降水技术在隧道施工中的应用

文摘   2024-11-12 20:05   广西  

点击上方「蓝字」,轻松关注

聚焦项目管理新理念I展望施工技术新发展I源于实践I深度思考I更多精彩I欢迎关注

前言:某隧道地质条件复杂,地下水丰富,给隧道施工造成了很大的麻烦。在进行地表控制性降水后,掌子面干燥无水,提高了施工质量和进度。降水施工做为隧道开挖的辅助工作,特别是在富水填石区地层中,地质条件复杂,降水效果的好坏是整个隧道施工的关键。地表降水施工后,降水效果显著,不仅提高了隧道开挖进度,也为地下工程的安全施工提供了借鉴作用,创造了良好的经济效益。虽然降水与开挖引起的双重沉降偏大,但是由于施工简单,造价低,综合比较利大于弊,对类似的工程有借鉴意义。仅供交流学习参考。


1
工程背景

某隧道采用矿山法施工,隧道左右线轴线间距为15m。初期支护采用格栅钢架、网喷混凝土、锚杆联合支护,二次衬砌采用钢筋混凝土结构。


                   

 掌子面降水前后情况对比图  

                   

隧道埋深约为10.6m7.1m,渗透系数 0.03cm/s43.2cm/s。隧道上覆人工填土、填石、粉质粘土,隧道位于残积砂质粘性土层中,填石层主要由块石回填而成,间隙冲填少量粘性土等,块径约5-10cm,最大可达50cm。该层总体呈松散状,且属浅埋暗挖隧道的地下障碍物之一,工程性能不良。地下水为第四系松散岩类孔隙水、风化残积孔隙裂隙水及基岩构造裂隙水,主要补给源为大气降水,地下水埋深 1.0m填石层中地下水丰富,为强透水层,粉质粘土及残积土层具有弱透水性。

施工期间,道洞身主要穿越粉质粘土及残积砂质粘性土,土层干强度较高,泡水易软化、崩解使强度降低。暴露时间过长时易失稳,并成流塑状,施工进度缓慢,并导致地表下沉较大,出现几次拱顶小塌方险情,存在很大的施工风险。因此,必须采取有效的防排水措施,才能确保隧道施工安全。

2
降水方案设计与应用

本工程施工降水采用管井孔径 300mm,内管采用 φ160mm 的钢管,降水井沿
隧道两侧布置。降水井钢管高出地面 500mm,井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料,滤料为直径 8~10mm 的碎石,滤料填至井口下 2m 左右时用粘性土填实夯平。管井滤水段由 φ160mm 满布滤水孔的钢管,以及其外包的铁丝网、密网和疏网滤砂透水层组成。管井大样图详见图 1。

图 1 管井大样图

经过计算,确定井点管间距取10m,深度25m隧道降水井布置平面图及纵断面图如下图2、图3 所示。

图2 降水井布置平面图

图3 降水井布置纵断面图


3
管井施工技术

a、施工工艺

场地提供工作面后马上准备施工人员、机械设备、材料进场进行施工,施工工艺流程如下:井点定位放线安装钻机钻井清孔井管安装砾料填充过滤层洗井下泵试抽水正常工作。

b、定位探管

① 井位施放时详细调查核实场区地下管线分布情况,当无法确定时可采用人

工开孔的方法,当确认地下无各种管线后方可施工;

② 为避开各种障碍物,降水井间距可作局部调整,但间距最大不应超过130%

设计井间距;

c、成孔(采用潜孔钻机成孔)

根据方案降水井深度 25m。钻机就位时需采用水平仪找平,做到稳固、周正、

水平,以保证钻进过程中钻机稳定。起落钻塔必须平稳、准确。钻机对位偏差应小于 20mm,钻塔垂直度偏差小于 1%

d、井管安装

井孔深度经验收合格后,用抽渣筒清孔,清孔后吊装各节井管。各节井管之

间应同心并焊接严密,吊装时调整好井管中心位置与垂直度,井点管就位固定后,管上口设临时封闭。

e、填充滤料

井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料,滤料为 8~10mm 碎石,滤料填至井

口下 1m 左右时用粘性土填实夯平。滤料投放前应清孔稀释泥浆。当投放滤料管口有泥浆水冒出或向管内灌水能很快下渗时为渗水性能合格;

f、洗井

采用空压机、活塞联合洗井,在空压机洗净之后再采用活塞洗井。重复以上洗井过程,直至满足出水含砂率小于 1/10000,以保证抽水设备正常运转及不致使泥砂带出会引起地层下沉。

① 洗井要求达到“水清砂净”;

② 下管、填充填料完成后应立即进行洗井,成井—洗井间隔时间不能超过8 小时;

③ 采用隔离塞分段洗井,如果泥浆中含泥砂量较大,可先进行捞渣,再进行洗井;

④ 当常规洗井效果不好时,可加洗井剂浸泡后再洗井。

g、试抽

管井运行前进行试抽,检查抽水是否正常,有无淤塞现象,如情况异常,应进行检修。

h、正式抽降水

试抽正常后进行正式降水,基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于 7天,水位没达到设计深度以前,每天观测三次水位,水位达到设计深度后,每天观测一次水位。  

观测时记录水位、流量、含砂量,抽水过程中还应经常对抽水机械的电动机、传动轴、电流及电压等进行检查。为防止因降水带出地层细颗粒物质造成地面沉降,抽出的水含砂量必须保证:粗砂含量<1/5 万;中砂含量<1/2 万;细砂含量<1/1


4
降水效果分析

在隧道降水过程中,土层中含水量的降低会引起土体固结,从而引起周围地
表的下沉,对降水引起的地表沉降进行监测,监测数据如下图所示。


降水引起的地表沉降曲线图

进行降水后,地表沉降速率增大,地表下沉速度增快,降水一段时间后,土体固结趋于稳定,地表沉降趋于稳定。


地表沉降的影响因素主要有:降水引起的土体失水固结、降水及开挖过程中土颗粒随水流失及隧道开挖应力释放导致的地表位移,地表降水和隧道开挖是隧道地表下沉的两个最重要方面,且两个相互影响,做好地表降水可以减小开挖引起的地表沉降。在开挖完后,要早支护和早封闭,缩短开挖循环时间,初支仰拱及时封闭,有效的控制地表沉降。



隧道开挖地表沉降曲线图


根据周边的观测井及井水本身的水位观测,隧道范围内的水位基本降至隧道底部,满足施工要求。在地表降水施工后,掌子面基本上实现了无水作业了,在粉质粘土和残积砂质粘性土土层中,由于掌子面无水干燥,掌子面自稳性好,土体稳定,从而保证了隧道的安全施工作业。

注:文中部分文字图片素材来源于网络编辑整理,版权归原作者所有,侵删!

点个“在看”,我们一起共同学习。


点击上方,关注,了解更多工程知识

◆版权声明:我们尊重原创,也注重分享。有部分内容来自互联网,版权归原作者所有,仅供学习参考之用,如无意中侵犯了哪个媒体、公司 、企业或个人等的知识产权,请联系删除,谢谢!◆免责声明:本平台对转载、分享的内容、陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完善性提供任何明示或暗示的保证,仅供读者参考,本公众平台将不承担任何责任。

艺铭学社
您身边的工程顾问,每天分享实操干货!
 最新文章