水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

趙珍祥

(楊凌職業技術學院 712100)

水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

趙珍祥

(楊凌職業技術學院 712100)

水下沉管隧道具有重量輕、地質適應性好的特點，對沉降極為敏感，故而水下沉管隧道巖土工程勘察必須實事求是，確保勘察數據真實有效和盡量全面。本文主要探析水下沉管隧道巖土工程勘察要點，以為相關工作和研究人員的工作和研究提供有用參考。

沉管隧道；巖土工程；勘察要點

水下沉管沉管隧道的原理是把預制管段放置在指定水下溝槽之中，將其組合安裝成水體兩端隧道型陸上運輸工具[1]。沉管隧道主要由鋼殼與混凝土管段構成，地基具有較低承載力便可施工，適合淺水、軟基、易疏浚水下場地。沉管隧道通常管道長度較小，明顯短于隧道盾構法[2]。

1.沉管隧道沉降特性分析

沉管隧道這種地下結構對沉降極為敏感，該結構只能承受較小范圍的沉降變形，一旦沉降變形超出承受范圍，很容易出現管段破裂狀況，甚至出現管段滲漏問題，最終干擾到隧道功能性和安全性[3]。沉降隧道發生沉降是多種因素作用的結果，其中地震荷載和車輛動載都會造成地面沉降。施工期間發生的沉降現象主要集中在基礎層調整與壓縮開始階段，據相關資料顯示，該階段發生沉降量占比為50%-60%。故而必須對沉管隧道基礎和地基做必要技術處理，最大化降低液化和沉降發生概率。運營階段出現沉降問題，主要是因為下層地基土壓縮變形。沉管隧道具有重量輕、地質適應性好的特點，其做基礎處理的重點在于沉降隧道底與地基間隙的填充處理。沉降隧道進行基礎處理的方法主要是樁基法、先鋪法、后填法。具體工程中，沉降隧道一般被安放在水下指定深度，施工中多出現基槽挖掘作業，基槽挖掘完成后將管段安放到位，并進行二次覆蓋作業。故而沉降隧道在基地位置發生的基層變形有一個回彈和再壓縮的動態過程。在感潮河段和港灣區域中潮汐作用會對完工后沉降管道發生沉降變形現象造成很大影響，但根據實際資料顯示潮汐作用會導致隧道管段發生波動現象，實際造成的沉降值并不顯著。

2.水下沉管隧道巖土工程勘察要點分析

2.1 堅持勘察原則

堅持實事求是原則，強調勘察數據的真實有效。戶外勘察工作面對較為復雜的氣候、地質、人文環境，工作人員開展勘察工作時，必須講求實事求是，以數據和事實說話，要盡量多的獲取第一手資料，必須確保獲取勘察數據的真實性和有效性。

堅持因地因時因人制宜原則，強調有規劃的推進勘察工作。項目不同、施工場地不同、工程設計階段不同、勘察目標不同、勘察團隊不同，都會造成具體勘察工作和勘察規劃上工作量、工作進度、工作難度的差異。勘察工作必須正視勘察規劃和實際勘察工作開展中存在的差異，應及時就工程實況結構特點、水文氣象地質特點評估勘察規劃的適應性。具體勘察活動中，必須根據勘察對象本身的特點做差異化勘察，并科學選取重點勘察目標，確保勘察質量和勘察效率。

堅持以點帶面，選擇具有代表性的勘察對象、方法和范圍。選擇具有代表性的勘察對象、勘察方法、勘察范圍，可以在確保勘察活動整體質量的基礎上，盡可能降低勘察工作工作量。

堅持綜合分析，兼顧全面。巖土工程勘察的具體工作處在較為復雜的地質環境之中，勘察活動必須用多種勘察手段獲取更多勘察數據，綜合分析多種勘察數據，對巖土工程地質特征做一個更加全面系統的勘察論證，如此方能更好的應對后續巖土工程問題。

2.2 勘察大綱制定

2.勘察大綱制定是勘察工作的首要任務，編制勘察大綱的質量關系到整個水下沉管隧道巖土工程施工質量。勘察大綱具體內主要涵蓋任務、目的、技術方案、內容、工作量、勘察設備、資料整合要求等，同時環境保護、職業健康安全、質量保護等措施與具體工作規劃。勘察大綱編制主要包括工況條件、工程特點、場地巖土特征三個基本要素。其中工況條件主要包括勘區霧、風、雨、雪、雷等氣候現象及潮汐、浪涌、暗流等水文狀況。工程特點則包括工程設計計算需用巖土參數、主工序設計、斷面開挖、結構變形要求、代表性斷面尺寸、平面布置。場地巖土特性主要是根據現場踏勘與收集資料，進一步解析地層巖土特性，特別關注特殊地層的勘察活動設計，要有針對性選擇勘察手段與方法，。編制大綱要按照勘察技術要求和相關規范及具體勘察合同進行，完成資料收集與現場踏勘后開始編寫勘察大綱，勘察內容需有可操作性、預見性和針對性。

2.3 重視勘察關鍵點

水下沉管隧道巖土工程勘察工作關系到內、外業工作全局，其涉及到職業健康、環保、進度、安全、技術、質量等多方面具體要求。勘察工作開展的關鍵點如下：

強化和設計方的信息溝通。工作開展中，強化與設計方的信息溝通，對工程結構的布局特征、巖土參數、計算方法做及時了解，以方便在勘察活動看展后，更好的滿足工程設計需要。

對勘察方案具體布置做優化處理。勘察方案具體內容涵蓋質量控制具體要求、試驗項目和指標、取樣和試驗點間距、勘探深度、勘探間距、勘探方法等。具體勘察方案要在設計方提出勘探要求之上，從勘探角度做進一步勘探方案優化處理，確保細節到位，勘察設計符合現實勘探情形，并將優化內容明確到勘察大綱內。具體勘察方法選用，要根據勘察階段差異來靈活的組合選用，從而有針對性解決不同勘察階段需要解決的關鍵問題。詳細勘察階段通常采用標準灌入、十字板剪切、靜力觸探、鉆探等實驗方法。勘探點的間距要根據巖土條件所具有的具體復雜度來選取，間距通常在50-100米，同時要盡量管制隧道施工整體影響，做到縱橫兼顧。勘探深度必須達到設計中表明沉降深度，通常到堅硬的穩定持力層 3-5米，且需要超過設計沉降深度 10%做控制性勘探。取樣和測試間距必須在試驗區段內保證每層單元土體樣品和測試數據充足，通常要求超過12件。除常規試驗項目外，還要設計針對性項目，并明確加卸荷模量等試驗指標，并按照場地荷載動態變化獲得試驗應力路徑做固結試驗。質量控制方面應對巖芯存放、原始記錄、巖芯采取率、鉆孔孔徑、勘探點定位精度做明確規定。

3.關鍵性指標獲取。水下沉管隧道巖土工程勘察中關鍵性指標主要包括軟土強度指標、地層精細分層、土質變形指標三個指標。軟土強度指標是沉管隧道施工中水下基槽開挖不可或缺的一個關鍵性指標。水下基槽開挖施工，其先對邊坡穩定性做科學評估。水底表層軟土抗剪強度指標則是評估水下基槽邊坡穩定性的關鍵指標。軟土強度指標獲取通常采用薄壁取土樣，做三軸壓縮不固結不排水剪、固結不排水剪試驗，進行快剪或者直接固結快剪試驗，并同步做十字板剪切試驗。地層精細分層主要評價地層空間均勻性，是沉降計算基礎數據之一。地層精細分層具體勘察則采用靜力觸探和鉆探方式進行。分層要求整體綜合統一，具體段區又具有獨立性。沉管隧道通常中間為平順段，兩端為斜坡段。各段中隧道管節有著不同的埋深標高。土質變形指標也即沉管隧道地基土所具有的變形指標，該指標會直接對隧道運營安全和沉管結構設計造成較大影響，故而需要重點把控。地基土變形是一個荷載回彈和再壓縮的動態過程。研究沉管隧道施工中地基土發生的應力反應，并總結其典型應力路徑，進而做相關室內試驗，以該試驗數據計算隧道地基沉降信息。通常根據基槽開挖深度計算卸荷級別，根據沉管安放+回填+回淤+汽車動荷載模擬回彈路徑，做土樣卸荷回彈和再壓縮試驗，進而獲取再壓縮模量，最終得出地基土再壓縮變形數據。

結束語

水下沉管隧道巖土工程勘察要點主要是堅持勘察原則、勘察大綱制定和重視勘察關鍵點。水下沉管隧道具有重量輕、地質適應性好的特點，對沉降極為敏感，故而要求工程勘探作業時必須重視勘察要點，確保勘察作業的高質量完成。

[1]孫憲明.小議水下隧道巖土工程勘察[J].中華居民旬刊，2013，（15）：273-274.

[2]程新生，李書輪.水下沉管隧道巖土工程勘察要點探討[J].中國港灣建設，2010，（2）:42-46.

[3]王旭.盾構法施工隧道巖土工程勘察要點[J].遼寧省交通高等專科學校學報,2015,17（4）：17-20.

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1007-6344（2016）10-0230-01