富水粉细砂地层隧道施工技术论文 隧道按地层分为

富水粉细砂地层隧道施工技术论文

富水粉细砂地层隧道施工技术论文 1工程概况 胡麻岭隧道地表水较发育,下穿水库及河流段,且穿越富水粉细砂山体地 段,又处在地震连发带,库水补给岩体裂隙。地下水以孔隙水为主,粉细砂地层 段含水偏高或地下水相对富集,以大气降水渗入和岩体容积储量水为主要补给来 源。雨季洞内日出水量骤增,单口日涌水量达700~1500m3。洞身设计预测正常 涌水量为1429m3/d,最大涌水量为4287m3/d。

2第三系富水粉细砂地层施工概况 2.1第三系富水粉细砂地层围岩特性 根据隧道施工揭示的情况,结合补充地质勘察工作,经综合分析,第三系 富水粉细砂地层围岩具有以下工程特性:
①围岩大部分为泥质弱胶结、局部夹有钙质胶结的薄层、成岩性极差、围 岩固结不均匀、结构较紧密、渗透系数小、地下水位高,含水率4.3~19.5%。

②钻孔揭示圆砾土中未见地下水,下部粉细砂岩地层中(地表补勘水位在 隧道拱顶上40m)有地下水,说明地下水以孔隙水为主,且分布具有不均匀性。

③粉细砂岩的成分组成、胶结及含水情况具有不均一性。开挖后受水浸泡 及外部条件的影响,稳定性随时间延续显著变差。

2.2隧道施工过程中出现的现象 ①掌子面、拱腰渗水。渗水浸泡导致围岩软化,核心土崩塌。在开挖时围 岩层层剥离,导管上方及拱脚背后脱空,造成上断面沉降变形、拱架接腿和下段 面无法施工。

②地下水位高。受水压作用,底板涌水呈喷射状;
拱脚、基底浸泡成淤泥, 机械无法施工。开挖下台阶经常出现突然沉降,沉降量最大1205mm,平均 630mm;
开挖底板时突然收敛,收敛值最大360mm,平均170mm。

③经常遇见水囊。开挖后受重力和水压的作用水囊突然涌出,形成突水涌 砂,造成掌子面及拱墙后方初期支护脱空,围岩松动圈加大,支护突然变形或塌方。

④底板封闭和二衬实施后,还有整体沉降现象。

3富水粉细砂隧道斜井围岩开挖工法与设计参数 3.1围岩开挖工法 3#斜井采用三台阶中隔壁+临时仰拱法施工。

3.2设计参数 ①开挖。机械配合人工开挖,断面宽6.327m,高8.386m。

②超前支护。拱部150°范围,Φ42mm超前小导管(4m)注双液浆,纵向 间距2.6m/环,环向间距0.3m。

③预留变形量,15cm。

④初期支护。

1)钢拱架。全环设I20b钢拱架,间距0.5m/榀,纵向设[25槽钢托梁,钢 架底部设35×25×15cm混凝土垫块;
纵向连接采用双层准22螺纹钢筋,Z字形连 接;
Φ8单层钢筋网,间距20×20cm。

2)拱墙。喷射27cm厚的C30超早强混凝土;
采用准42小导管(长1.0m, 环×纵间距1.0×1.0m)径向回填注水泥浆。

3)锁脚锚管。16根Φ42钢管,长度4m。

4)掌子面临时封闭。喷射5cm厚C25混凝土。

5)拱墙及仰拱。仰拱开挖设准42密排钢管(2.5m)排桩,纵向间距3m/ 排;
设竖向临时支撑,采用2根I20b型钢(2m)对焊,横向设置I20b型钢横撑, 间距1.0m;
C30混凝土。仰拱基底施做25cmC20混凝土,30cmC25混凝土干拌料 垫层。

⑤二次衬砌。采用C30钢筋混凝土模筑衬砌结构;
每段衬砌长5m,衬砌间 隔5m。4富水粉细砂地层隧道斜井洞内降水方案设计及施工 3#斜井采用真空轻型井点降水+负压真空管井降水+集水坑抽排水。洞内 综合降水方案如下:
①掌子面。水平真空降水,上台阶下返50cm,布设角度与斜井纵坡一致 的3根4m长直径Φ75mmPPR管真空井点降水管,再接入真空自吸泵。

②台阶及拱脚。真空井点降水,在上、中台阶两侧各布置3排直径 Φ32mmPPR管,外插角60°,间距0.75m,降水管深4m;
底部两侧设两根降水管, 外插角30°,长度5m。井点管集中与Φ75mmPPR管主管道连接,再接入7.5KW真 空自吸泵。

③深管井真空降水。隧道两侧纵向交叉布置,单侧间距10m,井深15m, 井管直径Φ350mm,井管内设潜水泵,井口封闭接真空泵。

④集水坑抽排水。

4.1真空轻型井点降水 ①真空轻型井点降水。真空轻型井点降水由往复式真空泵、离心式水泵、 水气分离器等组成。根据降水部位不同又分为台阶侧壁竖向降水和掌子面水平降 水。

②真空轻型井点降水材料、设备及连接说明。

1)真空井点降水系统由井点管(管下端有滤管)、连接管、集水总管和 抽水设备等组成。抽水泵采用自吸泵ZGD型,吸程9m,可带3~5根降水管。

2)真空泵采用Y型,扬程25m,可带5~10根降水管。

3)支管采用Φ32mmPPR管,主管采用Φ75mmPPR管;
插入土层的井点降 水管包双层100目滤网。井点降水管与主管连接,主管接入真空泵。支管和主管 之间采用Φ32mm透明钢丝软管连接,并在连接部位设阀门,控制井管降水;
主 管和真空泵连接采用Φ75mm透明钢丝软管连接;
降水过程中,真空负压控制在 -0.06MPa以下。③真空轻型井点降水管的埋设。

1)降水管下端1m钻Ф10mm梅花形孔,孔间距5cm。外包双层100目过滤 网,缠8号铁丝,间距20mm。

2)降水孔采用YT28钻机钻孔 3)降水管与孔壁间用洁净中粗砂填灌密实均匀,孔口处用锚固剂封堵。

④轻型井点降水的使用。

1)使用前进行试抽水,确认无漏水、漏气等异常现象后再正常使用。

2)降水设备配备双电源,以防断电影响降水效果。

3)抽水过程中定时观测出水量及真空泵压力,出现异常及时检修。

4.2真空负压管井降水 4.2.1真空负压降水管井设计 降水管井深15m,布设于斜井两侧边墙部位,单侧间距10m,两侧梅花形 布设。降水井成孔直径60cm,井径35cm,井管采用螺旋焊管钢管,滤水管为圆 孔式滤水管,滤料采用粗砂,封孔材料采用粘性土,封孔深度4m。

4.2.2真空负压降水管井施工 ①降水管井成井。采用正循环工程钻机钻进,泥浆护壁成孔。

②深管井降水运行。

1)抽水方法:采用真空负压、井内潜水泵抽水的方法降低隧道底部水位。

每座管井用一台潜水泵,一台真空泵带两座降水管井;
选用潜水泵的抽水量要大 于单座管井的最大出水量,真空管路的真空度大于-0.06MPa,潜水泵和真空泵同 时开启,要求开挖前的真空抽水时间不能少于2天。

2)降水运行:管井降水井施工完一座井即投入运行一座,以及时降低地 下水位,确保隧道底部开挖的正常施工。4.3集水坑抽排水集水坑设置在基底部 位,主要汇集掌子面及已施做支护地段斜井渗水,作为斜井轻型井点降水的辅助措施。为尽量减少掌子面渗出的水流对边墙的影响,集水坑设置在距离斜井边墙 不小于1m处,集水坑采用4mm厚钢板焊接而成,尺寸为:1.0×0.8×1.2m(长×宽 ×深),施工时设置井盖。仰拱施做前先行设置好集水坑,确保基底渗水能顺畅 流入集水坑。集水坑的水用污水泵抽排至集水箱再由分级泵站排至洞外。

5结束语 在富水粉细砂地质条件下施工隧道,采用洞内综合降水措施能有效改善围 岩含水率,增强围岩的稳固性,使作业面达到无水或少量渗水的状况,从而满足 隧道施工要求。该工艺为类似地质的地下工程施工提供经验参考,具有极高的可 借鉴性。

作者:舒丽红 单位:西安铁路职业技术学院