淺談長(zhǎng)沙營(yíng)盤路湘江隧道地表加固施工技術(shù)

魏 祥

1 工程概況

長(zhǎng)沙市營(yíng)盤路湘江隧道位于橘子洲大橋與銀盤嶺大橋之間,東起營(yíng)盤路蔡鍔路口,西至咸嘉湖路,設(shè)計(jì)為暗挖過(guò)江隧道。東岸主線陸域暗挖段及C,D匝道暗挖段隧道范圍內(nèi)為軟弱圍巖,土體結(jié)構(gòu)(膠結(jié)性)及滲水性未能滿足開(kāi)挖條件,為確保施工安全和暗挖順利通過(guò),需對(duì)隧道范圍內(nèi)土體進(jìn)行止水補(bǔ)強(qiáng)加固,加固范圍包括主線營(yíng)盤路陸域暗挖段和C,D匝道暗挖段。

2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)條件

加固范圍內(nèi)地質(zhì)情況自上而下依次為:①雜填土?；疑⒑稚?、褐黃色,干～濕,松散狀,物質(zhì)構(gòu)成以建筑垃圾及生活垃圾為主,混黏性土,局部以黏性土成分為主,具高壓縮性,軟硬不均,工程性狀差,堆填時(shí)間在10年以上。②素填土。褐黃色,濕,黏性土成分為主,軟可塑狀,局部充填較多生活垃圾或腐生物等有機(jī)質(zhì),具高壓縮性,工程性狀差,堆填時(shí)間較短。③淤泥(淤泥質(zhì)土)。褐灰色、灰黑色,軟可塑～流塑狀,局部充填較多生活垃圾或腐生物等有機(jī)質(zhì),具高壓縮性,工程性狀差。④粉質(zhì)黏土。褐灰色,軟可塑狀,含黑色鐵錳質(zhì)氧化物。捻面較光滑,無(wú)搖振反應(yīng),干強(qiáng)度低,韌性低。⑤粉細(xì)砂。褐黃色,濕,松散～稍密狀,成分為石英質(zhì),含云母,黏土充填。⑥圓礫。褐黃色,飽和,中密狀。圓礫含量60%以上,成分以石英質(zhì)為主,磨圓度較好,一般粒徑0.20 cm～2 cm?；炻咽?0%以上,粒徑為4 cm～6 cm,中粗砂充填。⑦全風(fēng)化板巖。為極軟巖,巖體破碎,風(fēng)化強(qiáng)烈,結(jié)構(gòu)為疏松的砂土狀、角礫狀、碎裂狀,呈散體狀結(jié)構(gòu)。巖芯多為巖屑、巖粉、碎石狀,少量的塊狀、短柱狀。⑧強(qiáng)風(fēng)化板巖。褐黃色、灰綠色、黃黑色、灰色,為極軟巖,節(jié)理裂隙很發(fā)育,巖芯呈碎裂狀、碎塊狀,用手折可斷,巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類。

2.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)鉆探揭露,按地下水埋藏條件,場(chǎng)地內(nèi)地下水可分為孔隙水及基巖裂隙水兩種類型。

3 加固方案及施工部署

3.1 加固方案

根據(jù)該處地勘資料和地質(zhì)情況,同時(shí)在長(zhǎng)沙市湘江勞動(dòng)路隧道曾進(jìn)行過(guò)地面袖閥管注漿試驗(yàn)。

在試驗(yàn)段進(jìn)行的監(jiān)測(cè)表明,注漿后地面沉降變形較小,對(duì)管線的影響不大。由于擬加固地層和試驗(yàn)地層基本相似,因此建議長(zhǎng)沙市營(yíng)盤路湘江隧道地面采用袖閥管注漿進(jìn)行加固處理。

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→探管線→放樣孔位→鉆機(jī)及注漿機(jī)進(jìn)場(chǎng)→建循環(huán)泥漿池→鉆孔→成孔→清孔→下注漿管,漿液拌制→分段注漿→注漿效果檢查→場(chǎng)地清理,原狀恢復(fù)→施工結(jié)束。

3.3 主要施工工序施工方案

3.3.1 施工準(zhǔn)備

1)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。a.根據(jù)施工機(jī)具需要量及進(jìn)場(chǎng)時(shí)間計(jì)劃,組織施工機(jī)械、設(shè)備和工具進(jìn)場(chǎng),按規(guī)定的地點(diǎn)存放,并應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的保養(yǎng)和試運(yùn)行;b.組織材料進(jìn)場(chǎng)。2)技術(shù)準(zhǔn)備。a.原始資料的調(diào)查分析,包括調(diào)查工程地質(zhì)、制定各種處理技術(shù)措施;b.熟悉和審查圖紙;c.編制施工進(jìn)度計(jì)劃,編制各項(xiàng)材料進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃;d.做好三級(jí)安全技術(shù)交底工作。3)材料準(zhǔn)備。根據(jù)材料供應(yīng)計(jì)劃分批組織進(jìn)場(chǎng),按規(guī)定地點(diǎn)儲(chǔ)放,并做好遮蓋保護(hù),同時(shí)對(duì)各種進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行抽檢試驗(yàn),對(duì)不合格的材料堅(jiān)決不允許進(jìn)場(chǎng)。

3.3.2 鉆孔施工

1)測(cè)量放線。a.在掌子面上定出開(kāi)孔位置里程點(diǎn),以里程點(diǎn)為鉆孔編號(hào),如SK2+443-1。b.在開(kāi)孔位置上方定出定向點(diǎn)第二點(diǎn),兩點(diǎn)連線即為鉆孔方向。2)鉆孔。注漿孔設(shè)計(jì)成孔口徑91。鉆孔采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn),泥漿采用優(yōu)質(zhì)泥漿,以保證鉆孔質(zhì)量和施工進(jìn)度。鉆孔采用三翼鉆頭鉆進(jìn),這樣有利于準(zhǔn)確地探測(cè)出松散填土或軟弱土層等不利地層。鉆孔深度以超過(guò)松散填土或軟弱土層等不利地層進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化地層4 m為宜。

3.4 安裝孔口管

孔口管安裝采用螺栓固定法,在孔口管距法蘭盤端部30 cm～80 cm處纏繞30 cm麻絲兩道,安設(shè)120 mm孔口管,孔口管長(zhǎng)為2 m,孔內(nèi)放入錨固劑或快凝水泥砂漿,將孔口管頂入孔內(nèi)。

3.5 套殼料灌注

1)套殼料強(qiáng)度對(duì)開(kāi)環(huán)影響很大,強(qiáng)度高不利于開(kāi)環(huán),強(qiáng)度低雖有利于開(kāi)環(huán),但容易使?jié){液向上串冒,套殼料配比需考慮到開(kāi)環(huán)和防止串漿的需要。2)設(shè)計(jì)套殼料配比為水泥∶黏土∶水=100∶20∶110(重量比),根據(jù)配比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定套殼料的齡期,待套殼料有一定強(qiáng)度又易碎時(shí)方可進(jìn)行開(kāi)環(huán)注漿。3)根據(jù)配比現(xiàn)場(chǎng)做套殼料試餅,觀察試餅1 d～3 d的狀況,如2 d時(shí)套殼料試餅有一定強(qiáng)度又易碎,第3天可進(jìn)行開(kāi)環(huán)注漿。4)套殼料灌注在鉆孔完成后下入鉆桿,采用泵送法進(jìn)行灌注套殼料,直至孔內(nèi)泥漿完全被頂出孔外后拔出注漿鉆桿。

3.6 下袖筏管

1)袖筏管采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的袖筏管,管材料為塑料管,管外徑為48 mm。2)袖筏管下入孔內(nèi)時(shí)應(yīng)檢查橡皮套的緊固和粘結(jié)膠布的狀況,下管時(shí)要避免橡皮套上下錯(cuò)位,保證橡皮套起到逆止閥門的作用。

3.7 注漿方案

地表袖閥管注漿施工工藝流程見(jiàn)圖1。

3.8 補(bǔ)充注漿

當(dāng)所有鉆桿后退出鉆孔后,在孔口管開(kāi)孔端安上注漿三通,進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

3.9 注漿效果檢查

1)鉆孔取芯法。鉆孔取芯是指注漿完成后在注漿區(qū)域通過(guò)地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔,盡可能完整地從地層內(nèi)取出巖芯,再根據(jù)取芯率、漿液分布及充填狀況等指標(biāo)對(duì)注漿效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。2)探槽。從探槽開(kāi)挖剖面可見(jiàn):雜填土中呈片狀、條帶狀,與混凝土瀝青路面相接處形成硬殼。

4 關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量保證措施

1)注漿前先進(jìn)行注漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),或增設(shè)試驗(yàn)段,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)在實(shí)際施工中根據(jù)具體情況及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù),以獲得較好的注漿加固效果;2)配制漿液嚴(yán)格按照制漿要求按順序投料,不得隨意增減數(shù)量;水泥在倒入攪拌桶前撿去其中的水泥紙及包裝線等雜物,要在倒入口安裝過(guò)濾篩;3)水泥漿攪拌好放入儲(chǔ)漿桶后,在吸漿過(guò)程中要不停地?cái)噭?dòng),注意觀察,防止?jié){液離析,影響配比參數(shù);4)注漿泵水泥漿吸漿頭安設(shè)吸漿籠頭,水玻璃吸漿頭用紗網(wǎng)包裹,防止大顆粒吸入卡在注漿泵的圓球與膠圈間造成吸漿能力減弱,并間隔一定時(shí)間提起吸漿頭晃動(dòng),防止?jié){液堵塞吸漿頭;5)注漿管路連接完畢后,關(guān)閉進(jìn)漿閥,打開(kāi)泄壓閥先壓水檢查注漿管路的密閉性,各種連接應(yīng)牢固,防止高壓下脫開(kāi)傷人;6)注漿開(kāi)始時(shí),先打開(kāi)進(jìn)漿閥,再關(guān)閉泄?jié){閥;注漿結(jié)束時(shí),先關(guān)閉進(jìn)漿閥,再打開(kāi)泄?jié){閥,待泄壓后清洗管路并拆卸注漿管路;7)注漿過(guò)程中遇到突然停電時(shí),要立即拆卸下注漿膠管,用高壓水沖洗干凈管內(nèi)的漿液,與洞外聯(lián)系后如停電時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),注漿管全部拆下沖洗,注漿泵也要拆洗,將攪拌機(jī)中漿液放入儲(chǔ)漿桶后清洗攪拌機(jī);8)注漿過(guò)程中,若地層吸漿量很大時(shí),注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間不上升,可通過(guò)調(diào)整漿液配比,縮短漿液凝膠時(shí)間,以達(dá)到控制注漿范圍的目的;9)注漿過(guò)程中,如注漿壓力突然上升,立即停止注漿泵工作,打開(kāi)泄?jié){閥泄壓,找明原因后再?zèng)Q定該孔是否繼續(xù)注漿,如是管路堵塞,則清除故障后繼續(xù)注漿,如管路未堵塞,接管注漿時(shí)仍舊出現(xiàn)壓力突然上升,可結(jié)束該孔注漿;10)注漿過(guò)程中,如發(fā)生其他孔串漿,可關(guān)閉該串漿孔繼續(xù)注漿,但若發(fā)生頻繁時(shí),應(yīng)加大鉆孔與注漿孔的間隔,減少串漿現(xiàn)象;11)注漿過(guò)程中,如跑、漏、串漿現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí),可通過(guò)間歇注漿技術(shù)或通過(guò)調(diào)整漿液配比縮短凝膠時(shí)間的方法進(jìn)行封堵,但若無(wú)效時(shí),可暫停該孔注漿,分析原因,采取其他措施;12)注漿過(guò)程中,要保持注漿管路暢通,防止因管路堵塞而影響注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的判斷,注漿連接件、注漿變頭應(yīng)經(jīng)常清洗干凈,注漿結(jié)束后,一定要清洗管路,以便下一次注漿;13)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的段長(zhǎng)進(jìn)行后退注漿,不得任意延長(zhǎng)分段長(zhǎng)度,必要時(shí)可進(jìn)行重復(fù)注漿,以確保注漿質(zhì)量。

[1] 行建軍.隧道洞口段預(yù)加固施工技術(shù)淺析[J].山西建筑,2008,34(11):330-331.