4全風化富水花崗巖隧底井點降水施工工法

1、<p>　　全風化富水花崗巖隧底井點降水施工工法</p><p>　　中鐵十二局集團有限公司</p><p><b>　　王 亮</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　廈深鐵路梁山隧道出口多處出現(xiàn)全風化富水花崗巖，隧底混凝土施工時，經(jīng)常遭遇因全風化富水花

2、崗巖失穩(wěn)而導致仰拱模板垮塌，因此，仰拱施工前必須對隧底全風化富水花崗巖采取一定的加固措施，使其具備一定的自穩(wěn)性后方可進行后續(xù)工序的施工。通常采取的加固措施是分段超前預注漿。超前預注漿一般要先進行封堵墻的施工，再布設注漿孔進行逐孔注漿。作為隧底混凝土施工的輔助措施，超前預注漿占用的時間長，消耗大量的人力物力，同時先前施工的封堵墻在后續(xù)的施工中也要作為臨時措施給予拆除，增加了施工成本。中鐵十二局集團第四工程有限公司經(jīng)過現(xiàn)場調研，反復比較論證

3、，確定選用井點降水進行隧底加固，取得了較好的應用效果，經(jīng)濟、社會效益顯著，經(jīng)總結形成本工法。</p><p><b>　　2工法特點</b></p><p>　　2.1采用本工法可降低全風化圍巖含水率、改變圍巖力學性質、增加隧底安全性，減少或避免隧底巖體滑移造成拱腳坍塌，減少對周邊環(huán)境的不利影響，確保施工安全。</p><p>　　2.2采用本

4、工法施工干擾小，不影響其他工序施工。</p><p>　　2.3本工法可操作性強、簡便宜行，經(jīng)濟有效。</p><p>　　2.4集水裝置采用PVC及鐵絲網(wǎng)自制，拆裝簡便，降水效果好。</p><p>　　2.5降水效率較高，可加快施工速度。</p><p>　　2.6可將水引至指定地點排放，不污染環(huán)境，有利于環(huán)保。</p>&

5、lt;p><b>　　3.適用范圍</b></p><p>　　3.1本工法適用于鐵路、公路隧道及其他地下工程滲透性差的強、全風化地質加固。</p><p>　　3.2本工法適用于隧道全風化隧底的加固處理。</p><p><b>　　4工藝原理</b></p><p>　　在隧道底部采用高壓

6、水射流沖出深度不小于大直徑濾管長度的孔，將大直徑濾管放入孔中，大直徑管的外徑上包裹濾網(wǎng)，將底蓋安裝在大直徑管底端，大直徑管另一端與變徑接頭連接，通過變徑接頭向大直徑管內腔插入小直徑抽水芯管，小直徑抽水芯管外端與自吸水泵連接，自吸水泵出水口與小直徑排水管連接，自吸水泵在大直徑管內腔產(chǎn)生負壓，地下水在負壓作用下匯集到大直徑管內腔后由水泵抽出，從而將隧底圍巖中的地下水位降至隧底開挖線以下，增強隧底圍巖自穩(wěn)性，為隧道仰拱施工創(chuàng)造有利條件。<

7、;/p><p>　　5施工工藝流程及操作要點</p><p><b>　　5.1施工工藝</b></p><p>　　施工工藝流程見圖5.1。</p><p>　　5.1 井點降水工藝流程圖</p><p><b>　　5.2操作要點</b></p><p&g

8、t;<b>　　5.2.1施工準備</b></p><p>　　檢查設備連接處是否緊密，三角架是否架設牢固。檢查電機是否受潮，工具是否齊全；常用的材料、工器具、電線、保險絲等是否備足。</p><p><b>　　5.2.2井點布置</b></p><p>　　在隧底施工中存在多種工序施工，所以井點的布置，需要選好適當?shù)奈?/p>

9、置，以免引起工序之間的沖突而影響施工。富水段井點的位置選擇必須以不影響其他工序施工為前提，井點的位置設在拱墻側1米處（井點布置見圖5.2.2）。通過對富水情況的了解，確定設置井點的數(shù)量，并通過測量放樣，定出井點的位置，因洞內施工條件有限，同一側井點用小直徑PVC管連接，形成一個整體。如水量過大時，可以適當加密井點。在隧底正式降排水前，要先進行井點降排水試驗，在取得經(jīng)驗參數(shù)后展開施工</p><p><b&g

10、t;　　5.2.3井點施工</b></p><p>　　采用水力沖孔成井，將簡易井架移到井點位置，將套管水槍對準井點位置，啟動高壓水泵，水壓控制在0.4～0.8MPa，在水槍高壓水射流沖擊下套管開始下沉，并不斷地升降套管與水槍，套管落距在1000mm之內，沖擊孔的成孔直徑應達到200～250mm，以便安裝井管，沖孔深至少比濾管深0.5m，以防止沖擊套管提升拔出時部分巖體塌落后，孔底標高滿足井管底部設計

11、標高。鑿孔沖擊管上下移動時應保持垂直，這樣才能使井點降水井壁保持垂直。</p><p>　　圖5.2.2 井點布置平面圖</p><p>　　5.2.4安裝降水裝置</p><p>　　1降水裝置由底蓋，變徑接頭，大直徑打孔PVC管、細鐵絲濾網(wǎng)、小直徑PVC抽水芯管、自吸水泵、小直徑PVC排水管等部分組成（如圖5.2.3-1）。</p><p&

12、gt;<b>　　2集水裝置</b></p><p>　　大直徑PVC管壁開有直徑1～5毫米的不少于20個進水孔。將細鐵絲濾網(wǎng)裹在大直徑打孔PVC管的外側，將底蓋安裝在大直徑打孔PVC管的外側底部，將變徑接頭、小直徑PVC抽水芯管與大直徑打孔PVC管按照圖5.2.3-2所示進行連接，組成集水裝置；井點孔施工到位后拔出射水管，將集水裝置插入孔中，集水裝置與孔壁之間填滿粗砂，井口采用粘土封口。&

13、lt;/p><p>　　圖5.2.3-1降水裝置示意圖</p><p><b>　　I-I剖面</b></p><p>　　圖5.2.3-2集水裝置示意圖</p><p>　　3將集水裝置頂部周圍的土體壓實。</p><p>　　4將抽水芯管、自吸水泵、排水管依次密封連接。</p>&l

14、t;p>　　5水泵安裝完成后進行試抽，檢查是否有嚴重漏氣現(xiàn)象，如有漏氣對連接處進行檢查，并進行密封處理。</p><p><b>　　5.2.5試抽</b></p><p>　　完成后安置好電纜電路線，并將排水管路引至排水溝內。 </p><p><b>　　5.2.6連續(xù)抽水</b></p><

15、p>　　進行抽水，并進行記錄及設備巡查。</p><p>　　5.2.7抽水效果檢查</p><p>　　為了觀測降水深度是否達到施工要求的降水深度，在隧底基坑中心設置一個觀測井點，以便于通過觀測井點測量水位。</p><p><b>　　5.2.8隧底開挖</b></p><p>　　在水位降至要求高度時，進行隧

16、底施工，隧底施工過程中降水不能停止，在隧底開挖及混凝土澆筑施工結束且混凝土達到初凝后，可以停止井點降水，并封堵井點</p><p><b>　　6材料與設備</b></p><p><b>　　6.1材料</b></p><p>　　本工法采用的材料見表6.1。</p><p>　　表6.1

17、 材 料</p><p><b>　　6.2設備</b></p><p>　　本工法采用的機具設備見表6.2。</p><p>　　表6.2 機具設備 </p><p><b>　　7質量控制</b></p><p><b>　　7.1質量標準</b&

18、gt;</p><p>　　7.1.1沖孔時，沖孔孔徑不得大于300mm，沖孔深度比井管低0.5m，沖孔沖到設計標高后，將沖水管上提1.0m，再沖一遍后成孔；</p><p>　　7.1.2下管時井點管居中沉設須保持垂直，偏斜不大于5°,回填瀝料為粗砂，回填瀝料時要四周均勻、到位，不能過快，防止局部脫空。</p><p><b>　　7.2質量措

19、施</b></p><p>　　7.2.1井點降水設備進場，在埋設井管之前，必須逐根檢查井管，發(fā)現(xiàn)損壞，立即更換，保證濾網(wǎng)完整無缺。井管埋設之前，用布頭或麻絲塞住管口，以免埋設時雜物掉入管內。</p><p>　　7.2.2加強成井過程質量控制，填砂要及時、到位、足量。</p><p>　　7.2.3加強設備的運轉維護，對井點降水設備及時觀察、及時維護，

20、要保持降水過程的連續(xù)性。</p><p>　　7.2.4監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的管理應及時準確。</p><p>　　7.2.5井點布設結束后必需在48小時內運轉，先進行試抽水，如無漏氣、漏水，無淤塞現(xiàn)象后,方可正式使用。</p><p>　　7.2.6在仰拱混凝土沒達到強度前，必須保持井點降水連續(xù)，否則會前功盡棄。</p><p><b>

21、　　8安全措施</b></p><p>　　8.1沖孔前對地下障礙物應予以排除，沖孔作業(yè)的三角支架要牢固支護穩(wěn)定，嚴防倒塌造成安全事故。沖孔時其他無關人員要退到安全地帶。</p><p>　　8.2吊沖管的滑輪要安裝牢固，繩索要經(jīng)常檢查。</p><p>　　8.3沖孔溝槽上要鋪設跳板便于人員站立或行走，以防人員跌入溝內。</p><

22、p>　　8.4各機電設備應由專人看管，電氣必須一機一閘，嚴格接地、接零和安漏電保護器，水泵和部件檢修時必須切斷電源，嚴禁帶電作業(yè)。</p><p><b>　　9環(huán)保措施</b></p><p>　　9.1作業(yè)現(xiàn)場保持清潔整齊，材料工具按規(guī)劃圖布設；</p><p>　　9.2抽出的水排放到指定的地方，不得隨意排放；</p>

23、<p>　　9.3提高工作效率，降低電力損耗，減少油污排放。</p><p><b>　　10 效益分析</b></p><p><b>　　10.1經(jīng)濟效益</b></p><p>　　本工法與超前注漿相比，施工工藝簡單，成本低，省時省力，可快速、高效排除隧底全風化富水花崗巖中的地下水，增強隧底全風化富水花崗

24、巖自穩(wěn)性，在廈深鐵路客運專線梁山隧道全風化富水花崗巖隧底施工中，采用超前預注漿施工效率為1班組6天施工3m，采用本工法后施工效率為1班組2天施工3m，功效提高3倍以上。以梁山隧道L11斷層富水段隧底施工為例，按照注漿方案需要工期為37天，采用井點降水，用12天完成，工期提前25天。采用注漿加固方案，隧底注漿1米，需要消耗水泥大約60袋，約1638元，人工費約2500元，加上其他消耗類，合計：6550元/m左右，采用本工法施工，只需投入水

25、泵、小型材料，加上人工費每延米施工費用約650元，與注漿相比，每米可節(jié)約5900元。</p><p><b>　　10.2社會效益</b></p><p>　　（1）采用本工法確保了全風化富水花崗巖段隧底的施工安全，抽出的水可排至指定地點，施工文明，對周圍環(huán)境無污染。</p><p>　　（2）本工法工序之間干擾小，不影響隧道前方正常施工及附近

26、居民企業(yè)的正常生活和生產(chǎn)，為不良地質隧道施工積累了經(jīng)驗，提供了參考。</p><p><b>　　11 應用實例</b></p><p><b>　　廈深鐵路梁山隧道</b></p><p><b>　　11.1工程概況</b></p><p>　　梁山隧道位于福建省漳州市境內

27、，隧道全長9888m。隧道范圍屬低山地貌，地形起伏較大，相對高差200～400m，洞身最大埋深680m。</p><p>　　梁山隧道出口至2#斜井為4400米，段內地表水主要為水渠水，水流及水量不定。地下水主要為第四系孔隙水及基巖裂隙水兩大類，在斷層帶附近局部富集，可能發(fā)生涌水地質災害。開工以來揭示的地質條件復雜多變，已施工段及補充勘察資料揭示，全隧發(fā)育明顯規(guī)模的斷層及破碎帶達19處，呈點狀或帶狀出現(xiàn)。其中，梁

28、山隧道出口多段圍巖全風化嚴重程度。</p><p>　　梁山隧道出口自2008年3月15日開始施工，截止于2010年10月24日竣工。</p><p>　　11.2應用效果及存在的問題</p><p>　　2010年7月梁山隧道出口施工到達L11斷層處，L11斷層為全風化富水花崗巖，圍巖級別V級，該段長20米，仰拱底設計標高在內軌頂下2.9m，仰拱開挖深度超過了2m