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運(yùn)用CFG樁處理水工隧洞塌方的技術(shù)措施

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第44卷第12期
2 0 1 3年6月
人 民 長(zhǎng) 江
Yangtze River
Vo1．44．No．12
June， 2013
文章編號(hào)：1001—4179(2013 J12—0063—03
運(yùn)用CFG樁處理水工隧洞塌方的技術(shù)措施
王全玉，周利全
(云南水投牛欄江滇池補(bǔ)水工程有限公司，云南昆明650051)
摘要：在牛欄江一滇池補(bǔ)水工程大五山隧洞施工時(shí)，于樁號(hào)35+313—35+323段淺埋洞段出現(xiàn)塌方．塌方后
嘗試過(guò)幾種處理方法，均未湊效。經(jīng)仔細(xì)分析，采取地表處理、掌子面封堵、修排樁墻、造超前大管棚、筑鎖I：／
混凝土，對(duì)塌方段采取開挖與支護(hù)相結(jié)合的綜合處理措施，成功處理了塌方。探索出了一套適合于粉細(xì)砂、泥
炭質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土、草煤、淤泥等軟塑土體洞段的塌方處理施工技術(shù)，對(duì)類似工程施工具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：軟塑土；CFG樁；塌方處理；大五山隧洞；牛欄江一滇池補(bǔ)水工程
中圖法分類號(hào)：TV672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
1 塌方實(shí)況
牛欄江一滇池補(bǔ)水工程輸水線路工程中的大五山
隧洞位于輸水線路的末端。大五山隧洞樁號(hào)35+313
位于山體坡腳，處于全風(fēng)化玄武巖與第三系泥巖的交
接面，泥巖呈軟塑土狀，且夾有粉細(xì)砂、泥炭質(zhì)土、有機(jī)
質(zhì)土、草煤、淤泥等。該處隧洞埋深約24 m，隧洞為城
門洞型開挖斷面，5．4 m(寬)×5．2 m(高)，施工采用
機(jī)械開挖。在架立樁號(hào)35+313—35+315段鋼支撐
時(shí)發(fā)生塌方，塌方時(shí)剛開始在頂拱出現(xiàn)少量掉塊現(xiàn)象，
頂拱脫落20 cm后出現(xiàn)淤泥掉落，隨后大量淤泥傾泄
下來(lái)，并帶有腐臭味，最后出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。經(jīng)查看地
表，在地表塌陷附近距洞頂左側(cè)5 In左右有一個(gè)廢棄
水井，井深15 m。
2 處理塌方方案的形成
塌方后，先嘗試用水泥漿回填，但出現(xiàn)漿液不凝固
現(xiàn)象，接著采用跟管法打管棚，但加水鉆進(jìn)時(shí)管棚出現(xiàn)
下沉，而不加水鉆進(jìn)時(shí)，管棚長(zhǎng)度又無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)深度
(穿過(guò)塌方體需15 m)，沒有成功。最后采用從地表對(duì)
塌方體進(jìn)行旋噴灌漿方案，由于地層不均勻，且存在有
機(jī)質(zhì)土，28 d后，在孔位附近鉆檢查孑L發(fā)現(xiàn)部分孔段
有水泥結(jié)石，部分為塌方體，部分水泥漿液不凝固，達(dá)
不到地層固結(jié)的效果。另外，還考慮過(guò)采用冷凍法短
期凍結(jié)塌方體，但由于投資太大而放棄。最后針對(duì)跟
管法打管棚達(dá)不到設(shè)計(jì)深度問題，采取改進(jìn)設(shè)備及工
藝的辦法，即采用跟管法利用地質(zhì)鉆在管棚內(nèi)套打的
辦法，將管棚打至設(shè)計(jì)深度。針對(duì)大管棚下沉問題，采
取在首端大管棚下面設(shè)臨時(shí)鋼拱架支撐管棚，在末端
采用CFG樁形成排樁墻支撐管棚的方案，解決管棚在
塌方體里面下沉問題，最終成功地穿過(guò)了塌方段。
3 塌方體處理方案及其實(shí)施
穿過(guò)塌方體的綜合方案為：① 先進(jìn)行地表處理，
做好截排水工作，平整場(chǎng)地，為CFG樁施工提供場(chǎng)地；
② 盡量靠近掌子面封堵塌方體；③ 在預(yù)估塌方體的
前端打CFG樁形成排樁墻，用以支撐管棚末端，排樁
墻深入底板以下5 m；④ 利用地質(zhì)鉆套打管棚，首級(jí)管
棚采用0130 mm 鉆頭跟0127 mm地質(zhì)管，當(dāng)0127
mm地質(zhì)管達(dá)不到設(shè)計(jì)深度時(shí)，則用 110 mm鉆頭跟
0108 mm地質(zhì)管在首級(jí)管棚內(nèi)套打，0108 mm地質(zhì)管
還不能打至設(shè)計(jì)深度時(shí)，則換091 mm鉆頭跟089 mm
地質(zhì)管再次套打，直至管棚穿過(guò)前方排樁墻；⑤ 在管
棚首端采用鋼拱架支撐，并澆筑C20混凝土形成拱墻
以支撐管棚；⑥ 最后采用超前小導(dǎo)管和鋼支撐按照
“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”的原則穩(wěn)步推進(jìn)。
3．1 地表處理
地表處理根據(jù)排樁施工范圍而定，利用裝載機(jī)平
收稿日期：2013—04—22
作者簡(jiǎn)介：王全玉，男，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。E—mail：564382324@qq．com
人 民 長(zhǎng) 江
整場(chǎng)地，在樁孔外采用混凝土硬化場(chǎng)地，便于樁機(jī)移
動(dòng)。在樁機(jī)占用場(chǎng)地外挖排水溝，防止地表水流入塌
方體范圍內(nèi)。
3．2 掌子面封堵
為防止排樁施工時(shí)擾動(dòng)掌子面，在靠近掌子面修
建C20素混凝土擋墻封堵塌渣體，掌子面發(fā)生變形，
也可以作為大管棚施工的支撐。先用裝載機(jī)和自卸汽
車除渣，然后人工配合挖掘機(jī)開挖塌渣體。開挖塌渣
體時(shí)要盡量減小對(duì)整個(gè)堆積體的擾動(dòng)，在保證掌子面
不發(fā)生坍塌的前提下，盡量讓擋墻更靠近掌子面。擋
墻緊貼清理后的塌渣體，在底部打一排qb22插筋，間
距0．5 m、長(zhǎng)3 m、深人底板2．5 m，并在頂拱范圍內(nèi)預(yù)
埋導(dǎo)向管和排水管。擋墻斷面見圖1。
3．3 排樁墻施工
排樁墻作為隧洞大管棚前端的支撐點(diǎn)，防止隧洞
開挖時(shí)側(cè)墻坍塌。排樁墻樁徑為0600 mm，樁底高程
低于隧洞底部5 m，垂直洞軸線方向在塌方體前端以
梅花型布置兩排，排距為52 cm，樁體間距為60 C1TI；順
隧洞左右兩側(cè)各布置一排，兩側(cè)排樁中心距離洞室開
挖輪廓0．9 m，樁體間距為60 cm；布置方式詳見圖2。
CFG樁采用長(zhǎng)螺旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)造孔，混凝土采用商品混凝
土，HBT60輸送泵入倉(cāng)。垂直于洞軸線的排樁墻采用
排間間隔施工，平行于洞軸線兩側(cè)的排樁墻采用孔問
間隔施工。
3．4 超前大管棚施工
0108大管棚采用XY一2PC地質(zhì)鉆機(jī)造孔，跟管
法施工。從隧洞樁號(hào)35+309處支護(hù)體系內(nèi)側(cè)開始起
鉆，管棚總長(zhǎng)19 m，外露3．5 m，人巖l5．5 m，前端穿
過(guò)排樁墻1 In；管棚外傾角為5。，施工范圍為頂拱，環(huán)
向間距20 cm。管棚材質(zhì)為地質(zhì)管，單根管長(zhǎng)1．0～
2．0 m，管間連接采用帶絲扣的連接套連接。管棚采
用三級(jí)套管干鉆法施工，鉆進(jìn)時(shí)不加水。第一級(jí)用
0130 mm鉆頭開孔、跟0127 mm×5．5地質(zhì)管鉆進(jìn)，當(dāng)
第一級(jí)鉆孔鉆至一定深度無(wú)法繼續(xù)向前跟進(jìn)時(shí)，換下
一級(jí)鉆頭從套管內(nèi)重新掃孔至上一級(jí)鉆孔深度，然后
跟管繼續(xù)鉆進(jìn)(第二級(jí)用 110 mm鉆頭鉆孔、跟01o8
mm X 5．5地質(zhì)管；第三級(jí)用091 mm鉆頭鉆孔、跟089
mm×5地質(zhì)管)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。管棚安裝好后，
對(duì)管棚進(jìn)行封孔灌漿，以加強(qiáng)其抗彎強(qiáng)度，封孔灌漿水
泥漿液水灰比為0．5：1，灌漿壓力為0．3 MPa。
圖2 排樁墻平面布置(單位：mm)
3．5 鎖口段施工
圖1 掌子面混凝土擋墻封堵示意
為了避免拆除掌子面擋墻時(shí)大
管棚出現(xiàn)下沉，施工時(shí)決定澆筑長(zhǎng)2
m的C20臨時(shí)鎖口混凝土，其作用是
支撐大管棚，同時(shí)對(duì)原來(lái)的初期支護(hù)
起保護(hù)作用。外露管棚采用4榀鋼
筋格柵支撐，鋼筋格柵間距50 cm，
每榀鋼筋格柵采用8根(：I922、長(zhǎng)4 1TI
的錨桿固定，格柵內(nèi)外層采用 22@
5O cm連接筋焊接形成整體，在澆筑
鎖口混凝土前，用彩條布與原支護(hù)斷
面隔離，以便永久襯砌時(shí)拆除臨時(shí)鎖
口混凝土。I臨時(shí)鎖口混凝土邊墻頂
拱厚50 cm，底板厚30 cm，見圖3。
3．6 塌方段開挖支護(hù)
待鎖口混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后
進(jìn)行塌方段的開挖支護(hù)，分為35+
307．5～35+313．0段和35+313．0
～ 35+322．6段，兩段均按臺(tái)階法施
第l2期 王全玉，等：運(yùn)用CFG樁處理水工隧洞塌方的技術(shù)措施 65
工。先進(jìn)行頂拱的開挖支護(hù)，然后進(jìn)行直墻段的開挖
支護(hù)，臺(tái)階分段長(zhǎng)度為1．5 m，擋墻混凝土采用小藥量
松動(dòng)爆破配合挖掘機(jī)拆除。
圖3 鎖口段混凝土結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)
35+307．5—35+313．0段開挖在原初期支護(hù)內(nèi)
進(jìn)行，為避免掌子面失穩(wěn)，循環(huán)進(jìn)尺按0．5 m進(jìn)行，頂
拱開挖至大管棚，兩側(cè)開挖至原支護(hù)面，底部至原硬化
的底板，開挖完畢后，及時(shí)對(duì)掌子面噴10 cm厚C20混
凝土進(jìn)行封閉，然后進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)。系統(tǒng)支護(hù)參數(shù)為：
I18鋼支撐0．5 m；‘p22鎖腳錨桿每榀8根，長(zhǎng)4．5 m；
‘p6．5鋼筋網(wǎng)0．2 m×0．2 m；qb22連接筋0．5 m／1．0 m
(頂拱／邊墻)；噴C20混凝土厚20 cm。
35+313．0—35+322．6段施工在塌方范圍內(nèi)進(jìn)
行施工，先采用048 mm小管棚進(jìn)行超前支護(hù)，然后按
0．5 m的循環(huán)進(jìn)尺開挖，噴10 am厚C20混凝土封閉
開挖揭露面，再進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)和底板硬化處理。支護(hù)
措施見圖4。
圖4 塌方段支護(hù)結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)
3．7 施工期的安全監(jiān)測(cè)
地表監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)肉眼觀察，安排專職安全員
每天對(duì)地表進(jìn)行巡查，查看地表是否有裂縫和沉陷。
洞內(nèi)監(jiān)測(cè)主要是采用儀器監(jiān)測(cè)，每5 m設(shè)一個(gè)觀測(cè)斷
面，在洞頂中心線設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，在距離底板1．5 m
高處設(shè)置兩條基線進(jìn)行周邊收斂觀測(cè)；洞頂沉降觀測(cè)
用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，周邊收斂觀測(cè)用收斂?jī)x進(jìn)行
測(cè)量；施工期每天測(cè)量一次。若洞內(nèi)發(fā)生沉降變形，則
根據(jù)情況采取增加連接筋、鎖腳錨桿、臨時(shí)鋼支撐等補(bǔ)
強(qiáng)措施，或者進(jìn)行永久混凝土襯砌。
4 結(jié)語(yǔ)
從此次的塌方處理有幾點(diǎn)體會(huì)：① 對(duì)于飽和土體
且含有機(jī)質(zhì)的地質(zhì)塌方段采用回填灌漿效果較差；②
在無(wú)縫隙的土體中采用旋噴灌漿，因其灌漿壓力較小，
達(dá)不到砂礫石的旋噴效果；③ 對(duì)在軟塑狀土體施工的
大管棚，要考慮管棚前端是否能支撐??；④ CFG樁運(yùn)
用于軟弱土體的處理是有效的。
(編輯：趙鳳超)
Application of CFG piles in treatm ent of tunnel collapse
WANG Quanyu，ZHOU Liquan
(Niulan River—Dianchi Lake Water Diversion Project Co．，Ltd of Yunnan Hydro—Investment，Kunming 65005 1，China)
Abstract： Collapses happened in some shallow —buried tunnel sections during construction of Dawushan Mountain tunnel，a
part of Niulan River—Dianchi Lake Water Supplement Project，and several treatment methods were applied but failed tO treat the
collapse． After rigorous investigation，combined measures such as surface treatment，plugging at tunnel face，building of rOW —
pile wall，assembling of pre—pipe roof and blockade concrete were adopted and the tunnel collapse was treated successfully．The
presented measures are effective for soft soil body containing fine sand，peat soil，organic soil and sludge．
Key words： soft and plastic soil；CFG pile；collapses treatment；Dawushan Tunnel；Niulan River—Dianchi Lake Water Sup—
plement Project

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