地铁建的时候这样在地下挖洞的?
3.1 修建地铁的主要方法 3.1.1 浅埋矿山法 该方法用于地铁工程起源于1986年北京地铁 复兴门折返线工程,是适合中国国情的一种隧道施工方法,也是目前应用很广的一种地铁区间隧道施工方法。浅埋矿山法是在借鉴新奥法某些理论的基础上,针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道施工方法。它适合于城市地区松散土介质围岩条件,隧道埋深可小于或等于隧道直径,地表沉降可得到控制。其核心技术可概括为十八字方针:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点如下: (1) 动态设计、动态施工的信息化施工方法,建立了一整套变位、应力监测系统; (2)强调小导管注浆超前支护在稳定工作面中 的作用; (3)用劈裂注浆法加固地层; (4)采用复合式衬砌技术。 浅埋矿山法的突出优势在于不影响城市交通,无污染、无噪声,操作简单灵活,而且适合于各种地层条件和各种尺寸与断面形式的隧道和洞室,并且配合辅助工法,还可在有水地层甚至软流塑地层中应用,加之国内丰富的劳动力资源,因此在北京、广州、深圳、南京等城市的地铁区间隧道修建中得到广泛推广,已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道,而且在大跨度车站工程中也得到应用。此外,该方法也广泛应用于地下车库、人行过街道、城市道路隧道和地下管道隧道等工程。主要的典型工程有:北京地铁复兴门折返线工程、复八线区间隧道;北京城铁14标的双联拱隧道;广州地铁1号线的杨体区间、2号线的公纪区间隧道等;深圳地铁一期工程国贸一老街的重叠隧道等;北京国家计委地下停车场。 正在建设中的北京地铁5号线车站大多采用浅埋矿山法,开挖跨度达24m,高度达21 m。 除上述工程外,浅埋矿山法和下述的其他方法结合使用也成功地修建了一些地铁工程。北京地铁天安门东站,采用浅埋矿山法施作条形基础和盖挖逆作法修建,139天恢复路面交通,此法被称之为“条形基础盖挖逆作法”,该方法已被评定为国家级工法。北京地铁天安门西站采用浅埋矿山法开挖导洞隧道,在导洞中施作车站结构桩柱,最后暗挖完成车站,有效地保护了人民大会堂和众多的重要地下管线,该方法被称之为“浅埋暗挖洞梁、洞柱法”;广州地铁2号线越秀公园站采用了明暗结合群洞结构形式,采用了明挖法、矿山法施工技术。 3.1.2 明挖顺作法 明挖法是目前我国地铁车站采用最多的一种施工方法,对埋深不大、地面无建(构)筑物、地面交通和环境保护无特殊要求时的区间隧道也采用该方法,主要有放坡明挖和围护结构内的明挖两种方法,在修建地铁的城市均有应用。其技术上的进步主要反映在基坑的开挖方法和围护结构上。针对不同的地层,基坑的围护结构主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩围堰等。 在基坑开挖方面,有代表性的是时空效应理论。 在此基础上,上海地铁总结出一套在软弱地层中开挖、支撑和结构施工的方法。首先采用大口井进行I基坑降水,以提高基底被动土的强度,然后,对基坑实施分段开挖,随挖随支撑,控制坑底暴露时间(或对底板地层进行预加固),适时地浇注底板结构。同时,对基坑和周边管线和建筑进行严密监测,发现问题及时采取措施。 在基坑围护结构方面的主要施工技术有: (1)地下连续墙 该结构适合于饱水软弱地层,如饱水沙层、饱和的淤泥土层等。在此类土层中地下连续墙既可以控制土压力,又可以有效地阻隔地下水,同时还可以作为车站结构的一部分,因此在上海地铁车站的建设中得到广泛应用。 (2)人工挖孔桩和钻孔灌注桩 人工挖孔桩和钻孔灌注桩均是采用排桩桩墙来挡土和防水,实现基坑的围护。其中人工挖孔桩适合于地下水位较深或无水的地层,要求地层强度较高。其断面形式不受施工机具的限制,可以作成圆形和方形,而且其施工质量和强度要高于普通的钻孔灌注桩,但后者具有较广的土层适用范围,二者不能替代。人工挖孔桩和钻孔灌注桩在北京、广州、深圳等地铁工程中都有应用。 (3)SMW工法桩 该工法是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的劲性材料,来增强水泥土搅拌桩抗弯、抗剪能力。以其作成的基坑支护结构同时具有较好的防水功能,在6—10m深的基坑中具备技术优势,与地下连续墙相比,SMW工法桩施工速度快,施工占地少,无污染。同时由于型钢可以拔出回收,造价低廉。因此,此方法在上海和南京地铁车站的出人口基坑围护中得到广泛应用。 (4)钻孔咬合桩 钻孔咬合桩是近年来开发的一种基坑维护结构新工法,采用全套管钻机成孔,相邻桩采用素混凝土和钢筋混凝土间隔布置并相互咬合排列。与其它类型灌注桩相比具有不坍孔、成桩质量好、防水效果好、成桩效率高、造价低、施工无污染等优点,在软土地层,尤其在富水软土地层中施做维护结构具有明显优势。该技术已首先在深圳地铁金益区间等明挖基坑施工中成功应用,并已推广应用于杭州等地区的基坑围护结构的施工。 . 3.1.3 盖挖逆作法 盖挖逆作法同样适用于地铁车站的修建,与明挖法相比,其优势在于减少交通封堵时间,减轻施工对环境的干扰,其区别在于主体结构的施工顺序上。盖挖逆作法的主要技术措施为: (1)支撑桩采用以H型钢为柱芯的钢管桩或钻 孔灌注桩,满足了沉降控制的要求; (2)采用地下连续墙或围护桩底注浆的方法, 增强基底持力层的刚性,使地下连续墙或围护桩与临时支撑柱共同承受上部荷载,减小了差异沉降; (3)逆作法开挖支撑施工工艺中,利用混凝土板对地下连续墙或围护桩的变形约束作用,在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法,大大减少了工程量,加速了工程进度,控制了墙体位移。 北京、广州和上海地铁均采用该方法修建了一些地铁车站,如:北京地铁复八线的天安门东站;广州地铁的1号线公园前站等。 3.1.4 盾构法 我国应用盾构法修建隧道是从20世纪50-60年代开始的,最初是用在修建城市地下排水隧洞,采用的盾构机也是比较老式的(如网格式、压气式、插板式等)。从80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构用于地铁区间隧道的施工。由于盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点,在我国地铁建设中得到了迅速的发展,继上海地铁1号、 2号线区间隧道和广州地铁1号、2号线部分区间隧 道成功采用盾构法外,北京、天津、深圳、南京地铁以及上海、广州地铁等其它地铁线也大量推广采用盾构法,并且在越江道路、输气和市政排水隧洞等工程中也采用盾构法。盾构法目前已成为我国地铁隧道工程的一种主要施工方法。据不完全统计,我国各 城市地铁采用的盾构机已有60多台,其中主要是土压平衡盾构机。 随着盾构法研究的深入及应用工程的增多,盾构法的设计施工技术以及盾构机制造配套技术也得到了发展和提高。 上海地铁的区间隧道基本全部采用盾构法修建,除区间单圆盾构外,目前正在使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道,此外还试验采用过方形 断面盾构修建地下通道。采用直径11.2 m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道,这也是目前我国最大直径的盾构机。 广州地铁二号线采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功地应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道的施工,大大拓宽了盾构法的应用范围,因此也使得在三号线更多(12台)地采用了盾构法修建区间隧道深圳、南京、北京、天津等城市的地铁工程,虽地质、水文条件各有不同,但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。 除上述外,目前我国盾构技术主要在如下几方面取得了较大进步: (1)掌握盾构机的选型和配套技术,与外国合作设计生产盾构机。配套施工设备,包括管片模具完全能够自行设计制造。 (2)掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术。 (3)掌握了盾构掘进控制技术,如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表隆沉控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等,实现了信息化施工,可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保。 (4)掌握了不同地质和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术(各种端头地层加固、联络通道施工),如:砂性地层的土压平衡盾构施工、硬岩(单轴抗压强度达80MPa)和软硬混合地层的安全掘进及换刀、浅覆土水下隧道掘进、近距离穿越既有建(构)筑物的安全掘进等。 我国盾构掘进速度最高已达到400m/月以上,平均进度一般为160-200 m/月,最高平均进度可达240m/月;地表隆沉可控制在+10——30 mm以内,可以在距既有建(构)筑物不足1 m的距离安全掘进,既有建(构)筑物的变形量可控制在2-5 mm以下(在上海、广州和南京地铁都有成功实例);隧道轴线误差可控制在30—50 mm以内。 近年来、我国也在研究采甩盾构法修建地铁车站的技术,主要集中在两种方法上:一是采用多圆断面盾构一次建成地铁车站;另一种是采用区间盾构修建地铁车站。 3.1.5 钻爆法 我国地域广大、地质类型多样,像重庆、青岛等城市的坚硬岩石地层,广州地铁也有部分区段处在坚硬岩石地层中,修建地铁隧道通常采用钻爆法开挖、喷锚支护(与通常的山岭隧道相当)。在建的重庆轻轨地下部分的区间和车站基本采用隧道形式,最大开挖断面积超过420 m2,采用微震控制爆破、分步开挖、喷混凝土和锚杆支护、现浇混凝土衬砌,已成功建成了临江门车站隧道等。已建成的青岛地铁试验段轻纺医院站,开挖断面积已超过300 m2,也是采用钻爆法施工,但没有二次衬砌;广州地铁1、2、3号线的某些区段、某些区间或车站下部的坚硬岩石地层也采用了微震控制爆破来辅助开挖。南京地铁一期TAl标段处于岩石地层中的3座隧道,均采用钻爆法施工。
1、首先应在出现溶洞桩位附近补钻查勘孔,确定溶洞范围,如果溶洞范围不大,可暂不考虑变更方案,只不过可能会增大灌浆量,做好施工隐蔽记录和现场签证即可;
2、如范围大可考虑回填或或变更设计,或用钢管桩对桩位进行加固;
3、工程变更要看是量变还是设计变,量变比较单一,设计变更后主要涉及工期和费用。
设计为先开挖基坑,四周用毛石砌挡土墙,坑内采用人工挖孔桩。由于人工挖孔桩施工中抽取大量地下水,造成建筑物地基有向下滑移现象,同时挖孔桩没办法穿过多层溶洞,施工难以进行,造成停工。
在此情况下,对该项工程进行了基础设计修改,采用冲孔和挖孔灌注桩相结合,并制订一套科学、合理、可行的施工程序,以保证相邻建筑物的安全及施工的顺利进行。
在建设工程中,对于溶洞洞区域内地基的处理方法,应该根据工程场地的不同地质情况,应该在工程场地针对实际的地质情况采取不同的处理方案,目前主要主要可以通过以下三种方案:动容灌浆,高压旋喷注浆和灌浆铜管桩。
旋喷桩和溶洞灌浆地基处理都是可以起到对于溶洞洞区域内的加固的作用,同样还具有基坑止水的作用,并且可以将石灰表面的荣漕河溶沟以及浅层溶洞充填密实。至于灌浆钢管桩的方案,比较适合用于持力层深度大,基岩岩溶强烈,地下水丰富发育的溶洞洞区域内。
扩展资料
根据《建筑地基处理技术规范》所给出的参考,一般规定要求地基的承载能力在350kPa,并且通过复合地基承载能力和静载试验的证明,高压旋喷注浆地基是完全能够胜任对于溶洞洞区域内处理的设计要求,达到对于新建建筑地基加固的目的。除此之外,应该注意的是在方案的实施中,应该特别注意灌浆量的控制,否则有可能会导致厂房柱基隆起,产生水平位移以及倾斜。
参考资料来源:知网—桩基础《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
参考资料来源:百度百科—超前钻
施工中严格执行施工方案,按图纸施工,加强技术管理,责任落实到位,发现问题及时处理,不留后患,是做好这方面质量工作的保证。
(1)、 施工前应对设计图纸进行认真审查,并分析挖孔桩施工现场的地质勘探资料,根据对资料的分析采取相应的施工技术。桩孔应进行超前钻,确保桩底以下5m深为完整岩层。施工前选择有代表性的位置进行成孔工艺试验。
(2)、 钢筋进场后进行验收,查验质保资料及检查钢筋外观,检查合格后在监理见证下取样送检,做机械性能试验,试验合格后才能使用。混凝土强度等级;桩身C25,桩帽C35,护壁C20,垫层C10,钢筋为HPB235、HRB335。
(3)、 合理安排人工挖孔桩的施工顺序。在条件允许的情况下,宜先施工较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深,难度愈大。
较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围或迎水部位的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔暂时不浇筑桩身混凝土,而作为排水井,以方便其他孔位的施工,保证桩孔的施工速度和成孔质量。
(4)、 落实人工挖孔桩专项施工方案的审核、审批。严格实施技术交底,并履行签字手续。认真制定并落实施工过程中的监控措施。
(1)、 开孔前,确定好桩位中心,以桩位中心为圆心,以桩身半径加护壁厚度为半径画出圆周,撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。桩位线定好后,经过监理复查合格之后才能开挖。从桩心位置向四周引出4个控制点以控制桩心,并测出孔口控制高程,以利于下部掘进的高程控制。
(2)、 挖孔由人工从上而下逐层用镐、锹进行,遇坚硬土层用锤、钎破碎。每段开挖深度一般取0.5~1.Om,最深不能超过lm。进行第二节井孔土方开挖时,先用垂球吊线找出井孔中心点,并在井孔底部打一短木桩,将桩中心投影到木桩顶上,以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在施工过程中,应对每一节护壁进行验收,合格后方可进行下节的开挖施工。
挖土次序为先中间后周边。扩底部分采取先挖桩身圆柱体,再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。桩的扩大头施工中应挖成中部比四周低的锅底形。设计要求当桩净距小于2.5m时,应采用间隔开挖。
(3)、 严格控制桩孔的垂直度,每挖12m检查一次,发现歪斜及时进行纠正。
(4)、 成孔的深度应以设计桩长控制,保证设计桩长及桩端进入持力层的深度。
(5)、 终孔检验:
验岩及入岩是确认桩底岩石是否到设计岩层以及进入岩层的深度是否满足设计要求。挖至设计标高后,人工取出岩土样送检。只有在桩端持力层的地质情况符合设计要求时才可进行扩底。扩大头完成后,清渣、验收和浇筑混凝土的工序要紧凑,尽量减少土层坍塌。终孔隐蔽工程验收合格后,应立即封底和浇筑桩身混凝土。
(1)、 护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成,拆上节支下节,循环周转使用。挖孔井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm;井周顶面应比场地高出150-200mm,便于挡水和定位;壁厚应比下面井壁厚度增加100-150mm;上下节护壁的搭接长度不得小于50mm。
(2)、 对于土质较好的土层,护壁可用素混凝土。当土质较差时,护壁每节长度宜小于500mm,并应增加少量护壁钢筋。上下护壁的主筋应搭接,使之成为整体。每节护壁均应在当天连续施工完毕。
(3)、 桩位轴线和高程均应标定在第一节护壁上口,护壁上应该预埋软梯挂钩。护壁完成后是一个上大下小的楔型圆环,一般上环比下环大5cm左右,用作混凝土的灌注使用。浇筑护壁混凝土时,应保证混凝土浇筑强度。护壁模板的拆除应在灌注混凝土24h之后。
钢筋笼骨架在加工场分段制作,分段长度视起吊设备的高度和钢筋主筋规格而定,一般为6m左右,所有接头均应按现行规范要求错开。为加强钢筋笼的刚度和整体性,防止钢筋笼吊装时出现扭转变形,在主筋内侧每隔2.5m加设一道直径为25mm的加强箍,每隔一道箍设井字加强支撑,与主筋焊接牢固组成骨架。桩身箍筋采用螺旋箍,桩顶在1500mm内,箍筋采用ΦlO@lO0。
钢筋笼放入前,应绑好砂浆垫块,砂浆垫块的厚度为50mm。吊放钢筋笼时,要对准桩位,直吊扶稳,缓慢下沉,避免碰撞孔壁。第一段放入孔内后用钢管或型钢临时悬挂在护壁上,再起吊第二节钢筋笼,对正位置焊接。应采用帮条双面焊接,要注意焊接应满足规范的要求,焊接后逐段放入孔内至设计标高。钢筋笼到达设计标高后,应采用吊筋牢靠地固定。
(1)、桩身混凝土浇筑的质量是确保人工挖孔桩质量的前提
人工挖孔桩灌注混凝土前,应先吊放钢筋笼,再清理孔底杂物、虚土、积水等;孔底清理干净后应立即浇筑桩身混凝土。浇筑桩身混凝土时,关键是保证混凝土的强度和密实度。为使混凝土不发生离析,应保证混凝土的自由下落高度不超过2m。可沿串筒进行灌注,并分层振捣密实,每层厚度宜取1~1.5m,用插入式振动器由工人在井下振捣或用较长的振动棒在井口振捣。
插入式振动器操作时,要做到快插慢拔;自桩顶以下2m范围内,应以振捣棒多次反复振捣,以保证混凝土的密实性。混凝土塌落度一般为80~lOOmm。混凝土应超灌至桩顶设计标高以上200mm。如桩孔内积水较深,难以抽干时,应按水下灌注混凝土的要求进行施工,桩身混凝土用导管法进行浇筑。挖好扩大头后应立即用混凝土封底,以免桩端持力层暴露时间过长。
(2)、处理孔壁渗水的方法:
由于浇筑桩身混凝土的时间较长,如果孔壁渗水较多,将会增大桩身混凝土的水灰比,降低混凝土的强度,并使混凝土变得疏松。这时可在桩身混凝土浇筑前用防水材料临时堵塞渗漏部位。如果孔壁渗水量很大,可在漏水孔洞处直接打入木楔,四周再用防水材料封闭。
还可采用下管堵漏法,即开挖桩孔时,在漏水严重处插入胶管将水导出,浇筑桩身混凝土前,将胶管拔出,随即将配制好的快凝水泥胶浆捻成与孔洞尺寸相近的锥形团,在胶浆开始凝固时,迅速压入孔内,并挤压密实,30s左右即可,从而可将漏水的孔洞堵住。
(3)、处理孔底积水的方法:
由于孔底积水会影响混凝土的配合比和密实性,所以混凝土浇筑前应将孔内积水抽干。为了保证水泵在提出桩孔时抽水管中残留的水不再流回桩孔内,抽水机的水泵要装上逆流阀。如果桩孔内仍残留少量的积水,将水泵提出孔口后,可在孔底适量铺一层干拌混凝土混合料和水泥,与孔底积水混合搅拌成混凝土,先振捣并摊平,然后再灌注桩身混凝土。
(4)、采用导管法浇筑水下混凝土封底:
若桩孔内涌水量大且桩孔很深,将水泵提出孔口后水面迅速上升,水流静止后水位较高,这时由于孔内的积水很深,如果仍采用干拌混凝土混合料封底,一方面混凝土很难搅拌均匀,从而影响其密实度;另一方面由于混凝土的含水量和含泥量增大,使得混凝土的强度降低。
因此,在这种情况下不能采用干拌混凝土混合料去封底。可待桩孔中水位不变时,将导管伸至孔底,通过导管将已在地面上搅拌好的早强型混凝土输送至孔底,可通过计算确定混凝土的第一次浇灌量,以保证导管埋入混凝土内。
混凝土最终浇灌量应超过底节护壁30em,再缓慢拔出导管,在上部水压力的作用下,封底混凝土会基本密实。混凝土终凝后再抽孔内的积水,由于封底混凝土已超过底节护壁,基本上没有地下水涌入,所以可将孔内的水抽干。
为了减少地下水的汇集,施工场地内某一根挖孔桩封底时都需将邻近桩孔的积水同时抽出,以减少邻孔的积水对工作孔施工的影响。
(5)、 混凝土应垂直灌入桩孔内,以免混凝土碰撞孔壁而造成孔壁坍塌。混凝土应分层连续浇筑,不留施工缝。底部扩大头混凝土浇完后,随即振捣密实,再分层浇筑桩身,直至桩顶。为避免出现断桩,桩身混凝土必须连续不间断浇筑,所以浇筑混凝土前应备足各种原材料,且交接班时间不得超过混凝土的初凝时间。桩顶以上200mm的浮浆层应凿出,将桩顶清理干净后,再施工基础梁。
(6)、桩身混凝土的养护:
常温下,若桩项低于周围施工场地,应在混凝土浇筑12h后进行浇水养护;若桩顶高于四周施工场地,混凝土浇筑12h后应覆盖并浇水养护,养护时间不少于7昼夜。
施工中应对成孔、清渣、钢筋笼制作及安放、灌注混凝土等进行全过程检查,并对孔底持力层进行验收。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告,达到设计要求。施工单位必须对每一根桩做好一切施工记录,并按规定留混凝土试块,做出试压结果,并将上述资料存档。
该工程按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106—2003)有关要求进行基桩检测:
(1)、 以静载试验检测单桩竖向抗压极限承载力特征值,抽选了3根桩进行检测(满足在同一条件下不少于总桩数的1%,且不少于3根的要求)。
(2)、 对所有83根桩进行低应检测,以检测桩身的完整性。检测结果表明,人工挖孔桩桩身完整(均为I类桩),桩竖向抗压极限承载力特征值满足设计要求。
人工挖孔桩的施工,要保证其施工质量,必须要有一整套的方法、步骤与措施,特别是加强施工技术管理方面的工作,搞好技术交底,要有完善的施工方案,协调一致,做好事前和事中的控制工作,各个方面齐心协力,有相关的规章制度且要得到落实,这样确实就能做好这项工作。
(1)施工程序
针对隧道与暗河正交的特点,制定暗河段施工程序:
设置横洞清除隧道拱顶以上暗河堆积体→铺底→修筑引水渠→设置挡水坝→隧道范围分区钻孔注浆→注浆钢管桩→设置逃生通道→隧道开挖支护→基底钢管桩加固→二次衬砌
五爪观隧道暗河段施工方案如图10-88。
图10-88 五爪观隧道暗河段施工方案图
(2)堆积体清除
在隧道进口左侧45 m处设置横洞直达暗河溶腔,横洞断面4.5 m×4.6 m(宽×高),通过横洞清除岩溶大厅内隧道拱顶以上堆积体。横洞全长277 m,纵坡12.2%,与Ⅰ线隧道间距35~45 m。横洞内每60m设一处会车道。
在堆积体清除过程中,边清除边对岩溶大厅进行锚网喷防护,锚杆长度4~6 m,喷射C20混凝土10cm,钢筋网采用ϕ8mm钢筋,网格间距20cm×20cm,局部位置架设I16钢架。堆积体清除至隧道拱顶以上50cm。
隧道施工完成后,采用M7.5浆砌片石封堵横洞洞口,封堵厚度5 m。
(3)铺底
堆积体清除到设计标高后,将暗河水流导向小里程端。首先对基底较大的岩溶裂隙采取C20混凝土灌注嵌补,然后分段施做C30钢筋混凝土底板,底板厚50cm。底板由暗河上游向下游施做成1.5%的排水横坡。在钢筋混凝土底板上按设计预留注浆孔。
(4)引水渠
在底板上修筑引水渠,将暗河明水由岩溶大厅上游集中引排至下游。引水渠采取钢筋混凝土浇筑,水渠宽5 m、高1.5 m、厚0.4 m。
(5)挡水坝
通过对引水渠水量和五爪观水电站水量进行测量、对比,证明暗河水约有80%为明流,20%为潜流。为确保隧道范围暗河堆积体注浆加固效果,在暗河上游狭窄处设置挡水坝。挡水坝和上游两端岩壁形成密闭结构,以起到对潜流水的截挡作用。
挡水坝基础原拟采用ϕ1m钻孔桩,但经国内多家专业施工单位现场勘察,认为在以巨型块石为主的堆积体中实施钻孔桩难度极大,因此,现场采取5m厚注浆钢管桩挡水帷幕。
挡水坝基础注浆孔设计三排,梅花型布置,注浆孔间距1.5 m×1.5 m,深度10~22 m(进入基底基岩1 m),注浆孔直径ϕ110mm。
注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比0.6∶1~0.8∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3~1∶0.4、水玻璃浓度35Be′。浆液凝胶时间30sec~1min。
注浆采取前进式分段注浆,每次注浆段长3m。注浆顺序先外排、后中间,跳孔分序进行。注浆采取定压控制,注浆终压2~3MPa。每个注浆孔注浆完成后,下入ϕ108mm钢管桩并进行注浆。
挡水坝基础施作完成后,采用地质雷达进行探测,探测图形如图10-89。由图来看,基础无明显空洞和富水区,同时,经对引水渠水量和五爪观水电站水量进行对比,经过对基础处理后潜流水量基本没有,因此,采用注浆加固和注浆钢管桩处理挡水坝基础效果良好。
图10-89 挡水坝基础地质雷达测试图
在挡水坝基础完成并经效果检查后,在挡水坝基础上修筑挡水墙,挡水墙嵌入两侧基岩0.5 m。挡水墙与引水渠连接,从而使暗河潜水完全成为明水,汇集后由上游排至下游。
(6)隧道范围钻孔注浆
1)注浆设计。对隧道范围,以及隧道边墙外6 m和隧道底部堆积体进行注浆加固。为确保注浆加固效果,浆液扩散半径取1.2 m,注浆孔梅花型布置,注浆孔间距2 m×2 m,注浆孔深度10~22 m(进入基底基岩1 m),注浆孔直径ϕ110mm。
2)注浆控制原则。在岩溶暗河堆积体中进行注浆加固,目前国内外尚无可靠的资料借鉴,为确保注浆加固效果,注浆采取以下三个控制原则:
①分区管理原则:根据工程需要和便于现场钻孔注浆管理,分三个区进行钻孔注浆。一区为引水渠区,对引水渠区注浆完成后修筑引水渠。二区为大里程区(引水渠向大里程方向),三区为小里程区(引水渠向小里程方向)。
②约束-发散性注浆原则:首先对暗河上、下两游两排注浆孔进行注浆,实现约束性注浆区域,然后对中部其它注浆孔进行发散性注浆,以提高注浆加固效果。
③定量、定压相结合原则:注浆孔注浆分两序孔进行,一序孔为单号注浆孔,二序孔为双号注浆孔,对一序孔进行定量注浆,以提高其扩散范围,二序孔进行定压注浆,从而提高注浆加固密实度。
3)注浆材料。对于暗河上、下游两排注浆孔,为了控制注浆扩散区域,采用普通水泥-水玻璃双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比0.6∶1~0.8∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3~1∶0.4、水玻璃浓度35Be′,浆液凝胶时间30sec~1min。其余中部孔位采用普通水泥单液浆,浆液配比为:水灰比0.6∶1~0.8∶1。
4)注浆参数。现场注浆参数见表10-31。
表10-28 注浆参数表
注浆量计算公式:
地下工程注浆技术
式中:Q 为总注浆量(m3);R 为浆液扩散半径(m),取1.2 m;h 为注浆分段长度(m),取3~5 m;n为地层空隙率,取0.4;α为地层浆液填充率(%),取90%;β为浆液损失率(%),取20%。
计算得:Q=5.9~9.8 m3,取Q=6~10m3,即2 m3/m。
5)注浆结束标准。
①所有注浆孔均进行了注浆,无漏注现象。
②一序孔达到设计的注浆量。
③二序孔达到设计注浆终压时,注浆速度不得大于5~10L/min。
④采用地质雷达进行注浆效果检查,无注浆盲区存在;洞内采取超前探孔钻探,检查孔涌水量小于0.2L/(m·min);测试注浆后地层渗透系数应≤10-4~10-5cm/s。
6)注浆工艺。注浆采取分段前进式注浆工艺,每次钻孔注浆段长3~5 m。
7)注浆机械。在堆积体中注浆,地层空隙率大,吸浆能力强,为有效地控制注浆扩散范围,加快注浆进度,应采用大流量(流量大于100L/min)注浆泵,现场采用 ZJB(BP)-30A型注浆泵进行注浆取得了较好的注浆控制效果。
(7)注浆钢管桩
在钻孔注浆结束后,对隧道开挖轮廓线外左右两侧各一排孔下入ϕ108mm钢管并进行注浆,从而形成注浆钢管桩墙,以保证隧道开挖时边墙的稳定。钢管桩注浆采用普通水泥单液浆,浆液水灰比为0.6∶1~0.8∶1 ,注浆时采取定压控制,注浆终压2MPa。
(8)逃生通道
为了保证暗河段施工过程中出现意外时人员逃生安全,在接近暗河段的DK49 +246处设置逃生通道。逃生通道与线路交角52° ,与横洞相交于HDK0+240。逃生通道断面为2.4 m×2.7 m,坡度35.6%,长42.2 m。隧道竣工后,逃生通道两端口采用M7.5浆砌片石封堵,厚2m。
(9)开挖支护
暗河段采用短台阶余留核心土人工开挖,超前支护采用ϕ42mm小导管,小导管长4 m,环向间距0.2 m,纵向间距2.5 m。初期支护采用I18钢架,间距1榀/0.5 m。施工中设置I16临时仰拱,临时仰拱间距1 m。
基底采用ϕ76mm注浆钢管桩加固。钢管桩梅花型布置,间距1 m×1 m,钢管桩进入基底基岩不小于1 m。注浆采用普通水泥浆,浆液配比为:水灰比0.6∶1~0.8∶1。注浆采取定压控制,注浆终压2~3MPa。
暗河段采用C30钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度45cm。防水板采用EVA卷材(加无纺布),施工缝间采用橡胶止水带。