回填土質(zhì)暗挖隧道施工技術(shù)

1、回填土質(zhì)暗挖隧道施工技術(shù)摘要：回填土質(zhì)地層是暗挖隧道施工中一種較難處理的特殊情況，施工過程中存在較大的風(fēng)險。本文用某軌道交通工程施工實例針對回填土質(zhì)暗挖隧道的施工技術(shù)進行了分析總結(jié)可供以后類似回填土質(zhì)隧道工程參考。關(guān)鍵詞：回填土；暗挖隧道；施工技術(shù)；施工方法Abstract:Backfillsoilstratumisaspecialcasethatisdifficulttodealwithintheconstructionofundergroundtunnel.Thereisagreatriskintheconstructionprocess.Thisarticleanalyzesandsum

2、marizestheconstructiontechnologyofthebackfillsoiltunnelbyusingsomerailtransitprojectconstruction,forzhefollowingsimilarbackfillsoiltunnelengineeringreference.Keywords:Backfillsoil;Undergroundtunnel;Constructiontechnology;Constructionmethods一、引言為解決城市發(fā)展與土地資源不足的矛盾，緩解城市交通阻塞，修建城市軌道交通日益受到我國重視。由于受環(huán)境的限制，軌道交

3、通要在各種復(fù)雜的環(huán)境下修建大量隧道，隧道不可避免的存在要穿越城市發(fā)展過程中形成的回填土質(zhì)地層。因此，研究回填土地質(zhì)暗挖隧道施工技術(shù)有著重要意義。二、工程概況某軌道交通區(qū)間隧道全長1450.8m（K0+000K0+1450.8）,其中區(qū)間隧道穿越回填土段及過渡段里程為：右線K0+638.1K0+906.5（長268.4m）,左線K0+637.5K0+891.8（長254.3m）。隧道為單洞單線隧道，按新奧法原理設(shè)計，采用曲墻拱形結(jié)構(gòu)（襯砌結(jié)構(gòu)斷面見圖1）,鉆爆法施工，穿越回填土段及過渡段隧道主要圍巖等級為級?；靥钔炼嗡靥钔翞槿斯ぬ钔粒撏翆訌V泛分布于沿線地表，主要由城區(qū)開發(fā)建設(shè)回填形成，拋填，堆

4、填時間510年，填土厚度最厚達61.70m，大部分未經(jīng)夯實、碾壓處理，主要由砂巖、泥巖塊碎石及黏性土組成，骨架顆粒粒徑30500mm,含量約20%50%,結(jié)構(gòu)松散稍密，上部一般呈稍濕狀，厚度較大地段的底部含地下水，呈濕潤狀，其厚度變化大，均勻性差，級配差，對鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性?；靥钔撂罘絽^(qū)原始地貌為一沖溝，且匯水面積較大，根據(jù)以往經(jīng)驗，在雨季或持續(xù)的降雨期間地下水位將大幅上升，水量也十分豐富。該隧道施工區(qū)域地面較為平整，地面標(biāo)高為270.3277.6m，隧道埋深拱頂以上33.139.7m,勘察期間地下水位標(biāo)高高出拱頂38m。7KOljrirnKWN冬Iffi=

5、15mm：ir3.r12SgSiir.r,-i口*紈：mr嚴(yán):m-i?二祥艮加胡WWl50 x150*RJ=6617_iTi=電710001225122i.1225122511:工1r*DOf宀圖1：襯砌結(jié)構(gòu)斷面三、施工方案隧道穿越回填土段及過渡段地層在雨季時存在豐富的地下水，開挖前，采用管井法降水，降水井管直徑為300mm，將水位降至隧道底標(biāo)高以下2.0m。采用76自進式管棚、42小導(dǎo)管進行超前支護，提高圍巖自穩(wěn)能力，開挖采取保留核心土的短臺階法機械開挖施工，左、右線開挖錯開30m以上，以避免相互影響。開挖施工遵循“短臺階、軟弱地段預(yù)留核心土、強支護、早封閉、勤量測”的施工原則。錨噴支護緊跟

6、開挖工作面，其中過渡段采用型鋼鋼架初期支護，回填土段采用型鋼鋼架與格柵拱架雙層初期支護，回填土段洞底采用鋼管樁加固地基處理。待隧道初期支護的拱頂沉降、水平凈空收斂等監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后及時施做防水層和二襯襯砌結(jié)構(gòu)。同時，隧道施工過程，施工方監(jiān)測和第三方監(jiān)測單位對周圍重要的建（構(gòu)）筑物、地面沉降及結(jié)構(gòu)自身的受力、變形進行跟蹤監(jiān)測，做到信息化施工，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對施工步驟及支護參數(shù)進行調(diào)整，做到安全可靠、防患于未然。穿越回填土段隧道施工步序為：、超前管棚、超前小導(dǎo)管施工；、孤形導(dǎo)坑開挖，施作徑向注漿管并注漿，施作第一層初期支護，打設(shè)鎖腳錨管，施做下臺階超前小導(dǎo)管;、開+挖下臺階，施作徑向注漿管并注漿，施作

7、下臺階第一層初期支護，鋼架全環(huán)封閉，打設(shè)鎖腳錨管；架設(shè)格柵拱架，施作第二層初期支護；、施作隧底樁基礎(chǔ)；、鋪設(shè)防水層，施作仰拱；、鋪設(shè)防水層，施作拱部及曲墻二次襯砌。四、施工方法（1）地表管井法降水。管井法降水屬于強制式降水，降水井布置沿線路走向在直接穿越填方區(qū)適當(dāng)外延，即在K0+645.5K0+855.5段進行布置，橫向上則在隧道開挖輪廓線外側(cè)12.0m布置。降水井的布置范圍構(gòu)成一個長條矩形，其長度為210.0m，寬度為46.0m,降水井布置示意圖見圖2。每口降水井采用內(nèi)徑為300mm外徑為316mm的鋼管井管（每根井管長度均為2.5m），井管采用絲扣連接。每口井的底部設(shè)置2.5m長的沉沙管，

8、以保證抽水效果。其上設(shè)3根纏絲過濾管（纏絲條縫鋼管、其纏絲間距3mm），長7.50m，剩余部分均為光壁管。另外，為了方便測量井內(nèi)水位，在每口井的外側(cè)布置直徑為60mm的鋁合金測管。降水范圍內(nèi)填方厚度36.2061.7m,下伏基巖面沿軌道走向形成鍋底狀，設(shè)計將水位降至隧道底標(biāo)高以下2.0m，即降至221.50m。抽水設(shè)備選用流量50m3/h、揚程不小于80m的潛水泵，泵頭下置深度距井底約0.51.5m。降水采用管道排水，排水管采用100mm鋼管直接從降水井排入沉淀池，每個沉淀池采用紅磚砌筑，內(nèi)外面1:2水泥砂漿抹面。沉淀池長4.5m，寬2.0m，深度1.2m，沿長度方向分隔成三個沉淀區(qū)，抽出來的

9、水經(jīng)三級沉淀后采用500mm鋼塑復(fù)合管通過場區(qū)東側(cè)的檢查井排入管涵中。降水井采用GQ-15回旋工程鉆機，泥漿護壁，回旋鉆進成孔，施工工步驟共分為：鉆孔一下井管一下測量管一回填砂礫一回填井口粘土一安裝水泵及管道。降水井施工完成后，根據(jù)工期安排，為確保隧道施工時作業(yè)面呈疏干狀態(tài)，應(yīng)提前于隧道開挖前710天完成地表降水工作，達到降水目的，且必須保證抽水的連續(xù)性，不得長時間停頓。隧道全面貫通且二襯砼強度達到設(shè)計要求且建設(shè)各方書面同意后，方能停止降水。抽水過程中，做好抽水前后的水位、水量觀測記錄，同時注意對周邊地面沉降變形的監(jiān)測。101口=2伽一|：:：:込回填上段右線降水井:;-:圖2：降水井布置示意

10、圖洞內(nèi)樁基施工隧道穿越回填段根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，采用樁基加固地基礎(chǔ)處理。樁基為502mm鋼管樁，鋼管壁厚6mm,鋼管四周留有100mm開孔，間距750mm,梅花形布置，內(nèi)設(shè)622鋼筋籠，鋼管樁嵌巖深度為3m，樁基混凝土采用C40水下鋼筋混凝土。樁基施工完成后，每根樁采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性。受隧道施工條件限制，根據(jù)隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，在確保隧道安全的前提下，沿隧道里程方向以每節(jié)段10.4延米劃分一個樁基施工區(qū)，每個施工區(qū)配制兩臺GQ-15工程鉆機同時施工，每個機位一次性成樁，為防止破壞或擾動鄰近樁基，采用隔樁施工方式。樁基隔樁施工布置圖見圖3。每根樁基施工工藝為：施工準(zhǔn)備一測量放線一鉆機就位

11、一備制泥漿一鉆進成孔一清孔驗收一吊接鋼管、鋼筋籠一下導(dǎo)管一二次清孔一灌注水下混凝土一砼待強一成樁檢測。每根樁基均埋設(shè)有57mm，壁厚為3mm的聲測管，結(jié)合襯仰拱、拱墻施工條件，一般樁基混凝土待強14天后，檢測樁身完整性。圖3:樁基隔樁施工布置圖超前管棚超前管棚采用T76自進式管棚(L=15m)，每斷面22根，環(huán)距0.6m，縱向10m環(huán)。施工工藝流程:施工準(zhǔn)備一測量放點一設(shè)備就位一安裝自進式管棚一鉆進一停鉆接長管棚一繼續(xù)鉆進一管棚到位一撤掉鉆機一注漿。管棚在洞內(nèi)施工，為提供足夠的操作空間，需要預(yù)留管棚工作室。采取提前爬高的方式開挖工作室，工作室比正常開挖斷面擴大550mm，長度為5m，在二襯澆注

12、時采用同標(biāo)號砼回填工作室。鉆進是自進式管棚施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能否保證鉆進質(zhì)量，直接影響的管棚的施工精度，導(dǎo)致管棚下沉侵限或交叉。鉆機鉆頭直徑為115mm，鉆進方法及順序如下：1、鉆進前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號，經(jīng)方向儀量測，鉆進方向和角度滿足設(shè)計要求后方可開鉆；2、先低速低壓，待鉆孔進入3米后，再加速加壓鉆進；3、鉆進過程中要根據(jù)鉆機定位定下基線，隨時檢查管棚方向和角度的變化，并要保證鉆機不移位；4、鉆進過程中根據(jù)地質(zhì)情況選擇不同的鉆頭，普通稍軟弱土層時可采用合金鉆頭鉆進，根據(jù)鉆進速度、司鉆壓力等情況判斷所鉆孔管段的地質(zhì)情況，并作好施工記錄，鉆機鉆進過程中如遇障礙

13、物等異常情況，及時向技術(shù)人員反映，研究、制定處理措施；5、管棚接長：15m長的管棚由3根4m和一節(jié)3m連接而成。在第一節(jié)管棚鉆到位后，使用自進式管棚專用連接套連接第二節(jié)管棚，以此為循環(huán)繼續(xù)完成鉆進。管棚鉆進到位后，鎖緊卡釬器，反轉(zhuǎn)鉆機，將管棚從鉆機連接套卸下，移開鉆機，繼續(xù)鉆進安裝下根管棚。管棚全部完成后，采用注漿機注漿填充鋼管及鋼管與孔壁間間隙，增加管棚的剛度，并沿孔壁形成一定的擴散范圍。管棚施工完成后，將孔口封堵密實，管口擰上注漿嘴。注漿采取隔孔限量注漿的方法，控制漿液的擴散范圍，注漿壓力一般為0.52.0MPa,通過試用確定，正確掌握注漿壓力和流量，不得隨意改變，并認真做好注漿記錄，正確

14、記錄壓力和流量。注漿過程中發(fā)現(xiàn)漏漿或串漿，及時采取封堵、間歇注漿等措施，保證注漿質(zhì)量，防止注漿事故。注漿時，將注漿管連接在注漿嘴上，打開閘閥，進行低壓力注漿，當(dāng)管棚及孔道內(nèi)漿液填滿后，適當(dāng)加大壓力，使孔內(nèi)漿液向孔壁外地層擴散一定范圍。達到設(shè)計注漿量后，停注2min,然后關(guān)閉閘閥，拆掉注漿管繼續(xù)下一孔注漿，注漿結(jié)束后檢查注漿質(zhì)量，達不到設(shè)計要求者需補孔重注。超前小導(dǎo)管超前注漿小導(dǎo)管采用長3.5m、42X3.5mm熱軋無縫鋼管、環(huán)距0.6mX縱距1m。先搭設(shè)作業(yè)臺架，再采用風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔直徑為60mm，孔深度比導(dǎo)管插入長度約深23cm，外插腳510。鋼管由專用頂頭頂進，頂進鉆孔長度不小于90%管長

15、。鋼管末端焊設(shè)擋圈并用膠泥麻筋纏箍成楔形，以便鋼管頂進孔后其外壁與孔巖壁間隙堵塞嚴(yán)密。鋼管尾部外露足夠長度，并與鋼拱架焊接在一起。小導(dǎo)管注漿前進行壓水試驗，檢查導(dǎo)管孔口是否達到密閉標(biāo)準(zhǔn)、機械設(shè)備是否正常，檢查無誤后，采用水泥砂漿，水灰比為1：0.41:0.6，注漿壓力為0.51MPa，在注漿過程中，漿液應(yīng)保持準(zhǔn)確比例，不斷攪動，每孔注漿量達到設(shè)計注漿量且注漿壓力達到設(shè)計終壓時，繼續(xù)注漿兩分鐘待管口有漿液流出后結(jié)束，等初凝后第二次注漿，保證孔內(nèi)注漿飽滿。注漿時，間隔進行，以保證漿液擴散效果，并做好注漿記錄。洞身開挖與初期支護洞身開挖采用臺階法預(yù)留核心土環(huán)形開挖施工，上部環(huán)形導(dǎo)坑及邊墻導(dǎo)坑以挖掘機

16、開挖為主，輔以人工風(fēng)鎬開挖，開挖后及時噴射砼封閉巖面，并架設(shè)型鋼鋼架噴射砼完成初期支護。上環(huán)形導(dǎo)坑出碴由挖掘機扒碴至下半斷面后，利用側(cè)卸裝載機裝入自卸汽車運走，上斷面扒碴用人工配合，下部側(cè)墻及核心土開挖方法采用機械輔以人工，核心土開挖后立即施工仰拱鋼架及噴射砼襯期支護，使初期支護盡早封閉成環(huán)。各部分開挖時，鋼架設(shè)計加工盡量與開挖輪廓吻合，支護盡量圓順，從而減小應(yīng)力集中。左、右邊墻導(dǎo)坑交錯施工，不得兩邊同時開挖，邊墻圍巖較差時分兩層開挖。上部弧形導(dǎo)坑比下斷面開挖超前35m，兩工序平行作業(yè)。預(yù)留核心土開挖施工示意圖見圖4。根據(jù)圍巖情況，合理控制每循環(huán)開挖進尺，開挖后，立即檢查圍巖面和初噴4cm厚混

17、凝土，及時施打砂漿錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、安裝鋼拱架、噴射混凝土至設(shè)計厚度。拱架按設(shè)計尺寸在加工場分節(jié)制作，節(jié)與節(jié)之間用螺栓連接，拱架安裝由人工借助機具進行架立就位，架設(shè)時拱腳必須架立在堅固的基座上，每榀鋼架安裝好后，在其拱腰及拱腳處設(shè)置錨桿，以限制拱架位置，其端部與鋼架焊接牢固。鎖腳錨桿采用22錨桿，每榀鋼架設(shè)4根，長度3米。鋼筋網(wǎng)使用8盤圓加工，固定在錨桿末端，在初噴和錨桿、鋼拱架施工后進行鋪設(shè)。1：圖4：臺階法預(yù)留核心土開挖施工示意圖徑向注漿止水穿越回填段施工過程中，根據(jù)掌子面及現(xiàn)場涌水情況進行徑向注漿堵水，徑向注漿鉆孔環(huán)向間距1.0m,縱向間距1.0m,梅花形布置，鉆孔深度3.5m。注漿材料以

18、普通水泥漿液為主，在必要時輔以水泥水玻璃漿液；當(dāng)采用普通水泥漿達不到上水效果時可采用硫鋁酸鹽水泥漿、超細水泥漿液等，注漿壓力控制在0.51MPa之間。施工注意事項1、隧道施工過程中，由施工方監(jiān)測和第三方監(jiān)測做好隧道內(nèi)及周邊環(huán)境的監(jiān)控量測工作，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)，對地質(zhì)結(jié)論、設(shè)計參數(shù)進行驗證，對施工安全性進行判斷并及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)，采取更加合理的開挖方式。2、在隧道內(nèi)安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，并把視頻監(jiān)控設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，通過計算機或手機等終端設(shè)備全天24小時觀看隧道內(nèi)施工現(xiàn)場情況，及時掌握施工動態(tài)和發(fā)現(xiàn)險情。3、隧道開挖前，充分利用管棚、小導(dǎo)管注漿孔作為勘探孔探測開挖面前方土體情況，注漿加固后，對注漿加固體進行鉆芯取樣，當(dāng)加固體達到要求后，方能進行隧道開挖。4、隧道貫通前，兩端掌子面相距約10m時，停止一側(cè)掌子面，選擇從一側(cè)施作管棚并開挖直至貫通。5、做好生產(chǎn)作業(yè)的安全應(yīng)急預(yù)案，隧道內(nèi)埋設(shè)逃生通道，一旦發(fā)現(xiàn)危險，立即撤離施工人員，啟動應(yīng)急預(yù)案，確保工程施工的絕對安全。五、結(jié)語采取上述施工措施，施工過程中嚴(yán)格堅持“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測、二襯緊跟，信息及時反饋，及時修正施工參數(shù)”的施工原則，該區(qū)間隧道順利的穿越回填土段及過渡段。工程實踐證明，隧道穿越富水深埋回填土區(qū)域，通過采取地表管井法降水、洞內(nèi)樁基施工、