当代隧道工程的河道施工

作者：高永吉 单位：山东中铁二十局集团第四工程有限公司

区间隧道穿越砬夏河施工

截水墙结合钢管引流并对明水进行引排在影响范围河流上游下游各设一道处设置混凝土截水墙。墙顶高出河床流水面0.8m，并在截水墙内预埋12根Φ320mm长度44m钢管引流，使河水通过钢管跨越正线区间影响范围。用混凝土对市政污水管道进行加固位于河道中间和位于河漫滩的雨污合流管道，矿山法钻爆施工对管道影响较大容易产生断裂，采用先明挖后对管道周围浇筑混凝土包裹的方法对管道进行加固[1-3]。首先探明管道具置，向下开挖将影响范围内的管道周围土石清出，然后向沟槽内沿管壁浇筑混凝土，以此增加管壁厚度和管道体积，加强管道抗断裂和防沉降能力。对排污井用素混凝土填充：排污井位于区间左线右上方，深度约为9m，直径约为2.8m，已经深入拱顶，先用污水泵将井内水抽出，然后将井底淤泥清理，最后填充素混凝土直至河床顶面。2.1.3钢管桩注浆对地下水进行封堵在引流钢管进、出口内侧各打入5排Φ90钢管桩，钢管桩长度为6m，间距为0.5m，梅花形布置，压入质量比为1∶1的水泥浆，对地下水进行封堵。钢管桩管头部位设30°椎体，中间部位钻直径为6～8mm的溢浆孔，间距为25cm呈梅花形布置。管尾部0.8m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打钢设管时端部开裂，影响注浆管联接。对河床底旋喷注浆加固河床底部岩层多为碎石土、建筑垃圾等，岩土体松散，稳定性较差，我部拟采用单管旋喷注浆法加固地层。首先利用钻机把安装在注浆管(单管）底部侧面的特殊喷嘴，置入土层下方12m处，控制注浆压力为20MPa左右注入质量比为1∶1的水泥浆，将河床底部的碎石土固结。施工中对每一环节严格控制质量，并做好施工记录：一是钻杆要进行量测，并作记录，经常检查孔深，保证孔深达到设计要求。二是严格按设计配合比例率拌制水泥浆液，拌制好的水泥浆液超过2h不能使用。三是旋喷桩施工中，严格控制空压机、高压水泵、送浆泵的压力和提升喷浆速度。四是提升过程中，拆卸钻杆后，继续旋喷施工时，保持钻杆有不小于10cm的搭接长度。五是经常检查高压系统、管道系统、使压力、流量能够达到规范要求以保证桩径达到设计要求。打设两口降水井并对地下水进行井点降水因河床下方地下水十分丰富，我部计划在施工影响范围内河流左右侧各打设一口降水井，以排除地下水，减少对施工的影响。降水井结构如下：降水井直径为Φ600mm，全孔下入Φ300mm水泥砾石滤水管。井孔沉淀管以上4m范围的滤水管外包一层密目尼龙网，全孔回填粒径为3～7mm中粗砂滤料，井深考虑为12m。抽水采用200QJ40-39/3型潜水泵，流量30～55m3/h，扬程50m，采用自动抽水控制装置，保证水位线时刻处于设计位置。2.2洞内施工技术及技术要点2.2.1洞内采用超前小导管注浆支护每次开挖前，采用区间环向小导管帷幕注浆，以此改善围岩的物理力学性能，起到增加围岩防渗和自稳能力[4-6]。小导管为Φ42热轧水煤气管，壁3.25mm，管头30°椎体，小导管环向间距0.3m。外插角度为10°～15°，L=3m，小导管中间部位钻直径为6～8mm的溢浆孔呈梅花形布置，间距为15cm，尾部0.8m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋。超前小导管注浆材料为水泥水玻璃双液浆，水泥浆∶水玻璃=1∶0.8。小导管打设完成后开始进行小导管注浆，严格控制注浆压力为0.6MPa，终压必须达到设计要求，并稳压，保证浆液的渗透范围，防止出现结构变形、串浆等异常现象。洞内施工时初期支护加强措施开挖结束后，立刻对掌子面进行封闭处理，在掌子面上初喷3~5cm混凝土，并安装钢筋网片，搭接长度25cm。为加强地层加固效果，原来的隔榀打设超前小导管改为每榀打设超前小导管。每榀格栅两拱脚处各打设2根锁脚锚管，注水泥水玻璃双液浆。同时严格进行初衬背后注浆，保证初衬背后围岩密实以达到防水效果[7]。爆破减振措施区间围岩不稳定，拱顶埋深较浅，因此将控制爆破作为施工控制的重点。钻爆法施工采用减震爆破措施，增加雷管段数，减少单眼最大装药量控制炮眼深度，采取不耦合装药。爆破参数见表2、表3；炮孔布设见图3、第99页图4。施工中坚持多打眼，少装药，短进尺的原则。采用减轻震动爆破设计，主要措施为：在隧道拱部带状布设减震孔，爆破时，先起爆周边孔形成预裂隔振带；严格控制每循环进尺在0.5m左右，采用楔形掏槽技术；爆破后对隧道进行及时支护，减少单眼最大装药量，控制炮眼的深度；增加减震孔，孔内不装药或装半卷药。控制爆破采用延期毫秒雷管，控制最大段起爆药量，确保砬夏河基床处振动满足爆破安全要求。采用楔形掏槽，拱部设减震孔，多打孔少装药，采用孔内和孔外微差爆破，使用高精度多段位雷管，控制最大段装药量，以最大限度控制爆破震动速度。掏槽眼孔口距为1.4m，孔底距离为0.2m。周边眼间距0.45m，辅助眼眼距0.7m。周边眼为a=0.45m，抵抗线w=0.60m，辅助眼a=0.70m。爆破振动安全速度根据爆破评估报告、《爆破安全规程》及现场的地质地形情况，爆破安全震动安全速度允许值V允=5cm/s。爆破地震波计算公式为：V=K/R/Qmax1/3!"a，式中：V为地震波振动速度，cm/s；K，a分别为与爆破地点至计算保护对象间的地质地形有关的系数和衰减系数；R为震源中心距建筑物的距离，m；Q为最大单段装药量，kg；M为药包指数。条形药包取1/3。根据现场实际情况，爆源中心到振速控制点距离9m，根据爆破设计0.4kg，据隧道穿越为中风化泥灰岩和爆破评估报告K=150，a=1.6；计算最大爆破震动：Vmax=K/R/Q1/3!"1.6=150/9/0.41/3!"1.6=2.73cm/s＜5cm/s.（2）据以上计算，该爆破设计能够满足砬夏河对爆破施工的安全要求。

区间隧道穿越砬夏河施工安全措施

超前地质预报由于本区间隧道存在溶洞、裂隙水丰富浅埋沟谷等富水地带，为了确保施工安全的需要，应在施工开挖中加强对超前地质预报，保证掌子面前方不小于5m的探测长度。施工中采用地质雷达探测进行超前地质预报工作。它是利用电磁波的反射和透射波原理，在开挖面通过雷达天线发射电磁波，当电磁波遇到不同波阻抗界面时，发生的反射和透射波由接收机接受并转化为数字信号，再由主机系统转成模拟信号或彩色线迹信号以时间剖面形式显示。主要用于探测开挖面前方20m范围内的溶洞、溶槽等的位置、规模。施工中的增加超前地质勘探和监控量测增加4个超前地质勘探孔原设计在河床范围内有1个地质勘探孔：ZD-gh-17，地质描述为以黏土为主局部含少量建筑及生活垃圾。鉴于区间隧道穿越砬夏河施工困难，施工危险性高，为进一步摸清穿河地段地质条件，为隧道穿越河流影响洞段的处理提供可靠的第一手资料，拟定在河床增加四个地质勘探孔，分别位于河流的左右侧，详细探明河床底部的岩层地质情况。确定施工影响范围并做好监控量测点在区间进入砬夏河影响范围之前，测量放样确定监测范围，即在右线区间外侧边墙河流上游方向8.5m处。左线区间外侧边墙河流下游方向8.5m的范围内，布设沉降观测点。做好市政污水管道的沉降监控点，在施工中对河床进行24h监控量测。发现沉降和变形等异常，立即停止施工并启动应急预案。在河床底部及河堤增加监控点，加强振动及沉降监测，对砬夏河河床进行24h监控量测，根据沉降的允许值制定河床底面变形的警戒值。施工过程中实行信息化施工，加强跟踪测量工作，一旦超过警戒值，及时调整施工方案，采取相应的保护措施。与相关部门加强联系，及时反馈监测信息。量测数据发生突变时，立即停止开挖掘进、对掘进面采取较强支护措施；立即上报指挥部及相关部门，由项目总工组织技术人员进行分析，制定相关措施，并将情况及时上报业主和监理、设计单位、相关配合单位，共同制定处理方案。施工中安全技术措施施工过程中严格遵守项目部制定的各类安全规程，杜绝违章操作。严格遵循台阶法施工要求。挖土作业必须遵守下列规定：不准机械带病作业；施工现场无格栅或缺少材料不得开挖；严格控制开挖尺寸，不得超过规范允许误差。初期支护施工中必须突出强调两个字：快和紧，快就是施工快，及早封闭，减少土体松弛和变形时间；紧就是格栅钢架与周围土体密贴，将土体变形沉降控制在允许的范围内。及时进行初支背后回填注浆，确保初支背后土体密实。开挖及钻孔施工前，提前做好各项准备工作，施工中设专人定时进行监测，每天至少一次，对每道施工程序做好监测记录。

革镇堡—后革区间隧道穿越砬夏河施工中，由于河床底部距离区间拱部4.8m，穿越砬夏河段为V级围岩，隧道拱顶、边墙处围岩为中风化泥灰岩，裂隙发育岩体较破碎，稳定性差；施工过程中易发生突泥突水事故，因此，施工要加强开挖隧道的监测工作，防止支护结构变形或受力过大；同时要加强地下水水位监测工作，必要时进行地下水水质的监测，加强隧道渗水、涌水监测，加强地表沉降及水平位移的监测，保证施工的安全。