淺埋暗挖電力隧道穿越富水砂層的輔助措施

劉 繼 忠

(成都市市政工程設計研究院，四川 成都 610015)

淺埋暗挖電力隧道穿越富水砂層的輔助措施

劉 繼 忠

(成都市市政工程設計研究院，四川 成都 610015)

介紹了項目的工程地質和水文地質情況，分析了項目的重難點，結合淺埋暗挖工法的“十八字方針”，在注漿小導管、噴射混凝土、鋼拱架等常規支護措施的基礎上，提出了密插鋼筋、鋪設鐵絲網、深孔疏水等輔助措施，使隧道順利穿越含水砂層。

淺埋暗挖，電力隧道，富水砂層，深孔疏水，密插鋼筋

0 引言

成都市作為中國西部重要的區域性中心城市，輸、配電線路實施地下化是為了協調、改善城市環境，整合利用地塊，強化城市防災功能，確保安全、穩定輸電所必須的。高壓(10 kV以上)電纜下地一般采用淺溝、排管、電力隧道等方式敷設，本文著重闡述特殊地質(富水砂層)條件下，電力隧道的修建措施。淺埋暗挖穿越富水砂層需解決地下水及圍巖穩定，地下水采用“降、堵、泄”的方式進行處理，地層采取預注漿、小導管超前注漿加固[1]。李迎春在富水砂層大跨度平頂淺埋暗挖隧道采用超前排水、立體注漿封堵、快速支護技術和增強支護剛度等措施使隧道順利貫通，同時有效地將地表沉降控制在一定的范圍內[2]。南琛、張民慶在飽和動態含水砂層淺埋隧道施工中的注漿技術文獻中，采用洞內長短管相結合注漿方案、地表垂直注漿與洞內小導管相結合注漿方案、TSS型注漿管洞內注漿方案加固圍巖(地層)，既增強圍巖穩定，又起到帷幕止水作用[3]。在借鑒以往施工經驗及相關文獻基礎上，結合項目的實際情況，采用“堵、降、疏、截”措施處理地下水，拱頂及直墻采用注漿小導管，密插鋼筋加固地層，臨空面鋪設鐵絲網噴薄層混凝土穩定圍巖，經工程實踐，方案是可行的，為此撰寫論文，以期為同類工程在設計和施工中提供借鑒及參考。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

錦江大道電力隧道西起現狀紅星路電力隧道，東至擬建電纜落地場，線路沿現狀錦江大道南側綠化帶(離道路紅線5 m)布置，全長約3.8 km，其中14+00～15+40段穿越現狀老成仁路采用淺埋暗挖，隧道規模為2.2 m×2.9 m(內凈空)，采用圓拱直墻平底斷面形式。從2號工作豎井(14+40)向兩端掘進，西側40 m順利完成，東側掘進至14+90處掌子面出現涌砂現象，為了防止冒頂，從而導致路面塌陷，立即采用網噴混凝土封閉、土袋堆碼等措施封堵。3號工作豎井(15+30)逆作實施過程中，井周圍土體發生開裂，采取注漿加固井周圍巖，暗挖進洞困難。

1.2 地質條件

由地勘(鉆孔23號～25號)資料揭示，14+00～15+40段位于一級階地向三級階地過渡段，地層由沖積層向冰水沉積層過渡，地形為東、北高，西、南低，地下潛水呈東北向西南滲流趨勢，地下潛水主要賦存于砂層、卵石層內，雜填土及素填土局部賦存滯水。土層分布為：0 m～4 m雜填土層，4 m～6.4 m素填土層，6.4 m～8.0 m細砂層，8.0 m～9.8 m稍密卵石層，9.8 m以下為強風化泥巖及中風化泥巖。電力隧道底板位于土巖交界面，拱頂位于素填土與細砂層交界面，拱頂及部分直墻位于飽水的細砂層內。

2 項目重難點分析

1)隧道埋置在土巖交界面處，地下水無法降至工作面以下，細砂層普通降水極易帶走細砂顆粒，導致管涌、流沙現象，進而引起上覆地層沉降塌陷等變形。2)拱頂覆土約6 m，主要為雜填土、素填土層，土體松散，自穩能力極差，土內賦存滯水，一旦形成水力通道，極易坍塌冒頂。3)隧道拱頂及上直墻埋置在細砂層內，圍巖無自穩能力，掘進時掌子面及直墻極易坍塌。4)地下管線較多：隧道需穿越DN600污水管、DN500污水管、DN400雨水管、DN600給水管以及通信、電力等管線。其中DN600污水管管底距拱頂約0.6 m。

3 工程方案

3.1 淺埋暗挖工法

“淺埋暗挖工法”系王夢恕院士在多年工程實踐和理論研究的基礎上,結合大家的工程實踐經驗和教訓，提出的適用于軟弱地層地下工程的一套有效工法。該工法實質內涵可用“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的“十八字方針”來概括，突出時空效應對防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工，初期支護按承擔全部基本荷載設計，二次模筑襯砌作為安全儲備，初期支護和二次襯砌共同承擔特殊荷載的新設計理念[1]。

3.2 主要工程方案

按照淺埋暗挖工法“十八字方針”原則，結合本項目的實際情況，擬定如下的工程方案。

1)地下水止水方案。

考慮到細砂層滲透系數低，隧道埋置底板在土巖交界面，地下水無法降至工作面以下，大排量降水會導致細砂層管涌、流沙現象，采取“以堵為主，以井點降水、深孔疏水、地面地下管線截水為輔”的多道排水方案。拱頂及兩側直墻采用φ42-4,L=3.5 m環向間距30 cm注漿小導管對地層進行滲透注漿，形成止水帷幕；地面水及地下管線進行截留；加密地面井點降水，減小抽排功率；采用3根φ89-4,L=6 m帶孔花管進行掌子面深孔疏水，在掌子面前方形成水力坡降，減少涌水、涌砂的風險。

2)地層預支護方案。

拱頂覆土為素填土、雜填土、上拱墻為細砂，圍巖無自穩能力，在隧道頂部及邊墻外側15 cm布置斜插注漿小導管，可有效地防止隧道周邊圍巖坍塌并加強頂部和邊墻的穩定。小導管施工參數：φ42-4無縫花管，長度3.5 m，環向間距30 cm，外插腳10°，縱向間距100 cm。管上開臺階型φ10 mm孔，間距10 cm～20 cm，呈梅花狀，孔眼采用HL302型粘結膠粘結貼片進行臨時封堵，采用手持風鎬，利用作業平臺，用沖擊套將注漿管頂入地層，注漿漿液采用超細水泥水玻璃雙液漿，配比：W∶MC=(1.5～2)∶1，MC∶S=1∶1，水玻璃濃度35Be′，注漿壓力0.5 MPa～1.2 MPa[4]。考慮注漿小導管加固地層的不完全性，為確保順利穿越細砂層，于小導管之間密插5根φ16鋼筋進一步增加細砂層穩定，為錨噴贏得時間。

3)初期支護方案。

含水砂層中施工，穩定圍巖、減小地表沉降的主要支護措施是及時、密貼、大剛度、早封閉[1]。及時支護要求開挖后，立即鋪設14號50 mm×50 mm鐵絲網，噴射60 mm混凝土封閉臨空面，架立鋼拱架，掛網噴射混凝土；密貼是要求噴射混凝土與圍巖不留空隙，流沙層采用鋪設鐵絲網可增加噴混凝土與砂層的粘結力，確保噴混凝土的厚度，起到封堵流沙的作用；大剛度要求支護剛度大，采用Ⅰ14工字鋼鋼拱架，榀距50 cm，拱架間用內外交錯間距80 cm φ22鋼筋連接+兩層φ8鋼筋網片；早封閉是控制圍巖變形，減小地面沉降的主要措施，進尺按50 cm控制，臺階間距2 m～3 m為宜，及早封閉成環。電力隧道超前支護圖見圖1。

3.3 實施效果

按照確定的工程方案，首先進行地面、地下管線截留抽排，其次加密井點降水，間距10 m～15 m，進行小功率抽排，3號工作豎井電力隧道底板處打設縱向排水管進行疏排，經過一段時間后，暗挖順利進洞，隧道順利貫通。

4 結語

1)隧道埋置在土巖交界面，地下水無法降至工作面以下，大功率抽排易造成流沙現象，聯合使用注漿小導管，加密井點、縱向深孔疏水，方案行之有效。

2)含水細砂層，采用以超前注漿小導管為主，密插鋼筋(類似插板法)為輔的地層預支護方式，為初襯贏得了時間。

3)臨空面首先鋪設鐵絲網，確保噴混凝土與砂層密貼，噴射厚度至關重要，密榀鋼拱架+鋼筋網片+噴射混凝土對防止流砂、涌砂、拱頂塌陷非常有效。

[1] 王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2] 李迎春.富水砂層大跨度平頂淺埋暗挖隧道施工技術[J].國防交通工程與技術,2007(4):61-63.

[3] 南 琛,張民慶.飽和動態含水砂層淺埋暗挖隧道施工中的注漿技術[J].世界隧道,2000(1):14-18.

[4] 張民慶.TSS型注漿管及其注漿技術的研究及應用[J].鐵道工程學報,2000,6(2):15-17.

[5] 施仲衡.淺埋暗挖法設計理論論述[J].現代隧道技術,2005,42(2):30-32.

The auxiliary measures for shallow-underground electric tunnels in rich-water sand layer

LIU Ji-zhong

(MunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteofChengdu,Chengdu610015,China)

The geological and hydrological conditions of the tunnel project are introduced in the paper. The difficult points are analyzed. The auxiliary measures of densely inserted reinforcing steel bar and laying barbed wire and deep hole drainage are raised on the base of the conventional supported measures of advanced grouting small steel pipe and sprayed concrete and steel arch shelf, with the guidelines of eighteen words for shallow-underground tunnels, the rich-water sand layer is smoothly excavated.

shallow-underground, electric tunnel, rich-water sand layer, deep hole drainage, densely inserted reinforcing steel bar

1009-6825(2014)30-0172-02

2014-08-18

劉繼忠(1973- )，男，碩士，工程師

U455

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