淺埋暗挖施工電力隧道穿越橋梁樁基礎(chǔ)技術(shù)研究

趙天緯

摘要：本案例為西城區(qū)對接安置房外電源供電工程，通過淺埋暗挖電力隧道穿越回龍觀橋梁樁基礎(chǔ)施工實踐，探討了在城市復(fù)雜條件下淺埋暗挖隧道施工技術(shù)。通過該技術(shù)的實施，使施工風(fēng)險得到了有效控制，順利完成了隧道施工；同時為今后類似工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖：電力隧道：施工技術(shù)

一、 緒 論

隨著北京城區(qū)的建設(shè)和發(fā)展，變配電線路設(shè)施地下化在強(qiáng)化城市防災(zāi)安全和改善城市環(huán)境顯得尤為重要。北京市電力公司規(guī)劃分冊指出一級城市優(yōu)先采用電纜網(wǎng)方式供電，采用地下輸、配電線路，采用明開、暗挖、頂管以及盾構(gòu)等方法鋪設(shè)，其中淺埋暗挖法是當(dāng)前電力隧道主要的施工方法，且顯示出較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

與地鐵隧道等大型地下空間開挖相比電力隧道跨度小、剛度大，在北京地區(qū)正常的土質(zhì)條件下施工安全可靠，對地下管網(wǎng)及周邊建筑物的影響較小。根據(jù)市政管網(wǎng)總體規(guī)劃，電力隧道主干線一般布置于其他管線下部，埋深較深，且靠近紅線，隧道覆跨比較小.一般屬于淺埋隧道.對于一些對沉降控制嚴(yán)格的建筑物、土質(zhì)條件較差以及地下水高的區(qū)域，施工難度較大，風(fēng)險等級較高，需要采取一系列施工技術(shù)措施來保證施工安全。

二、華融金暉10kv變電站電力隧道概況

1、工程概況

（1）10kv電力隧道項目概況

華融金暉10kv變電站進(jìn)出線電力隧道穿過路回龍觀橋，第1跨（1～2號軸）及1、3號通道橋，設(shè)計隧道2mx2.3m。

拱頂、直墻、平底板形式，復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。初襯結(jié)構(gòu)采用C20噴射混凝土，厚250mm，鋼拱架，鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不應(yīng)小于8mm、縱向鋼筋間距不應(yīng)大于200mm，橫向鋼筋間距不應(yīng)大于300mm。二襯結(jié)構(gòu)采用C30模筑鋼筋混凝土，厚250mm，外包聚乙烯丙綸防水卷材，隧道埋深約11m，覆跨比約3.0，屬淺埋隧道。

（2）回龍觀橋基本情況

主線橋上跨南北向京藏高速，為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（33m+42m+33m），梁高1.6m。下部結(jié)構(gòu)：邊墩臺為鋼筋混凝土橋臺，中墩為矩形墩柱。1號通道橋位于京藏高速輔路機(jī)動車道與非機(jī)動車道相交處，上部結(jié)構(gòu)為16.4m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁（6根），梁高0.9m，橋面寬9.6m；下部結(jié)構(gòu)為重力式翼墻橋臺。

（3）工程地質(zhì)及水文情況

橋址處地質(zhì)條件如下：表層為人工填土（素填土①層、雜填土①層），其下為第四紀(jì)沖積性的亞黏土②層、亞粘黏土③層、亞黏土④層、亞黏土⑤層、亞黏土⑥層、亞黏土⑦層（夾粉砂⑦）、卵石⑧層（夾細(xì)砂⑧）。各土層分布較穩(wěn)定。根據(jù)勘查報告.施工范同無上層滯水和地下潛水。

（4）現(xiàn)況橋梁監(jiān)測評估結(jié)果

為保證橋梁安全使用，我方委托專業(yè)單位對穿越的回龍觀橋進(jìn)行監(jiān)測，得出以下結(jié)論：

1）回龍觀橋面鋪裝整體狀況基本完好，局部存在小坑槽、縱縫；其他橋面鋪裝基本完好。橋伸縮縫為瀝青填充式伸縮縫。

2）橋梁上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁和預(yù)制T梁外觀基本完好?；炷翉?qiáng)度及保護(hù)層滿足設(shè)計要求。

3）橋梁下部結(jié)構(gòu)墩臺混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。橋臺、柱鋼筋保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求。

4）綜合判定：橋梁狀態(tài)完好為A級。

2、工程難點與風(fēng)險分析

回龍觀橋是連接京藏高速輔路的重要橋梁，車流量大，社會影響大，必須采取有效的施工組織措施和技術(shù)措施，才能確保施工安全。

主線橋為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋臺為重力式承臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋中墩為雙柱、承臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，1號橋臺樁基為摩擦樁.樁底標(biāo)高13.80m，電力隧道底高程為27m電力隧道從主線橋邊跨下穿，距1號軸樁距約5m，距離較小，屬淺埋暗挖近接施工。因此，電力隧道施工必須嚴(yán)格控制施工沉降，避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

3、采取的施工預(yù)處理注漿加固措施

為確保橋梁的安全，在過橋段采用以下方案：過橋段采用噴射裝加固地層；隧道采用臺階法法開挖，隧道拱頂、側(cè)墻采用全斷面注A、C微膨雙液漿小導(dǎo)管超前注漿加固地層；開挖后及時施做鋼筋混凝土初期支護(hù)。

（1）注漿加固原理

注漿過程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定壓力后，在注漿孔周圍會產(chǎn)生一定大小的泡體。隨著壓力的不斷增加，在漿液泡體上方的土體會產(chǎn)生一個倒立錐形剪切面；另一方面，當(dāng)漿液泡體的直徑增大時，周圍的土體將

提供越來越大的阻力。因此，漿液向上總壓力的增加幅度遠(yuǎn)大于總水平力的增加幅度。在一定壓力下，漿液泡體直徑達(dá)到了一個極限值，此時。水平和向上的壓力足以使得漿液充填土體間的縫隙，從而改良達(dá)到改良土體的效果。

（2）注漿參數(shù)及漿液配比

1）注漿材料配比：A液（300L）：硅酸鈉150L、水150L；B液（200L）：Gs8.5%、H劑6.7%、P劑4.5%、C劑7.1%、水；C液（200L）：水泥32.5級33.2%、DHP劑5.5%、GOX劑4.2%、XPM劑5.4%、水。由A、B液組成溶液，由A、C液組成懸濁液。注漿時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況加入適當(dāng)外加劑以調(diào)節(jié)凝結(jié)時問、改善和易性和增加早期強(qiáng)度。

2）注漿技術(shù)參數(shù)：注漿壓力為0.2～0.4MPa；注漿擴(kuò)散半徑500mm，孔距為350mm～500，重疊200mm；黏土層注入率按20%進(jìn)行控制：初凝時間一般40～60S。該黏土層加固后土體強(qiáng)度達(dá)到1.0～1.2MPa。

3）注漿效果檢測方法：注漿結(jié)束后，采用原位鉆孔取芯驗證檢查方法。檢查孔數(shù)目約為總注漿孔數(shù)的8%～l0%。重點檢查地質(zhì)條件不好以及注漿質(zhì)量較差的部位。

（3）注漿施工方法

根據(jù)現(xiàn)場條件，采用在近橋臺注漿加固施工方法采用XY一2B300型鉆機(jī)鉆孔，使用的注入管為旋轉(zhuǎn)二重管，直徑30mm，在端點裝有混合器，使注漿液充分混合。達(dá)到設(shè)計深度后，內(nèi)管的噴水孔將關(guān)閉，以進(jìn)行橫噴射。用注漿泵將A、B液分別壓入外管和內(nèi)管，并在二重管的端頭混合，在水平方向?qū)嵭袊娚?，使注漿液浸透到地層中。

4、暗挖隧道施工技術(shù)措施

（1）超前小導(dǎo)管雙液注漿加固施工

為確保施工安全，在過橋段加注A、C微膨雙液漿.對隧道拱頂、側(cè)墻土體進(jìn)行注漿加固。加固范圍為隧道結(jié)構(gòu)外1.5m，注入率為20%，兩個循環(huán)之間相互搭接長度約4m（如圖4-1所示）。

雙液漿加固主要改善土體物理性質(zhì)，增加隧道周圍土體的抗壓強(qiáng)度和黏結(jié)性，達(dá)到穩(wěn)定地層，減少沉降。

（2）隧道開挖

1）隧道開挖，采用臺階法，預(yù)留核心土，確保掌子面的穩(wěn)定。開挖步距嚴(yán)格控制在1m以內(nèi)。開挖掌子面土體時，嚴(yán)禁掏挖核心土，嚴(yán)控超挖量。

2）土體開挖時專職人員負(fù)責(zé)洞內(nèi)支護(hù)狀態(tài)監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)停止作業(yè)，及時向有關(guān)人員匯報，查明原因并制定方案后再繼續(xù)施工。

（3）初期錨噴支護(hù)施工

1）施工中堅持“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的十八字原則，盡量減少對圍巖的擾動。開挖步距嚴(yán)格控制在1m內(nèi)，在4～6h使隧道初期支護(hù)封閉成環(huán)。

2）加強(qiáng)拱腳處理。安裝鋼拱架時，在兩拱腳部位安設(shè)鋼管，并注入早強(qiáng)水泥砂漿。使其形成受力良好的錨管，保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3）保證噴射混凝土質(zhì)量。噴射混凝土從下往上確保每榀拱架上方噴實，使噴射混凝土與圍巖密貼，噴頭距噴射面小于0.5m，垂直噴射，施工中安排專人逐榀檢查噴實情況。如果有空洞但不大可以用混凝土填滿即可，如果空洞較大必須二次噴實。并且在該處預(yù)留注漿管，待下一榀閉合后馬上壓注水泥砂漿，進(jìn)行壁后處理，確保隧道初期支護(hù)的密實。

4）及時進(jìn)行注漿堵漏。如發(fā)現(xiàn)有滲水應(yīng)及時進(jìn)行注漿堵漏，漿材料采用水泥砂漿，注漿壓力小于0.4MPa。

5）嚴(yán)格控制注漿壓力。注漿時要密切觀察注漿壓力，防止壓力過大造成附近管線破壞甚至地面隆起。

（4）防水層及二襯結(jié)構(gòu)施工

在隧道初期支護(hù)穩(wěn)定經(jīng)整平后鋪設(shè)防水層。防水及二襯為一般常規(guī)施工，本文不再詳述。

（5）市政管線的保護(hù)

施工中對管線進(jìn)行監(jiān)控，隧道8～1l號豎井之間需穿越多條市政地下管線，其中，兩條1700mm雨水管線、兩條1000mm污水管線，距拱頂較近，是保護(hù)的重點。因此，為保證施工中地下管線不發(fā)生破壞，采取了以下措施：

1）專人現(xiàn)場對管線進(jìn)行監(jiān)測

2）先與管線管理單位取得聯(lián)系，確定其準(zhǔn)確位置，制定加固措施，經(jīng)管理單位同意后對既有管線進(jìn)行保護(hù)。

3）制定應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。熱力及給水管線：一旦發(fā)生故障，立即通知管理單位，并積極配合管線管理單位進(jìn)行處理。污水管線：一旦發(fā)生滲漏，立即啟動備用水泵，防止污水向隧道內(nèi)滲流，同時通知管線管理單位。

5施工監(jiān)測

為保證橋梁主體結(jié)構(gòu)以及電力隧道施工的安全，對橋梁變形、地面沉降進(jìn)行監(jiān)測。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，預(yù)報可能危及橋梁安全的隱患，避免發(fā)生事故。監(jiān)測的主要內(nèi)容包括地面的沉降、橋墩臺沉降、梁體結(jié)構(gòu)裂縫等內(nèi)容。

（1）監(jiān)測內(nèi)容

1）橋梁監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測方法

（2）監(jiān)測控制指標(biāo)

根據(jù)地質(zhì)條件、注漿措施并結(jié)合其他工程經(jīng)驗選取計算參數(shù)。計算的隧道中心處地面最大沉降3.01mm，4m處地面沉降2.39mm，6.5m處地面沉降1.32mm。地面沉降計算值滿足控制指標(biāo)要求。

（3）地面沉降監(jiān)測結(jié)果分析

1）橋臺處最大沉降1.5mm略大于預(yù)測結(jié)果.但基本滿足控制值的

要求。滿足橋結(jié)構(gòu)安全運營。

2）橋區(qū)土質(zhì)較好，施工時嚴(yán)格控制注漿工藝，獲得了較好的效果，隧道中心最大沉降6.3mm；4m處地面最大沉降3.1mm，實際觀測橋臺最大沉降1.2mm，完全滿足橋梁安全要求。

三、結(jié)語

目前，在城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下隧道施工技術(shù)已較為成熟，關(guān)鍵在于按既定施工方案施工.嚴(yán)控施工過程。目前該電力隧道已通過竣工驗收，在建設(shè)單位、設(shè)計單位和監(jiān)理單位的大力配合下，隧道施工風(fēng)險得到了有效控制，順利完成了隧道施工，收到了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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