劉 繼 忠

(成都市市政工程設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610015)

淺埋暗挖電力隧道穿越富水砂層的輔助措施

劉 繼 忠

(成都市市政工程設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610015)

介紹了項(xiàng)目的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，分析了項(xiàng)目的重難點(diǎn)，結(jié)合淺埋暗挖工法的“十八字方針”，在注漿小導(dǎo)管、噴射混凝土、鋼拱架等常規(guī)支護(hù)措施的基礎(chǔ)上，提出了密插鋼筋、鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)、深孔疏水等輔助措施，使隧道順利穿越含水砂層。

淺埋暗挖，電力隧道，富水砂層，深孔疏水，密插鋼筋

0 引言

成都市作為中國(guó)西部重要的區(qū)域性中心城市，輸、配電線路實(shí)施地下化是為了協(xié)調(diào)、改善城市環(huán)境，整合利用地塊，強(qiáng)化城市防災(zāi)功能，確保安全、穩(wěn)定輸電所必須的。高壓(10 kV以上)電纜下地一般采用淺溝、排管、電力隧道等方式敷設(shè)，本文著重闡述特殊地質(zhì)(富水砂層)條件下，電力隧道的修建措施。淺埋暗挖穿越富水砂層需解決地下水及圍巖穩(wěn)定，地下水采用“降、堵、泄”的方式進(jìn)行處理，地層采取預(yù)注漿、小導(dǎo)管超前注漿加固[1]。李迎春在富水砂層大跨度平頂淺埋暗挖隧道采用超前排水、立體注漿封堵、快速支護(hù)技術(shù)和增強(qiáng)支護(hù)剛度等措施使隧道順利貫通，同時(shí)有效地將地表沉降控制在一定的范圍內(nèi)[2]。南琛、張民慶在飽和動(dòng)態(tài)含水砂層淺埋隧道施工中的注漿技術(shù)文獻(xiàn)中，采用洞內(nèi)長(zhǎng)短管相結(jié)合注漿方案、地表垂直注漿與洞內(nèi)小導(dǎo)管相結(jié)合注漿方案、TSS型注漿管洞內(nèi)注漿方案加固圍巖(地層)，既增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定，又起到帷幕止水作用[3]。在借鑒以往施工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用“堵、降、疏、截”措施處理地下水，拱頂及直墻采用注漿小導(dǎo)管，密插鋼筋加固地層，臨空面鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)噴薄層混凝土穩(wěn)定圍巖，經(jīng)工程實(shí)踐，方案是可行的，為此撰寫論文，以期為同類工程在設(shè)計(jì)和施工中提供借鑒及參考。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1.1 工程概況

錦江大道電力隧道西起現(xiàn)狀紅星路電力隧道，東至擬建電纜落地場(chǎng)，線路沿現(xiàn)狀錦江大道南側(cè)綠化帶(離道路紅線5 m)布置，全長(zhǎng)約3.8 km，其中14+00～15+40段穿越現(xiàn)狀老成仁路采用淺埋暗挖，隧道規(guī)模為2.2 m×2.9 m(內(nèi)凈空)，采用圓拱直墻平底斷面形式。從2號(hào)工作豎井(14+40)向兩端掘進(jìn)，西側(cè)40 m順利完成，東側(cè)掘進(jìn)至14+90處掌子面出現(xiàn)涌砂現(xiàn)象，為了防止冒頂，從而導(dǎo)致路面塌陷，立即采用網(wǎng)噴混凝土封閉、土袋堆碼等措施封堵。3號(hào)工作豎井(15+30)逆作實(shí)施過(guò)程中，井周圍土體發(fā)生開裂，采取注漿加固井周圍巖，暗挖進(jìn)洞困難。

1.2 地質(zhì)條件

由地勘(鉆孔23號(hào)～25號(hào))資料揭示，14+00～15+40段位于一級(jí)階地向三級(jí)階地過(guò)渡段，地層由沖積層向冰水沉積層過(guò)渡，地形為東、北高，西、南低，地下潛水呈東北向西南滲流趨勢(shì)，地下潛水主要賦存于砂層、卵石層內(nèi)，雜填土及素填土局部賦存滯水。土層分布為：0 m～4 m雜填土層，4 m～6.4 m素填土層，6.4 m～8.0 m細(xì)砂層，8.0 m～9.8 m稍密卵石層，9.8 m以下為強(qiáng)風(fēng)化泥巖及中風(fēng)化泥巖。電力隧道底板位于土巖交界面，拱頂位于素填土與細(xì)砂層交界面，拱頂及部分直墻位于飽水的細(xì)砂層內(nèi)。

2 項(xiàng)目重難點(diǎn)分析

1)隧道埋置在土巖交界面處，地下水無(wú)法降至工作面以下，細(xì)砂層普通降水極易帶走細(xì)砂顆粒，導(dǎo)致管涌、流沙現(xiàn)象，進(jìn)而引起上覆地層沉降塌陷等變形。2)拱頂覆土約6 m，主要為雜填土、素填土層，土體松散，自穩(wěn)能力極差，土內(nèi)賦存滯水，一旦形成水力通道，極易坍塌冒頂。3)隧道拱頂及上直墻埋置在細(xì)砂層內(nèi)，圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，掘進(jìn)時(shí)掌子面及直墻極易坍塌。4)地下管線較多：隧道需穿越DN600污水管、DN500污水管、DN400雨水管、DN600給水管以及通信、電力等管線。其中DN600污水管管底距拱頂約0.6 m。

3 工程方案

3.1 淺埋暗挖工法

“淺埋暗挖工法”系王夢(mèng)恕院士在多年工程實(shí)踐和理論研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合大家的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提出的適用于軟弱地層地下工程的一套有效工法。該工法實(shí)質(zhì)內(nèi)涵可用“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的“十八字方針”來(lái)概括，突出時(shí)空效應(yīng)對(duì)防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工，初期支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備，初期支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載的新設(shè)計(jì)理念[1]。

3.2 主要工程方案

按照淺埋暗挖工法“十八字方針”原則，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，擬定如下的工程方案。

1)地下水止水方案。

考慮到細(xì)砂層滲透系數(shù)低，隧道埋置底板在土巖交界面，地下水無(wú)法降至工作面以下，大排量降水會(huì)導(dǎo)致細(xì)砂層管涌、流沙現(xiàn)象，采取“以堵為主，以井點(diǎn)降水、深孔疏水、地面地下管線截水為輔”的多道排水方案。拱頂及兩側(cè)直墻采用φ42-4,L=3.5 m環(huán)向間距30 cm注漿小導(dǎo)管對(duì)地層進(jìn)行滲透注漿，形成止水帷幕；地面水及地下管線進(jìn)行截留；加密地面井點(diǎn)降水，減小抽排功率；采用3根φ89-4,L=6 m帶孔花管進(jìn)行掌子面深孔疏水，在掌子面前方形成水力坡降，減少涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)。

2)地層預(yù)支護(hù)方案。

拱頂覆土為素填土、雜填土、上拱墻為細(xì)砂，圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，在隧道頂部及邊墻外側(cè)15 cm布置斜插注漿小導(dǎo)管，可有效地防止隧道周邊圍巖坍塌并加強(qiáng)頂部和邊墻的穩(wěn)定。小導(dǎo)管施工參數(shù)：φ42-4無(wú)縫花管，長(zhǎng)度3.5 m，環(huán)向間距30 cm，外插腳10°，縱向間距100 cm。管上開臺(tái)階型φ10 mm孔，間距10 cm～20 cm，呈梅花狀，孔眼采用HL302型粘結(jié)膠粘結(jié)貼片進(jìn)行臨時(shí)封堵，采用手持風(fēng)鎬，利用作業(yè)平臺(tái)，用沖擊套將注漿管頂入地層，注漿漿液采用超細(xì)水泥水玻璃雙液漿，配比：W∶MC=(1.5～2)∶1，MC∶S=1∶1，水玻璃濃度35Be′，注漿壓力0.5 MPa～1.2 MPa[4]?？紤]注漿小導(dǎo)管加固地層的不完全性，為確保順利穿越細(xì)砂層，于小導(dǎo)管之間密插5根φ16鋼筋進(jìn)一步增加細(xì)砂層穩(wěn)定，為錨噴贏得時(shí)間。

3)初期支護(hù)方案。

含水砂層中施工，穩(wěn)定圍巖、減小地表沉降的主要支護(hù)措施是及時(shí)、密貼、大剛度、早封閉[1]。及時(shí)支護(hù)要求開挖后，立即鋪設(shè)14號(hào)50 mm×50 mm鐵絲網(wǎng)，噴射60 mm混凝土封閉臨空面，架立鋼拱架，掛網(wǎng)噴射混凝土；密貼是要求噴射混凝土與圍巖不留空隙，流沙層采用鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)可增加噴混凝土與砂層的粘結(jié)力，確保噴混凝土的厚度，起到封堵流沙的作用；大剛度要求支護(hù)剛度大，采用Ⅰ14工字鋼鋼拱架，榀距50 cm，拱架間用內(nèi)外交錯(cuò)間距80 cm φ22鋼筋連接+兩層φ8鋼筋網(wǎng)片；早封閉是控制圍巖變形，減小地面沉降的主要措施，進(jìn)尺按50 cm控制，臺(tái)階間距2 m～3 m為宜，及早封閉成環(huán)。電力隧道超前支護(hù)圖見圖1。

3.3 實(shí)施效果

按照確定的工程方案，首先進(jìn)行地面、地下管線截留抽排，其次加密井點(diǎn)降水，間距10 m～15 m，進(jìn)行小功率抽排，3號(hào)工作豎井電力隧道底板處打設(shè)縱向排水管進(jìn)行疏排，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，暗挖順利進(jìn)洞，隧道順利貫通。

4 結(jié)語(yǔ)

1)隧道埋置在土巖交界面，地下水無(wú)法降至工作面以下，大功率抽排易造成流沙現(xiàn)象，聯(lián)合使用注漿小導(dǎo)管，加密井點(diǎn)、縱向深孔疏水，方案行之有效。

2)含水細(xì)砂層，采用以超前注漿小導(dǎo)管為主，密插鋼筋(類似插板法)為輔的地層預(yù)支護(hù)方式，為初襯贏得了時(shí)間。

3)臨空面首先鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，確保噴混凝土與砂層密貼，噴射厚度至關(guān)重要，密榀鋼拱架+鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土對(duì)防止流砂、涌砂、拱頂塌陷非常有效。

[1] 王夢(mèng)恕.中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2] 李迎春.富水砂層大跨度平頂淺埋暗挖隧道施工技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù),2007(4):61-63.

[3] 南 琛,張民慶.飽和動(dòng)態(tài)含水砂層淺埋暗挖隧道施工中的注漿技術(shù)[J].世界隧道,2000(1):14-18.

[4] 張民慶.TSS型注漿管及其注漿技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2000,6(2):15-17.

[5] 施仲衡.淺埋暗挖法設(shè)計(jì)理論論述[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2005,42(2):30-32.

The auxiliary measures for shallow-underground electric tunnels in rich-water sand layer

LIU Ji-zhong

(MunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteofChengdu,Chengdu610015,China)

The geological and hydrological conditions of the tunnel project are introduced in the paper. The difficult points are analyzed. The auxiliary measures of densely inserted reinforcing steel bar and laying barbed wire and deep hole drainage are raised on the base of the conventional supported measures of advanced grouting small steel pipe and sprayed concrete and steel arch shelf, with the guidelines of eighteen words for shallow-underground tunnels, the rich-water sand layer is smoothly excavated.

shallow-underground, electric tunnel, rich-water sand layer, deep hole drainage, densely inserted reinforcing steel bar

1009-6825(2014)30-0172-02

2014-08-18

劉繼忠(1973- )，男，碩士，工程師

U455

A