暗河段施工

如题所述

(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。

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