水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

趙珍祥

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 712100)

水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

趙珍祥

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 712100)

水下沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點，對沉降極為敏感，故而水下沉管隧道巖土工程勘察必須實事求是，確?？辈鞌?shù)據(jù)真實有效和盡量全面。本文主要探析水下沉管隧道巖土工程勘察要點，以為相關(guān)工作和研究人員的工作和研究提供有用參考。

沉管隧道；巖土工程；勘察要點

水下沉管沉管隧道的原理是把預(yù)制管段放置在指定水下溝槽之中，將其組合安裝成水體兩端隧道型陸上運輸工具[1]。沉管隧道主要由鋼殼與混凝土管段構(gòu)成，地基具有較低承載力便可施工，適合淺水、軟基、易疏浚水下場地。沉管隧道通常管道長度較小，明顯短于隧道盾構(gòu)法[2]。

1.沉管隧道沉降特性分析

沉管隧道這種地下結(jié)構(gòu)對沉降極為敏感，該結(jié)構(gòu)只能承受較小范圍的沉降變形，一旦沉降變形超出承受范圍，很容易出現(xiàn)管段破裂狀況，甚至出現(xiàn)管段滲漏問題，最終干擾到隧道功能性和安全性[3]。沉降隧道發(fā)生沉降是多種因素作用的結(jié)果，其中地震荷載和車輛動載都會造成地面沉降。施工期間發(fā)生的沉降現(xiàn)象主要集中在基礎(chǔ)層調(diào)整與壓縮開始階段，據(jù)相關(guān)資料顯示，該階段發(fā)生沉降量占比為50%-60%。故而必須對沉管隧道基礎(chǔ)和地基做必要技術(shù)處理，最大化降低液化和沉降發(fā)生概率。運營階段出現(xiàn)沉降問題，主要是因為下層地基土壓縮變形。沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點，其做基礎(chǔ)處理的重點在于沉降隧道底與地基間隙的填充處理。沉降隧道進行基礎(chǔ)處理的方法主要是樁基法、先鋪法、后填法。具體工程中，沉降隧道一般被安放在水下指定深度，施工中多出現(xiàn)基槽挖掘作業(yè)，基槽挖掘完成后將管段安放到位，并進行二次覆蓋作業(yè)。故而沉降隧道在基地位置發(fā)生的基層變形有一個回彈和再壓縮的動態(tài)過程。在感潮河段和港灣區(qū)域中潮汐作用會對完工后沉降管道發(fā)生沉降變形現(xiàn)象造成很大影響，但根據(jù)實際資料顯示潮汐作用會導(dǎo)致隧道管段發(fā)生波動現(xiàn)象，實際造成的沉降值并不顯著。

2.水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

2.1 堅持勘察原則

堅持實事求是原則，強調(diào)勘察數(shù)據(jù)的真實有效。戶外勘察工作面對較為復(fù)雜的氣候、地質(zhì)、人文環(huán)境，工作人員開展勘察工作時，必須講求實事求是，以數(shù)據(jù)和事實說話，要盡量多的獲取第一手資料，必須確保獲取勘察數(shù)據(jù)的真實性和有效性。

堅持因地因時因人制宜原則，強調(diào)有規(guī)劃的推進勘察工作。項目不同、施工場地不同、工程設(shè)計階段不同、勘察目標不同、勘察團隊不同，都會造成具體勘察工作和勘察規(guī)劃上工作量、工作進度、工作難度的差異?？辈旃ぷ鞅仨氄暱辈煲?guī)劃和實際勘察工作開展中存在的差異，應(yīng)及時就工程實況結(jié)構(gòu)特點、水文氣象地質(zhì)特點評估勘察規(guī)劃的適應(yīng)性。具體勘察活動中，必須根據(jù)勘察對象本身的特點做差異化勘察，并科學(xué)選取重點勘察目標，確?？辈熨|(zhì)量和勘察效率。

堅持以點帶面，選擇具有代表性的勘察對象、方法和范圍。選擇具有代表性的勘察對象、勘察方法、勘察范圍，可以在確?？辈旎顒诱w質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能降低勘察工作工作量。

堅持綜合分析，兼顧全面。巖土工程勘察的具體工作處在較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境之中，勘察活動必須用多種勘察手段獲取更多勘察數(shù)據(jù)，綜合分析多種勘察數(shù)據(jù)，對巖土工程地質(zhì)特征做一個更加全面系統(tǒng)的勘察論證，如此方能更好的應(yīng)對后續(xù)巖土工程問題。

2.2 勘察大綱制定

2.勘察大綱制定是勘察工作的首要任務(wù)，編制勘察大綱的質(zhì)量關(guān)系到整個水下沉管隧道巖土工程施工質(zhì)量?？辈齑缶V具體內(nèi)主要涵蓋任務(wù)、目的、技術(shù)方案、內(nèi)容、工作量、勘察設(shè)備、資料整合要求等，同時環(huán)境保護、職業(yè)健康安全、質(zhì)量保護等措施與具體工作規(guī)劃?？辈齑缶V編制主要包括工況條件、工程特點、場地巖土特征三個基本要素。其中工況條件主要包括勘區(qū)霧、風(fēng)、雨、雪、雷等氣候現(xiàn)象及潮汐、浪涌、暗流等水文狀況。工程特點則包括工程設(shè)計計算需用巖土參數(shù)、主工序設(shè)計、斷面開挖、結(jié)構(gòu)變形要求、代表性斷面尺寸、平面布置。場地巖土特性主要是根據(jù)現(xiàn)場踏勘與收集資料，進一步解析地層巖土特性，特別關(guān)注特殊地層的勘察活動設(shè)計，要有針對性選擇勘察手段與方法，。編制大綱要按照勘察技術(shù)要求和相關(guān)規(guī)范及具體勘察合同進行，完成資料收集與現(xiàn)場踏勘后開始編寫勘察大綱，勘察內(nèi)容需有可操作性、預(yù)見性和針對性。

2.3 重視勘察關(guān)鍵點

水下沉管隧道巖土工程勘察工作關(guān)系到內(nèi)、外業(yè)工作全局，其涉及到職業(yè)健康、環(huán)保、進度、安全、技術(shù)、質(zhì)量等多方面具體要求?？辈旃ぷ鏖_展的關(guān)鍵點如下：

強化和設(shè)計方的信息溝通。工作開展中，強化與設(shè)計方的信息溝通，對工程結(jié)構(gòu)的布局特征、巖土參數(shù)、計算方法做及時了解，以方便在勘察活動看展后，更好的滿足工程設(shè)計需要。

對勘察方案具體布置做優(yōu)化處理?？辈旆桨妇唧w內(nèi)容涵蓋質(zhì)量控制具體要求、試驗項目和指標、取樣和試驗點間距、勘探深度、勘探間距、勘探方法等。具體勘察方案要在設(shè)計方提出勘探要求之上，從勘探角度做進一步勘探方案優(yōu)化處理，確保細節(jié)到位，勘察設(shè)計符合現(xiàn)實勘探情形，并將優(yōu)化內(nèi)容明確到勘察大綱內(nèi)。具體勘察方法選用，要根據(jù)勘察階段差異來靈活的組合選用，從而有針對性解決不同勘察階段需要解決的關(guān)鍵問題。詳細勘察階段通常采用標準灌入、十字板剪切、靜力觸探、鉆探等實驗方法?？碧近c的間距要根據(jù)巖土條件所具有的具體復(fù)雜度來選取，間距通常在50-100米，同時要盡量管制隧道施工整體影響，做到縱橫兼顧?？碧缴疃缺仨氝_到設(shè)計中表明沉降深度，通常到堅硬的穩(wěn)定持力層 3-5米，且需要超過設(shè)計沉降深度 10%做控制性勘探。取樣和測試間距必須在試驗區(qū)段內(nèi)保證每層單元土體樣品和測試數(shù)據(jù)充足，通常要求超過12件。除常規(guī)試驗項目外，還要設(shè)計針對性項目，并明確加卸荷模量等試驗指標，并按照場地荷載動態(tài)變化獲得試驗應(yīng)力路徑做固結(jié)試驗。質(zhì)量控制方面應(yīng)對巖芯存放、原始記錄、巖芯采取率、鉆孔孔徑、勘探點定位精度做明確規(guī)定。

3.關(guān)鍵性指標獲取。水下沉管隧道巖土工程勘察中關(guān)鍵性指標主要包括軟土強度指標、地層精細分層、土質(zhì)變形指標三個指標。軟土強度指標是沉管隧道施工中水下基槽開挖不可或缺的一個關(guān)鍵性指標。水下基槽開挖施工，其先對邊坡穩(wěn)定性做科學(xué)評估。水底表層軟土抗剪強度指標則是評估水下基槽邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標。軟土強度指標獲取通常采用薄壁取土樣，做三軸壓縮不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪試驗，進行快剪或者直接固結(jié)快剪試驗，并同步做十字板剪切試驗。地層精細分層主要評價地層空間均勻性，是沉降計算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。地層精細分層具體勘察則采用靜力觸探和鉆探方式進行。分層要求整體綜合統(tǒng)一，具體段區(qū)又具有獨立性。沉管隧道通常中間為平順段，兩端為斜坡段。各段中隧道管節(jié)有著不同的埋深標高。土質(zhì)變形指標也即沉管隧道地基土所具有的變形指標，該指標會直接對隧道運營安全和沉管結(jié)構(gòu)設(shè)計造成較大影響，故而需要重點把控。地基土變形是一個荷載回彈和再壓縮的動態(tài)過程。研究沉管隧道施工中地基土發(fā)生的應(yīng)力反應(yīng)，并總結(jié)其典型應(yīng)力路徑，進而做相關(guān)室內(nèi)試驗，以該試驗數(shù)據(jù)計算隧道地基沉降信息。通常根據(jù)基槽開挖深度計算卸荷級別，根據(jù)沉管安放+回填+回淤+汽車動荷載模擬回彈路徑，做土樣卸荷回彈和再壓縮試驗，進而獲取再壓縮模量，最終得出地基土再壓縮變形數(shù)據(jù)。

結(jié)束語

水下沉管隧道巖土工程勘察要點主要是堅持勘察原則、勘察大綱制定和重視勘察關(guān)鍵點。水下沉管隧道具有重量輕、地質(zhì)適應(yīng)性好的特點，對沉降極為敏感，故而要求工程勘探作業(yè)時必須重視勘察要點，確保勘察作業(yè)的高質(zhì)量完成。

[1]孫憲明.小議水下隧道巖土工程勘察[J].中華居民旬刊，2013，（15）：273-274.

[2]程新生，李書輪.水下沉管隧道巖土工程勘察要點探討[J].中國港灣建設(shè)，2010，（2）:42-46.

[3]王旭.盾構(gòu)法施工隧道巖土工程勘察要點[J].遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2015,17（4）：17-20.

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