電力隧道淺埋暗挖穿越民心河施工技術(shù)

　　摘要：本文主要以石家莊市電力隧道工程穿越民心河施工為例，簡(jiǎn)要介紹電力隧道在地下淺埋暗挖施工中遇到河流時(shí)應(yīng)采取的必要措施。本工程在穿越民心河段施工時(shí)有效采取了筑圍堰斷河導(dǎo)流、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、激光定位、拱部異型鋼模板的應(yīng)用、免振搗自密實(shí)凝土快速澆筑等方法，使得穿越民心河段時(shí)安全、快速、順利完成。

　　關(guān)鍵詞：淺埋暗挖;穿越;圍堰;斷河導(dǎo)流;二次砌襯;免振搗自密混凝土

　　1問(wèn)題提出

　　東南 220kV站110kV線路切改工程電纜隧道全長(zhǎng)約4100m。為避免對(duì)市內(nèi)交通及環(huán)境的影響，隧道施工采用淺埋暗挖法施工。隧道正洞襯砌內(nèi)凈空為2.3m(寬)×4.04m(高)，噴射混凝土厚度為250mm。為與石家莊市東南變電站相接，隧道東西向要穿越過(guò)民心河，民心河底處覆土厚度約15m。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，東南隧道施工過(guò)民心河段介于粉土層與中砂層之間。

　　由于石家莊市民心河于1999年修建，修建時(shí)河床雖有混凝土防水，但河床上長(zhǎng)時(shí)間有水流通過(guò)，其下部土層含水率必定偏高。目前民心河渠寬25m，河底水深約1.2m，底部淤泥約200mm厚。隧道要想順利從民心河下穿過(guò)，首先要保證不能對(duì)河體造成損壞，更不能在地下淺埋暗挖時(shí)發(fā)生滲水、透水現(xiàn)象，保證人員的生命安全。電力隧道如何才能安全的從民心河下順利穿過(guò)成為本工程的難題。

　　2 施工方案確定

　　結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和以往施工經(jīng)驗(yàn)，要想保證隧道安全的從民心河底穿過(guò)，擬采用以下兩種方案。第一種方案將民心河水層和底部土層隔離。第二種方案采取圍堰擋水導(dǎo)流，將隧道施工區(qū)域形成30m干燥帶，再進(jìn)行隧道施工。

　　對(duì)于第一種施工方案，要選在河流水位較低時(shí)進(jìn)行施工。防水隔離層施工前，首先要對(duì)隧道正上方20m范圍內(nèi)河段底部的鐵絲、樹枝等硬東西清理干凈，防止破壞隔離防水層。然后在河底部隧道開挖范圍內(nèi)鋪設(shè)20m×30m厚度1.5cm的三防布。民心河底部混凝土剛性防水再加上新鋪設(shè)的一道三防布柔性防水，便在隧道中心施工上方形成一道寬20m的隔離層，能有效減少滲水、透水現(xiàn)象。即便有局部滲水，也不會(huì)出現(xiàn)大范圍的透水現(xiàn)象。

　　對(duì)于第二種施工方案，通過(guò)聯(lián)系民心河管理處臨時(shí)關(guān)閉閘門，上游臨時(shí)截流。在隧道通過(guò)民心河的正上方上、下游15m處分別設(shè)立擋水圍堰，圍堰高度比可能出現(xiàn)的最高水位高0.5m。圍堰的穩(wěn)定性需要經(jīng)計(jì)算確定。導(dǎo)流管采用Ф1000PE排水管，數(shù)量根據(jù)河水的流量選取4根，保證河道內(nèi)水流的正常流動(dòng)。施工時(shí)，先將導(dǎo)流管安放就位，后筑圍堰。

　　導(dǎo)流管采用25t汽車吊和人工配合安裝就位。PE管就位后，在PE管周圍每隔3m做一道砂袋固定點(diǎn)。砂袋從PE管底部鋪起，一方面保證導(dǎo)流管高度，另一方面起加固導(dǎo)流管作用。筑圍堰時(shí)，先筑上游擋水圍堰后再筑下游擋水圍堰，最后填實(shí)PE管周邊的堵縫。圍堰筑好后用多臺(tái)潛水泵連續(xù)抽水直至抽凈使截流段處于干燥狀態(tài)。

　　方案對(duì)比：

　　方案一便于操作，成本較低，但需帶水作業(yè)，安全性較差。方案二成本投入較高，但通過(guò)斷水導(dǎo)流使得隧道開挖區(qū)域處于干燥狀態(tài)，便于操作，安全性較高。

　　安全方案編制完成后，并經(jīng)過(guò)了專家論證。處于對(duì)民心河下部隧道施工安全考慮，最終決定采用導(dǎo)流施工方案。

　　3 隧道開挖保證措施

　　為保證穿越民心河時(shí)土層的整體穩(wěn)定性，要堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、控下沉”原則進(jìn)行施工。

　　3.1管超前

　　在隧道工作面開挖前，沿隧道拱部開挖輪廓線外打入帶孔小導(dǎo)管，并通過(guò)小導(dǎo)管向土體壓注起膠結(jié)作用的漿液，在隧道輪廓線外形成一個(gè)0.6～1.2m厚的弧型加固圈。在此加固圈的保護(hù)下即可安全地進(jìn)行開挖作業(yè)。

　　小導(dǎo)管采用φ32 mm，L=3.5m，壁厚3.25mm的無(wú)縫鋼管。一端封閉并制成尖狀，管壁上每隔150mm交錯(cuò)鉆孔，孔眼直徑為6mm。小導(dǎo)管尾端采用φ8鋼筋焊一圈加強(qiáng)箍，防止施工時(shí)導(dǎo)管尾端變形。小導(dǎo)管沿拱部環(huán)向間距0.3m布置，外插角7°～12°，兩次小導(dǎo)管縱向搭接長(zhǎng)度≥1.0m，小導(dǎo)管尾端與鋼架焊接為一體。

　　3.2嚴(yán)注漿

　　在打設(shè)超前小導(dǎo)管后，根據(jù)地層地質(zhì)情況，注漿采用水泥加水玻璃雙漿液，并及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和施工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整注漿量，確保施工安全。注漿時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)注漿應(yīng)自一端起跳孔順序注漿，并觀察有無(wú)串孔現(xiàn)象，發(fā)生串孔時(shí)應(yīng)封閉相鄰孔。

　　(2)注漿口最高壓力須嚴(yán)格控制在0.5MPa以內(nèi)，以防壓裂工作面。

　　(3)進(jìn)漿速度不宜過(guò)快，一般控制每根導(dǎo)管雙液總進(jìn)量應(yīng)在30L/min以內(nèi)。

　　(4)導(dǎo)管注漿采用定量注漿，即每根導(dǎo)管內(nèi)注入400L 漿液后即結(jié)束注漿。如壓力逐漸上升，流量逐漸減少，雖然未注入400L 漿液，但孔口壓力已達(dá)到0.5MPa時(shí)也應(yīng)結(jié)束注漿。

　　(5)注漿時(shí)，水泥漿與水玻璃漿的體積比(即C：S)應(yīng)按所需凝膠時(shí)間選定，一般應(yīng)控制在1：0.6～1:1。

　　(6) 注漿結(jié)束后應(yīng)及時(shí)清洗泵，閥門和管路，保證機(jī)具完好，管路暢通。

　　3.3短開挖

　　過(guò)民心河段時(shí)，開挖采用短臺(tái)階快速開挖方法，每次循環(huán)進(jìn)尺不超過(guò)0.5m。開挖時(shí)，為保證隧道的中心線一致，防止出現(xiàn)偏斜，本工程開挖定位采用在隧道中心拱頂部位懸掛激光定位儀進(jìn)行中心定位。同時(shí)，在開挖過(guò)程中要設(shè)專人對(duì)開挖的土層穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)及時(shí)反饋。

　　3.4強(qiáng)支護(hù)

　　隧道每開挖0.5m，要及時(shí)采用按圖紙制作的鋼架及時(shí)支護(hù)。本工程鋼架主筋采用4根Φ25mm鋼筋，箍筋用Φ16mm鋼筋之字型焊接成的格構(gòu)式鋼架。為便于現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)作業(yè)，制作時(shí)在起拱線處斷開，在斷開處的鋼筋端部焊接角鋼連接件，并鉆連接螺栓孔，支設(shè)就位時(shí)用螺栓連接固定成型。

　　3.5早封閉

　　開挖后初期支護(hù)要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件。在穿越民心河段時(shí)，采用晝夜不停的24小時(shí)連續(xù)施工，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。采用超前支護(hù)一層，開挖一層，鋼架支護(hù)一層，封閉成環(huán)一層的施工方法。

　　3.6勤量測(cè)

　　量測(cè)是對(duì)施工過(guò)程中土體及結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的主要手段。在穿越民心河段時(shí)，采取每10m布置一個(gè)斷面，每斷面設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，拱頂下沉用精密水準(zhǔn)儀量測(cè)，兩邊墻之間的相對(duì)位移用收斂?jī)x量測(cè)。過(guò)民心河段時(shí)，要提高觀測(cè)頻率，拱頂下沉和周邊收斂量測(cè)要每4小時(shí)最少量測(cè)一次。

　　3.7速反饋

　　當(dāng)開挖土層與地勘報(bào)告不相符，及現(xiàn)場(chǎng)遇到特殊情況及時(shí)反饋至設(shè)計(jì)部門，作出相應(yīng)的調(diào)整方案。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)上述變形速率過(guò)大時(shí)應(yīng)及時(shí)向施工技術(shù)人員反應(yīng)，并及時(shí)采取相應(yīng)措施。

　　4二次襯砌混凝土施工

　　穿越民心河時(shí)，初次噴錨暗挖結(jié)構(gòu)混凝土施工完后，還要進(jìn)行防水層和二次襯砌施工。二次襯砌模板采用定型加工的組合鋼模板，即上拱定制兩套異形鋼模板，整體支設(shè)，側(cè)墻采用組合鋼模板。支模時(shí)要在拱頂處預(yù)留20mm的下沉量。堵頭模板要支設(shè)順直、牢靠，防止漏漿現(xiàn)象。

　　電力隧道二次襯砌混凝土截面為橢圓形。在模板支設(shè)完后，拱部混凝土很難振搗密實(shí)。本工程二次襯砌混凝土采用免振搗自密實(shí)混凝土。

　　免振搗自密實(shí)混凝土能夠在自重作業(yè)下不用振搗，自行填充模板內(nèi)的空間，形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。免振搗自密實(shí)混凝土施工前要進(jìn)行多次適配調(diào)整，優(yōu)化配合比，達(dá)到工程要求的流動(dòng)性、和易性和強(qiáng)度后才能應(yīng)用于工程中。拱部的混凝土澆筑時(shí)，為防止拱頂空洞，一般采用向上灌注方式，也可采用充填性更好的擠壓方式。

　　5 結(jié)論與建議

　　電力隧道在穿越河流或障礙物施工時(shí)，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和圖紙，制定切實(shí)可行的專項(xiàng)方案，通過(guò)對(duì)施工方案的必選和專家論證。選擇切實(shí)可行的施工方案是保證整個(gè)工程安全順利實(shí)施的前提。淺埋暗挖施工中，隧道開挖要執(zhí)行“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、控下沉”方針，可有效的保證工程的施工質(zhì)量和安全。

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