浅埋暗挖电力隧道穿越富水砂层的辅助措施

刘 继 忠

(成都市市政工程设计研究院，四川 成都 610015)

浅埋暗挖电力隧道穿越富水砂层的辅助措施

刘 继 忠

(成都市市政工程设计研究院，四川 成都 610015)

介绍了项目的工程地质和水文地质情况，分析了项目的重难点，结合浅埋暗挖工法的“十八字方针”，在注浆小导管、喷射混凝土、钢拱架等常规支护措施的基础上，提出了密插钢筋、铺设铁丝网、深孔疏水等辅助措施，使隧道顺利穿越含水砂层。

浅埋暗挖，电力隧道，富水砂层，深孔疏水，密插钢筋

0 引言

成都市作为中国西部重要的区域性中心城市，输、配电线路实施地下化是为了协调、改善城市环境，整合利用地块，强化城市防灾功能，确保安全、稳定输电所必须的。高压(10 kV以上)电缆下地一般采用浅沟、排管、电力隧道等方式敷设，本文着重阐述特殊地质(富水砂层)条件下，电力隧道的修建措施。浅埋暗挖穿越富水砂层需解决地下水及围岩稳定，地下水采用“降、堵、泄”的方式进行处理，地层采取预注浆、小导管超前注浆加固[1]。李迎春在富水砂层大跨度平顶浅埋暗挖隧道采用超前排水、立体注浆封堵、快速支护技术和增强支护刚度等措施使隧道顺利贯通，同时有效地将地表沉降控制在一定的范围内[2]。南琛、张民庆在饱和动态含水砂层浅埋隧道施工中的注浆技术文献中，采用洞内长短管相结合注浆方案、地表垂直注浆与洞内小导管相结合注浆方案、TSS型注浆管洞内注浆方案加固围岩(地层)，既增强围岩稳定，又起到帷幕止水作用[3]。在借鉴以往施工经验及相关文献基础上，结合项目的实际情况，采用“堵、降、疏、截”措施处理地下水，拱顶及直墙采用注浆小导管，密插钢筋加固地层，临空面铺设铁丝网喷薄层混凝土稳定围岩，经工程实践，方案是可行的，为此撰写论文，以期为同类工程在设计和施工中提供借鉴及参考。

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

锦江大道电力隧道西起现状红星路电力隧道，东至拟建电缆落地场，线路沿现状锦江大道南侧绿化带(离道路红线5 m)布置，全长约3.8 km，其中14+00～15+40段穿越现状老成仁路采用浅埋暗挖，隧道规模为2.2 m×2.9 m(内净空)，采用圆拱直墙平底断面形式。从2号工作竖井(14+40)向两端掘进，西侧40 m顺利完成，东侧掘进至14+90处掌子面出现涌砂现象，为了防止冒顶，从而导致路面塌陷，立即采用网喷混凝土封闭、土袋堆码等措施封堵。3号工作竖井(15+30)逆作实施过程中，井周围土体发生开裂，采取注浆加固井周围岩，暗挖进洞困难。

1.2 地质条件

由地勘(钻孔23号～25号)资料揭示，14+00～15+40段位于一级阶地向三级阶地过渡段，地层由冲积层向冰水沉积层过渡，地形为东、北高，西、南低，地下潜水呈东北向西南渗流趋势，地下潜水主要赋存于砂层、卵石层内，杂填土及素填土局部赋存滞水。土层分布为：0 m～4 m杂填土层，4 m～6.4 m素填土层，6.4 m～8.0 m细砂层，8.0 m～9.8 m稍密卵石层，9.8 m以下为强风化泥岩及中风化泥岩。电力隧道底板位于土岩交界面，拱顶位于素填土与细砂层交界面，拱顶及部分直墙位于饱水的细砂层内。

2 项目重难点分析

1)隧道埋置在土岩交界面处，地下水无法降至工作面以下，细砂层普通降水极易带走细砂颗粒，导致管涌、流沙现象，进而引起上覆地层沉降塌陷等变形。2)拱顶覆土约6 m，主要为杂填土、素填土层，土体松散，自稳能力极差，土内赋存滞水，一旦形成水力通道，极易坍塌冒顶。3)隧道拱顶及上直墙埋置在细砂层内，围岩无自稳能力，掘进时掌子面及直墙极易坍塌。4)地下管线较多：隧道需穿越DN600污水管、DN500污水管、DN400雨水管、DN600给水管以及通信、电力等管线。其中DN600污水管管底距拱顶约0.6 m。

3 工程方案

3.1 浅埋暗挖工法

“浅埋暗挖工法”系王梦恕院士在多年工程实践和理论研究的基础上,结合大家的工程实践经验和教训，提出的适用于软弱地层地下工程的一套有效工法。该工法实质内涵可用“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的“十八字方针”来概括，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工，初期支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备，初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载的新设计理念[1]。

3.2 主要工程方案

按照浅埋暗挖工法“十八字方针”原则，结合本项目的实际情况，拟定如下的工程方案。

1)地下水止水方案。

考虑到细砂层渗透系数低，隧道埋置底板在土岩交界面，地下水无法降至工作面以下，大排量降水会导致细砂层管涌、流沙现象，采取“以堵为主，以井点降水、深孔疏水、地面地下管线截水为辅”的多道排水方案。拱顶及两侧直墙采用φ42-4,L=3.5 m环向间距30 cm注浆小导管对地层进行渗透注浆，形成止水帷幕；地面水及地下管线进行截留；加密地面井点降水，减小抽排功率；采用3根φ89-4,L=6 m带孔花管进行掌子面深孔疏水，在掌子面前方形成水力坡降，减少涌水、涌砂的风险。

2)地层预支护方案。

拱顶覆土为素填土、杂填土、上拱墙为细砂，围岩无自稳能力，在隧道顶部及边墙外侧15 cm布置斜插注浆小导管，可有效地防止隧道周边围岩坍塌并加强顶部和边墙的稳定。小导管施工参数：φ42-4无缝花管，长度3.5 m，环向间距30 cm，外插脚10°，纵向间距100 cm。管上开台阶型φ10 mm孔，间距10 cm～20 cm，呈梅花状，孔眼采用HL302型粘结胶粘结贴片进行临时封堵，采用手持风镐，利用作业平台，用冲击套将注浆管顶入地层，注浆浆液采用超细水泥水玻璃双液浆，配比：W∶MC=(1.5～2)∶1，MC∶S=1∶1，水玻璃浓度35Be′，注浆压力0.5 MPa～1.2 MPa[4]。考虑注浆小导管加固地层的不完全性，为确保顺利穿越细砂层，于小导管之间密插5根φ16钢筋进一步增加细砂层稳定，为锚喷赢得时间。

3)初期支护方案。

含水砂层中施工，稳定围岩、减小地表沉降的主要支护措施是及时、密贴、大刚度、早封闭[1]。及时支护要求开挖后，立即铺设14号50 mm×50 mm铁丝网，喷射60 mm混凝土封闭临空面，架立钢拱架，挂网喷射混凝土；密贴是要求喷射混凝土与围岩不留空隙，流沙层采用铺设铁丝网可增加喷混凝土与砂层的粘结力，确保喷混凝土的厚度，起到封堵流沙的作用；大刚度要求支护刚度大，采用Ⅰ14工字钢钢拱架，榀距50 cm，拱架间用内外交错间距80 cm φ22钢筋连接+两层φ8钢筋网片；早封闭是控制围岩变形，减小地面沉降的主要措施，进尺按50 cm控制，台阶间距2 m～3 m为宜，及早封闭成环。电力隧道超前支护图见图1。

3.3 实施效果

按照确定的工程方案，首先进行地面、地下管线截留抽排，其次加密井点降水，间距10 m～15 m，进行小功率抽排，3号工作竖井电力隧道底板处打设纵向排水管进行疏排，经过一段时间后，暗挖顺利进洞，隧道顺利贯通。

4 结语

1)隧道埋置在土岩交界面，地下水无法降至工作面以下，大功率抽排易造成流沙现象，联合使用注浆小导管，加密井点、纵向深孔疏水，方案行之有效。

2)含水细砂层，采用以超前注浆小导管为主，密插钢筋(类似插板法)为辅的地层预支护方式，为初衬赢得了时间。

3)临空面首先铺设铁丝网，确保喷混凝土与砂层密贴，喷射厚度至关重要，密榀钢拱架+钢筋网片+喷射混凝土对防止流砂、涌砂、拱顶塌陷非常有效。

[1] 王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2] 李迎春.富水砂层大跨度平顶浅埋暗挖隧道施工技术[J].国防交通工程与技术,2007(4):61-63.

[3] 南 琛,张民庆.饱和动态含水砂层浅埋暗挖隧道施工中的注浆技术[J].世界隧道,2000(1):14-18.

[4] 张民庆.TSS型注浆管及其注浆技术的研究及应用[J].铁道工程学报,2000,6(2):15-17.

[5] 施仲衡.浅埋暗挖法设计理论论述[J].现代隧道技术,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

刘继忠(1973- )，男，硕士，工程师

U455

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