淺析四聯(lián)河地面坍塌隱患治理工程中的隧洞施工

沈雙宇

摘 要：文章結(jié)合四聯(lián)河地面坍塌隱患的治理工程，詳細(xì)闡述了工程中的隧洞施工方案和方法，通過隧洞的施工，有效解決了四聯(lián)河的安全隱患，值得同行借鑒，同時(shí)也旨在引起對隧洞施工方法的重視和深入研究，推進(jìn)隧洞施工方法及技術(shù)的不斷持續(xù)革新和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：四聯(lián)河治理工程；隧洞；施工方案和方法

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0070-02

1 四聯(lián)河的現(xiàn)狀

四聯(lián)河位于廣東省深圳市龍崗區(qū)橫崗街道，是梧桐山河的一級支流。四聯(lián)河現(xiàn)狀暗涵全線存在安全隱患，其中近四公里隱患嚴(yán)重，功能性缺陷多達(dá)153處，結(jié)構(gòu)性缺陷多達(dá)480處。鑒于四聯(lián)河暗涵段隱患的嚴(yán)重性，需要采用建設(shè)隧洞的施工方案對該段河道進(jìn)行整治。本工程隧洞段總長為475.63m，其中地基屬于V級圍巖的約172.53m，其他段均為IV級圍巖。

2 V級圍巖隧洞施工方案

2.1 施工詳情

V級圍巖隧洞有兩段，長度約為172.53m，圍巖穩(wěn)定性較差，考慮到施工路段周邊有大型的工業(yè)廠區(qū)，來往重型卡車較多，因此在隧洞開挖前首先采用雙層Φ42超前小導(dǎo)管支護(hù)，布設(shè)范圍為拱頂180°，環(huán)向間距是0.3m，縱向間距是1m，單根管長為4m。然后開挖洞室，單次開挖深度為0.5m，開挖完成后采用錨桿噴射C30混凝土、鋼拱架、鋼支撐和鋼插板組合進(jìn)行初期支護(hù)，錨噴混凝土厚度為120mm，配置鋼筋網(wǎng)，錨桿直徑為20，環(huán)向間距小于1m，縱向間距為1.5m，按梅花樁型布置。鋼拱架采用20b#工字鋼加工而成，腰部與腳部設(shè)置3m長Φ22的鎖腳錨桿固定，設(shè)置仰拱。每榀鋼拱架的距離為0.5m，鋼拱架之間用Φ22連接筋固定，環(huán)向間距為1m。在拱頂180°的鋼拱架與錨噴砼之間插入15mm厚鋼板，防止流沙、流土情況的發(fā)生，保持圍巖的穩(wěn)定。為了保證施工安全，鋼拱架架設(shè)完成后增加豎向中隔支撐和橫向中隔支撐。二次襯砌為C30鋼筋砼，厚度為600～700mm，隧洞洞頂布置回填灌漿孔。

2.2 V級圍巖段隧道每循環(huán)進(jìn)尺工序

雙層超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)→土石方開挖→初噴砼封閉→安裝系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)→支立型鋼架→插鋼板→架設(shè)豎向、橫向中隔支撐→復(fù)噴砼→監(jiān)控量測，澆筑仰拱及填充砼→鋪設(shè)防水層→綁扎拱墻鋼筋→臺車就位→澆筑拱墻砼。

3 IV級圍巖隧洞施工方案

3.1 施工詳情

IV級圍巖隧洞長度約為303.10m，為弱風(fēng)化粉砂巖，穩(wěn)定性一般，隧洞開挖前首先采用Φ42超前小導(dǎo)管支護(hù)，布設(shè)范圍為拱頂180°，環(huán)向間距是0.4m，縱向間距是2m，單根管長為3m。然后開挖洞室，單次開挖深度為0.5m，開挖完成后采用錨桿噴射C30混凝土與鋼拱架組合進(jìn)行初期支護(hù)，錨噴混凝土厚度為100mm，配置鋼筋網(wǎng)，錨桿直徑為20，環(huán)向間距小于1m，縱向間距為0.8m，按梅花樁型布置。鋼拱架采用18#工字鋼加工而成，腰部與腳部設(shè)置3m長Φ22的鎖腳錨桿固定。每榀鋼拱架的距離為0.5m，鋼拱架之間Φ22連接筋固定，環(huán)向間距為1m。二次襯砌為C30鋼筋砼，厚度為550～600mm，隧洞洞頂布置回填灌漿孔。

3.2 IV級圍巖段隧道每循環(huán)進(jìn)尺工序

超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)→土石方開挖→初噴砼封閉→安裝系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)→支立型鋼架→復(fù)噴砼→監(jiān)控量測，澆筑仰拱及填充砼→鋪設(shè)防水層→綁扎拱墻鋼筋→臺車就位→澆筑拱墻砼。

4 隧洞施工中的袖閥管注漿施工工藝

隧洞施工中其中一種袖閥管注漿工法，由法國一家灌漿公司Soletanche首創(chuàng)，該工法有灌漿效果好等許多優(yōu)點(diǎn)，在國外已被廣泛采用。但是，我國目前對該工法的研究及應(yīng)用還處于了解階段，需要加強(qiáng)研究和推廣應(yīng)用。

4.1 工法優(yōu)點(diǎn)

與其他注漿方法不同，袖閥管注漿工法有以下優(yōu)點(diǎn)：

4.1.1 通常應(yīng)用于50m以內(nèi)的地表注漿，或應(yīng)用于隧道內(nèi)的水平注漿。

4.1.2 可以實(shí)現(xiàn)分段及反復(fù)注漿的目的：上下各配1個(gè)阻塞器，把漿液限定在注漿區(qū)域的任意一段范圍內(nèi)實(shí)施灌漿。袖閥管壁光滑，阻塞器可根據(jù)施工需要，在注漿區(qū)域內(nèi)自由移動對某一段反復(fù)注漿。

4.1.3 注漿前，無需建設(shè)比較厚的砼止?jié){墻，注漿壓力較大時(shí)，極小可能會發(fā)生串漿和冒漿的問題。

4.1.4 根據(jù)不同的地層特點(diǎn)，在一根注漿管內(nèi)可選用不同的注漿參數(shù)和使用不同的注漿材料進(jìn)行施工。

4.1.5 可采用平行作業(yè)方式進(jìn)行鉆孔和注漿，提高工作效率。受到注漿管材質(zhì)的限制，進(jìn)行平行鉆注作業(yè)時(shí)，注漿孔與鉆孔之間的間隔距離通常應(yīng)大于6m，否則在注漿壓力作用下，可能會引起注漿管變形，甚至報(bào)廢。

4.2 注漿機(jī)具

4.2.1 鉆孔機(jī)械通常選用300型工程地質(zhì)鉆機(jī)，采用垂直鉆孔作業(yè)方式時(shí)，需要配備套管護(hù)壁，或者采用水平鉆孔作業(yè)方式時(shí)，采用跟管鉆機(jī)及φ108mm套管進(jìn)行鉆孔。

4.2.2 注漿機(jī)械通常選用HFV5D、KBY50/70型雙液工程注漿泵，同時(shí)需要選用高壓制漿設(shè)備以及注漿管路系統(tǒng)。

4.2.3 制漿機(jī)械通常選用砂漿或臥式攪拌機(jī)械。

4.2.4 注漿管通常選用硬質(zhì)塑料管，常用規(guī)格是內(nèi)徑56mm、外徑68mm，每節(jié)長333mm。有A、B兩種注漿管，其中B種注漿管比較常用。它上面有φ8mm溢漿孔，由具有4.5MPa抗爆破壓力的橡膠套緊緊地套著溢漿孔，在進(jìn)行注漿時(shí)，通過溢漿孔漿液進(jìn)入地層，同時(shí)對地層中的顆粒和水起到一個(gè)封閉阻擋的作用，實(shí)現(xiàn)單向注漿的效果。

4.2.5 注漿花管通常由焊接鋼管（φ22mm）加工而成，每節(jié)長度為0.5～1m，在管的四周有12～18個(gè)φ8mm泄?jié){孔，均勻分布。在花管兩端分別加上3～4個(gè)橡膠皮碗狀的阻漿塞。endprint

4.2.6 注漿心管也由焊接鋼管（φ22mm）加工而成，每節(jié)長度為2m，通過絲扣與注漿花管連接在一起，主要對漿液進(jìn)行輸送。

4.3 注漿材料

洞外地表注漿采用超細(xì)水泥水玻璃雙液漿，超細(xì)水泥水玻璃雙液漿簡稱MCS漿：W：MC=2：1，MC：S=1：1，水玻璃濃度為35Be'。

4.4 袖閥注漿施工

4.4.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工放樣：在施工前，測量工程師把隧洞導(dǎo)線引到地表注漿的位置，先對隧洞中線進(jìn)行測設(shè)，然后按照中線的放樣，對注漿位置邊線和隧洞邊線進(jìn)行測設(shè)，按施工實(shí)際需要對注漿寬度進(jìn)行放樣。（2）原地面整平：用挖掘機(jī)配合推土機(jī)整平場地，確保施工機(jī)械安放平穩(wěn)。（3）按設(shè)計(jì)圖測設(shè)布孔：地表注漿布置排距×縱距=45cm×45cm，梅花型布置。測設(shè)前，按設(shè)計(jì)注漿里程范圍畫出注漿孔布置圖，測量放點(diǎn)，并打入木樁標(biāo)記。

4.4.2 機(jī)械就位。按照測量放樣的點(diǎn)位布置鉆孔機(jī)械，機(jī)械安放平穩(wěn)、不移動，機(jī)座安置水平，保證鉆桿垂直，確保施工安全。

4.4.3 壓注漿施工。隧洞地表注漿方式采用分段注漿，根據(jù)地質(zhì)情況，鉆孔注漿采用袖閥管注漿，控制注漿壓力防止地表隆起。施工時(shí)，需要結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)試驗(yàn)確定實(shí)際施工時(shí)采用的注漿形式，注漿段長度，注漿壓力，注漿時(shí)間以及注漿漿液配合比等。

（1）注漿順序。注漿時(shí)應(yīng)先兩邊后中間進(jìn)行隔孔間注。在鉆孔時(shí)，必須準(zhǔn)確控制鉆機(jī)方向，如出現(xiàn)鉆孔偏差時(shí)，應(yīng)立即采取糾偏措施。（2）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿壓力逐漸升高并達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)，再繼續(xù)注漿約30分鐘就可以結(jié)束注漿。那時(shí)候的進(jìn)漿量一般在30L/min以下，與設(shè)計(jì)注入量大致接近。

4.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

4.5.1 綜合分析進(jìn)行注漿時(shí)的各種資料，主要檢查注漿量變化以及注漿壓力是否滿足要求，是否合理。同時(shí)，確保土體承載力強(qiáng)度值在加固后應(yīng)不小于500kPa。要求加固后的土體滲透系數(shù)小于1×10-4cm/s。

4.5.2 每10～15m設(shè)一檢查孔，檢查孔采用取芯檢驗(yàn)，分析地質(zhì)情況。觀察漿液充填效果，并檢查測量孔內(nèi)涌水量。通過檢查孔對地質(zhì)測滲透系數(shù)實(shí)施壓水試驗(yàn)，應(yīng)按規(guī)定回填檢查孔。再通過其他物探等方法，對注漿效果進(jìn)行輔助檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)注漿效果不佳時(shí)，補(bǔ)注漿。

4.5.3 對于較長的隧洞，應(yīng)在施工洞口分別安裝兩臺20kW軸流風(fēng)機(jī)，在洞內(nèi)安裝柔性風(fēng)管，利用壓入式通風(fēng)方式，確保隧洞內(nèi)保持空氣暢通，有效保障施工人員的健康。

4.5.4 對于在地下水位以下的隧洞，開挖隧洞時(shí)，其初襯水流量一般比較大，應(yīng)及時(shí)選用盲溝導(dǎo)流以及機(jī)械排水相結(jié)合的方式，避免圍巖受到積水的浸泡造成坍塌，保障了施工安全；同時(shí)，為了預(yù)防地下水在洞內(nèi)地表積存甚至形成徑流，通常把洞內(nèi)的積水和地下水通過縱橫向的盲溝導(dǎo)向集水井，然后再用水泵排出隧洞外。隧洞竣工后，應(yīng)將集水井逐個(gè)用混凝土封閉。

5 結(jié)束語

通過對隧洞施工方案及主要施工方法的細(xì)致深入分析，隧洞的施工環(huán)節(jié)及方法層出不窮，需要設(shè)計(jì)人員及施工人員的認(rèn)真分析和周詳施工才能確保隧洞施工方案的成功實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計(jì)有限公司.四聯(lián)河地面坍塌隱患治理及水環(huán)境綜合整治工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2014.endprint