将CFG桩应用于水工隧洞塌方处理技术.doc

将CFG桩应用于水工隧洞塌方处理技术 　　摘要：通过牛栏江―滇池补水工程大五山隧洞桩号35+313～35+323段浅埋洞段塌方处理的成功经验，探索出了一套适合软塑土体含有粉细砂、泥炭质土、有机质土、草煤、淤泥等洞段的塌方处理施工技术，对同类工程施工具有指导意义，可供同行借鉴。 关键词：软塑土；淤泥；CFG桩；排桩墙；套打 1 工程概况 牛栏江――滇池补水工程是一项水资源综合利用工程，主要由德泽水库水源枢纽工程、干河提水泵站工程及泵站至昆明（盘龙江）的输水线路工程组成，大五山隧洞位于输水线路的末端。大五山隧洞桩号35+313位于山体坡脚，为全风化玄武岩与第三系泥岩的交接面，泥岩呈软塑土状，且夹有粉细砂、泥炭质土、有机质土、草煤、淤泥等，该处隧洞埋深约24m。隧洞开挖断面为城门洞型：5.4m（宽）×5.2m（高），施工过程中采用机械开挖，在支立桩号35+313～35+315段钢支撑时发生塌方，刚开始在顶拱出现少量掉块现象，顶拱脱落20cm后出现淤泥掉落，随后大量淤泥倾卸下来，并带有腐臭味，最后出现冒顶现象。经查看地表，在地表塌陷附近距洞顶左侧5m左右有一个废弃水井，井深15m。 2 塌方处理的主要难点 塌方后，采取了回填水泥浆，但出现浆液不凝固现象；采用跟管法打管棚，由于加水钻进时，管棚会出现下沉，不加水时钻进时，管棚长度无法达到设计深度（穿过塌方体需15m）；最后采用从地表对塌方体进行旋喷灌浆方案，由于地层不均匀，且存在有机质土，28天后在孔位附近钻检查孔发现部分孔段有水泥结石、部分为塌方体、部分水泥浆液不凝固，达不到地层固结的效果。 3 主要技术难点研究 （1）由于地层里含有有机质土，水泥浆液不凝固或凝结时间很长，无法在短期内对塌方体加固，针对此问题，根据塌方体内为饱和土体，可采用冷冻法短期因结塌方体，由于其投资太大而放弃该方案，也放弃加固塌方体的思路。（2）针对跟管法打管棚达不到设计深度问题，采取改进设备及工艺的办法，即采用跟管法利用地质钻在管棚内套打将管棚打至设计深度；针对大管棚下沉，采取在首端大管棚下面设临时钢拱架支撑管棚、在末端采用CFG桩形成排桩墙支撑管棚的方案，解决管棚在塌方体里面下沉问题。笔者将常规的一些施工方法进行综合利用，成功地穿过了特殊地质的塌方段。 4 塌方体处理方案及其实施 穿过塌方体的综合方案：（1）先进行地表处理，做好截排水工作，平整场地，为CFG桩施工提供场地；（2）尽量靠近掌子面封堵塌方体；（3）在预估塌方体的前端打CFG桩形成排桩墙，用以支撑管棚末端，排桩墙深入底板以下5m；（4）利用地质钻套打管棚，首级管棚采用φ130钻头跟φ127地质管，当φ127地质管达不到设计深度时，则φ110钻头跟φ108地质管在首级管棚内套打，如φ108地质管还不能打至设计深度时，则换φ91钻头跟φ89地质管再次套打，直至管棚穿过前方排桩墙；（5）在管棚首端采用钢拱架支撑，并浇筑C20混凝土形成拱墙支撑管棚；（6）最后采用超前小导管和钢支撑按照“短进尺、强支护”的原则稳步推进。 4.1地表处理 地表处理根据排桩施工范围而定，利用装载机平整场地，在桩孔外采用混凝土硬化场地，便于桩机移动。在桩机占用场地外挖排水沟，防止地表水流入塌方体范围内。 4.2掌子面封堵 为防止进行排桩施工时掌子面发生扰动，在靠近掌子面修建C20素混凝土挡墙封堵塌渣体，阻挡掌子面发生变形，也可以作为大管棚施工的支撑。先用装载机铲运淤泥装自卸汽车运往渣场，然后人工配合挖掘机挖塌渣体装自卸汽车运往渣场，挖塌渣体时要减小对堆积体整体的扰动，在保证掌子面不发生坍塌的前提下尽量让挡墙更靠近掌子面。挡墙紧贴清理后的塌渣体，在底部打一排Φ22插筋，间距0.5m，L=3m，深入底板2.5m，并在顶拱范围内预埋导向管和排水管，挡墙断面见图1。 4.3排桩墙施工 排桩墙作为隧洞大管棚前端的支撑点和防止隧洞开挖时的侧墙坍塌，桩径为φ600mm，桩底高程低于隧洞底部5m，垂直洞轴线方向在塌方体前端布置两排，梅花型布置，排距为52cm，桩体间距为60cm；顺隧洞左右两侧各布置一排，两侧排桩中心距离洞室开挖轮廓0.9m，桩体间距为60cm；布置方式详见图2。CFG桩采用长螺旋转钻机造孔，混凝土采用商品混凝土，8m?砼罐车运送混凝土，HBT60输送泵入仓。垂直于洞轴线的排桩墙采用排间间隔施工，平行于洞轴线两侧的排桩墙采用孔间间隔施工。 4.4超前大管棚施工 φ108大管棚采用XY-2PC地质钻机造孔，跟管法施工。从隧洞桩号35+309处支护体系内侧开始起钻，外露3.5m，入岩15.5米，前端穿过排桩墙1m，管棚总长19m；管棚外倾角为5°，施工范围为顶拱，环向间距20cm；管