淺談超前支護(hù)在淺埋暗挖施工中的應(yīng)用

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1、淺談超前支護(hù)在淺埋暗挖施工中的應(yīng)用摘要：針對無水粉細(xì)砂層、無水砂卵石層、有水砂卵石層的超前支護(hù)技術(shù)難題，分別從超前支護(hù)方式、注漿材料、漿液配比、注漿參數(shù)等方面介紹了具體的施工措施，即：選擇小導(dǎo)管超前支護(hù)；無水粉細(xì)砂層、無水砂卵石層注漿材料選用改性水玻璃，有水砂卵石層選用水泥-水玻璃雙液漿；改性水玻璃配比通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，約為1:3；水泥-水玻璃雙液漿配比約為1:0.8。經(jīng)實(shí)踐已驗(yàn)證了其可行性。關(guān)鍵詞：淺埋暗挖；小導(dǎo)管超前支護(hù)；注漿材料；漿液配比南干渠工程位于北京市南部地區(qū)，全長約27.188km，以京滬高鐵路為界分為上、下段，上段由南干渠起點(diǎn)至京滬高鐵東側(cè)，全長11.302k

2、m，輸水隧洞為兩條內(nèi)徑3400mm的鋼筋混凝土圓涵低壓輸水，采用淺埋暗挖的施工方式。下段工程由京滬高鐵東側(cè)至亦莊調(diào)節(jié)池入口，全長15.980km，輸水隧洞為單管內(nèi)徑4700mm的鋼筋混凝土圓涵，采用盾構(gòu)施工方式。北京市南水北調(diào)配套工程南干渠工程施工第二標(biāo)段位于淺埋暗挖段，根據(jù)設(shè)計文件，由于暗涵主要穿越地層為圓礫、卵石層，開挖穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象；且地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一，以厚層卵石為主，屬強(qiáng)透水層，使得隧道的開挖與支護(hù)困難，超前預(yù)支護(hù)方法與鉆孔方式的選擇成為施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。1地質(zhì)描述北京市南水北調(diào)配套工程南干渠工程施工第二標(biāo)段位于永定河左堤外，標(biāo)段后半部分進(jìn)入大興灌渠，灌渠底部

3、與兩岸地面高程相差2m多，渠道為排水河道，常年有污水。地表覆蓋有人工填土或第四系全新統(tǒng)沖洪積粉土，其中人工填土含磚塊、礫石，疏松，厚度不均，一般1.3m～3.5m；受垃圾坑影響，樁號1+488～1+556處填土層厚度大，其下為細(xì)砂層，厚一般2～3m，最厚達(dá)5.0m。下部為厚層圓礫層及卵石層，局部夾漂石，漂石粒徑35cm以上，局部更大。根據(jù)開挖揭示地層情況顯示，南干渠工程施工第二標(biāo)段主要有3種典型地層：1）拱頂由上至下依次是粉細(xì)砂層0.4m；漂石層1.2m，一般粒徑10cm～30cm，最大粒徑70cm，漂石含量80%～90%，卵石含量約5%，填充物以粗砂為主，含量5%～10%；

4、卵石層3.0m，粒徑集中在10cm左右，卵石含量80%～90%，漂石含量約5%，填充物以粗砂為主，含量20%～30%。地層以砂卵石層、漂石層為主，拱頂分布有細(xì)砂層。2）拱頂由上至下依次是礫石層1.8m，一般粒徑4～10cm，礫石含量95%以上，較松散，不穩(wěn)定；砂卵石層2.8m，一般粒徑4～15cm，最大粒徑40cm，卵石含量80%～90%，漂石含量約5%，填充物以粗砂為主，含量20%～30%。地層以礫石、砂卵石層為主，上部礫石較為松散。3）穿越垃圾坑段，拱頂由上至下依次是砂卵石層2.0m，卵石粒徑2～10cm，含量70%左右，填充物以粗砂為主，濕；漂石層2.6m，粒徑10～3

5、0cm，最大粒徑60cm，稍濕。地層以砂卵石、漂石層為主，上部砂卵石層含水量大。2超前支護(hù)方案設(shè)計淺埋暗挖施工成敗的關(guān)鍵，是控制地表下沉和周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)物的影響，而控制好地表下沉的前提是控制圍巖松弛（應(yīng)力釋放）和掌子面的穩(wěn)定性。根據(jù)本工程特點(diǎn)，施工時采用超前小導(dǎo)管支護(hù)，小導(dǎo)管常用的施工方法主要有頂入法、吹管法、鉆機(jī)施工法。其中：頂入法主要適用于粉細(xì)砂層，對于砂卵石地層則隨粒徑的增大頂入越困難；吹管法適用于粒徑小于2cm的砂卵石地層；對于粒徑大于2cm的砂卵石地層和巖石，則需要采用鉆機(jī)開孔，孔徑較設(shè)計導(dǎo)管管徑大20mm以上，先用高壓風(fēng)清孔，然后用風(fēng)鎬將超前小導(dǎo)管打入孔內(nèi)。3超前

6、小導(dǎo)管3.1打設(shè)角度南水北調(diào)配套工程南干渠工程格柵間距為50cm，仰角15°～20°，打設(shè)小導(dǎo)管是在上一榀格柵架設(shè)完成后（施工地層為砂卵石層時為了減少對地層的擾動影響在噴射混凝土初凝后）進(jìn)行。3.2加工制作超前小導(dǎo)管采用內(nèi)徑φ25的無縫鋼管，長1.7m，壁厚3.5mm。關(guān)寶樹等人1的研究認(rèn)為，淺埋暗挖法的“十八字方針”體現(xiàn)了隧道施工的基本原則—充分利用圍巖的自支護(hù)能力，圍巖是隧道的主要承載單元，為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應(yīng)允許圍巖有可控制的變形。施工實(shí)踐證明使用φ25的無縫鋼管做小導(dǎo)管超前支護(hù)50cm開挖步距的圍巖是成功的。3.3小導(dǎo)管安設(shè)小導(dǎo)管超前注漿每榀一次，環(huán)向間距3

7、00mm，外露20cm與格柵焊接，小導(dǎo)管安設(shè)位置詳見下圖。圖1超前小導(dǎo)管安設(shè)圖4注漿材料目前常用的注漿材料種類繁多，但歸納起來，主要有水玻璃、水泥漿、黏土及高分子材料等幾大類。根據(jù)《地鐵暗挖隧道注漿施工技術(shù)規(guī)程》2依據(jù)隧道所處地層條件合理選擇注漿材料:1）對于無水粗砂及砂礫(卵)石地層應(yīng)選擇單液水泥漿；2）對無水的中砂及粉細(xì)砂地層應(yīng)選擇改性水玻璃漿；3）在有水的粗砂及礫石地層,應(yīng)選擇水泥-水玻璃雙液漿；4）對于前期及后期強(qiáng)度要求很高的地層,可選擇硫鋁酸鹽水泥類(TGRM,HSC)漿。該工程中針對第一種典