(shí)工字鋼支撐立柱底加設(shè)一根[20槽鋼（橫向）并澆筑20cm厚的C20混凝土，使拱架形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。

（4）、開挖需“短進(jìn)尺，勤支護(hù)”。每次進(jìn)尺控制在30～50cm，掛網(wǎng)噴錨要及時(shí)，材料與設(shè)備需準(zhǔn)備充分。鋼筋網(wǎng)在原設(shè)計(jì)間距200mm的φ8鋼筋網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加細(xì)鋼絲網(wǎng)片。

（5）、采用超前小導(dǎo)管注漿的方案進(jìn)行超前支護(hù)。小導(dǎo)管注漿施工方案如下：

① 小導(dǎo)管布置

小導(dǎo)管采用直徑為Φ42，厚3.0mm的熱軋無縫鋼管，長(zhǎng)5m/根，每個(gè)斷面布置兩排。小導(dǎo)管環(huán)向間距25cm、排拒25cm、縱向間距150cm，第一排外插角為15°，第二排外插角為10°。

②" 小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)

小導(dǎo)管前端加工成錐形，以便插打，并防止?jié){液前沖。小導(dǎo)管中間部位鉆φ10mm的注漿孔，注漿孔呈梅花形布置（防止注漿出現(xiàn)死角），間距為150mm，尾部1m范圍內(nèi)不鉆孔以防漏漿，末端焊直徑為6mm的環(huán)形箍筋，以防打設(shè)小導(dǎo)管時(shí)端部開裂，影響注漿管聯(lián)接。

③ 小導(dǎo)管安裝方法

在預(yù)定的位置用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔。鉆孔時(shí)采用普通鉆桿，鉆頭采用直徑Φ50釬頭，以滿足成孔后孔徑大于鋼管直徑3～5mm的要求。把管子插入孔內(nèi)，帶好絲扣保護(hù)帽，專用頂頭頂入到要求的深度，使麻絲柱塞與孔壁充分?jǐn)D壓緊。然后再用CS膠泥填充孔口。注漿管的外露長(zhǎng)度為30cm。以便連接孔口閥門和管路。頂管時(shí)注意保護(hù)鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。

④ 小導(dǎo)管注漿

注漿采用ZYB70/80D型雙漿液注漿機(jī)，注漿時(shí)必須連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)有串孔和漏漿現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，可采用間隔一段時(shí)間后再行補(bǔ)注的方式進(jìn)行。為加快注漿速度和發(fā)揮設(shè)備效率，可采用群管注漿，每次3～5根。注漿時(shí)遵循從下到上，從無水至有水的原則進(jìn)行。

a" 漿液的選擇

漿液采用水泥漿液，水灰比1：1（重量比），施工時(shí)由試驗(yàn)室選定，使用42.5強(qiáng)度的水泥。

b 注漿量

為了獲得良好的固結(jié)效果，必須注入足夠的漿液量，確保有效擴(kuò)散范圍。注漿范圍按開挖輪廓線外0.3～0.5m設(shè)計(jì)并且漿液在地層中均勻擴(kuò)散。

漿液?jiǎn)慰鬃⑷肓縌和圍巖的孔隙率有關(guān)，根據(jù)擴(kuò)散半徑及巖層的裂隙進(jìn)行估算，其值為：

Q=πR2Lη（m3）

式中：R—漿液擴(kuò)散半徑（m）;

L—壓漿段長(zhǎng)度（m）;

η—巖層孔隙率，砂土取40%，粘土20%，斷層破碎帶5%。

c 注漿壓力

注漿壓力不高于0.2Mpa，施工中根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定較合理的注漿參數(shù)。

d 止?jié){盤

由于采用低壓加固注漿，止?jié){盤為5～10cm厚噴射混凝土封閉，防止跑漿。

⑤ 注漿注意事項(xiàng)

注漿前檢查注漿泵、管路及接頭牢固程度，防止?jié){液沖出傷人。

注漿時(shí)密切監(jiān)視壓力變化，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

注漿時(shí)注意防止串漿和跑漿，若發(fā)生串漿和跑漿要停止注漿，分析原因隨時(shí)解決。做好注漿壓力、注漿量、注漿時(shí)間等各項(xiàng)記錄。

錨桿、噴射混凝土、鋼支撐等施工方法按原支護(hù)方案施工。