流沙地区水工隧洞负压真空辐射排水固沙施工技术.docx

流沙地区水工隧洞负压真空辐射排水固沙施工技术张建升(中铁十八局集团有限公司隧道分公司 , 天津300222)摘 要 :富含水流沙隧道施工如何采取隔断地下水或排水等措施以保持地下水位在开挖底面以下 ,进行无水环境下的作业是 工程建设的一个重要部分 ,处理方法选择是否得当 ,将会对工 程造价 、工期带来很大的影响。流沙地区水工隧道负压真空辐 射排水固沙技术是处理富含水砂土质围岩的一种行之有效的 方法 。本文以隧洞试验段为例 ,对隧道负压真空辐射排水固沙 技术的原理 、施工方法及处理效果进行分析 。关键词 :水工隧洞 ; 负压真空辐射排水 ; 流沙 ; 施工隧洞穿越的特殊地质为新第三系中新统红柳沟组的未固结的砂岩 ,呈散体状态 ,胶结程度差 ,具有围岩 强度小、掌子面自稳性差 ;围岩强度 、刚性低、变形大和 因涌水掌子面变得不稳定的特点。施工中 ,由于有地 下水的存在 ,隧洞开挖呈流沙状态。砂岩层位不连续 , 以夹层和透镜体为主 ,桔红色 ,暗红色 ,中厚层状 ,泥质 胶结 ,胶结程度差 ,成岩作用差。物理力学指标 : 坚固 系数 110 ,自有膨胀率 14 % ～1215 % ,无膨胀性 ,黏聚 力 20 kPa, 内摩擦角 30 °, 单位抗力系数 100 N / cm3 , [ R ] = 250 kPa。隧洞地下水位埋深 1014 ～20 m。随 地形起伏 ,含水层主要为第三系砂岩 ,设计合同段隧洞 有地下水 , 涌水量小于 1 m3 / h。地下水属基岩裂隙中图分类号 : U455文献标识码 : B文章编号 : 1004 22954 ( 2008 ) 11200792031 工程概况“宁夏沙坡头水利枢纽北干渠下段扩建改造工程 ”是宁夏回族自治区 2004 年的重点工程。主隧洞断 面形式采用马蹄形 ,开挖断面为 514 m ×514 m; 洞室 有效尺寸为 412 m ×412 m ,衬砌厚度为 35 cm (加强段 为 40 cm )的 C25 抗硫酸盐钢筋混凝土 ,为无压输水隧 洞 。见图 1。- 2水 ,水的化学类型为 CL - SO4 - N a型 , SO4 离子的含量为 1 050～4 790 m g /L ,对普通水泥具强结晶腐蚀性。 而隧洞实际地下水丰富 ,涌水量为 6～35 m3 / h,沙土在地下水条件下 ,沙粒受到等于或超过颗粒浸水质 量的动水压力时 ,颗粒处于悬浮状态 ,形成流沙 。在沙粒很细而饱水条件下 ,地下水不是简单充填粒间 ,而是粘在颗粒表面 ,此时 ,土体成为类似胶体而具有触变性 质 ,在爆破、振动等某种动力作用下 ,土体也会暂时处 于流动状态 ,极易形成流沙。我单位施工的标段即为一期工程的隧洞工程的 Ⅰ、Ⅱ标段及跨铁路标段 , 总长 2 300 m ( K1 + 500 ～K3 + 800 ) 。2 工程施工难点及负压真空辐射排水固沙技术方案可行性分析图 1 隧洞初期支护标准断面 (单位 : cm )大量地下水的存在给开挖支护带来极大的施工难度 。针对此砂岩隧洞来说 ,地下水对工程的影响体现 在以下方面 ,其一影响了土体的物理力学指标 ,围岩级收稿日期 : 2008 209 220; 修回日期 : 2008 210 209作者简介 :张建升 ( 1973 —) , 男 ,工程师。处理。待盾构机通过后一段时间 ,桥梁处土体的塑性区不再发展 ,趋于稳定 ,最终的破坏区发展主要集中在 开挖隧道周边 。的风险 ,使用双液浆效果更佳 。参考文献 :王梦恕. 地下工程浅埋暗挖技术通论 [ M ]. 安徽教育出版社 ,2004: 263 2274.张凤祥 ,朱合华 ,傅德明. 盾构隧道 [ M ]. 人民交通出版社 , 2004:105 2108.徐永福. 盾构推进引起地面变形的分析 [ J ]. 地下工程与隧道 ,2000 , 27 ( 1 ) : 21 225刘建航 ,候学渊. 盾构法隧道 [ M ]. 北京 : 中国铁道出版社 , 1991:43 250.[ 1 ]3 结论[ 2 ]桥墩摩擦桩基对近接隧道施工的反应十分敏感 ,近接施工扰动摩擦桩基周围的土体 ,使得桩基发生大 幅度下沉 ,甚至发生倾斜 ,在施工过程中可以通过预先 注浆加固及适当增加盾构同步注浆可以减免事故发生铁道标准设计 RA ILWA Y S TANDA RD D ES IGN 2 0 0 8 ( 1 1 )[ 3 ][ 4 ]79张建升 —流沙地区水工隧洞负压真空辐射排水固沙施工技术·隧道 /地下工程 ·别降低是其中的反应之一 ,其二影响了砂 、土层中洞室开挖后的应力状态 ,围岩中有水时 ,洞室开挖后将破坏 原来的赋存环境及水利路径 ,必然导致洞室周围土压 力状态与设计不同。在水中 ,沙