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    关键词:摆喷墙,三管旋喷桩,钢花管桩,土体加固   1 工程概况    本矿山法工程为天河客运站—华师站区间北段矿山法土建工程(支YDK+645.80~支YDK0+728.118),长度82.318m;地面高程为23.75m~24.83m,隧道埋深7m~7.8m

    隧道为双线单洞矿山法隧道,有两种断面,即A型断面、B型断面,其中A型断面长约47.238m,B型断面长约33.776m

    A型断面开挖尺寸宽×高=12.900m×9.308m,B型断面开挖尺寸宽×高=14.700m×10.007m,两种断面之间采用错台变换

    本段隧道北端与天河客运站连接,南端与盾构始发井连接,地面上方有北环高速公路的元岗特大桥桥墩基础和广汕公路,其中北环高速元岗特大桥第51号桥基有六个桥墩位于隧道斜正上方,穿过桥基的隧道断面毛洞宽为12.9m的暗挖双线单洞隧道,隧道顶至条形基础底距离约为3.82m;广汕公路共12个车道,进出城各6车道, 交通 繁忙,人车流量大;地下管线较多,埋置深浅不一

       2 地质情况    天河客运站至华师站区间北段矿山法隧道穿过花岗岩残积土层,隧道顶部为淤泥质土和砂层

    砂层为主要含水层,透水性强

    根据地质钻孔资料及始发井开挖揭露的地层情况知,杂填土:厚度3m~3.2m;淤泥质土:厚度为2.1m~2.6m;冲积—洪积砂层:厚度为2m~3m;砂质粘性土:厚度为6.6m~12.8m;5H-2砾质粘性土:厚度为6.6m~9.5m;全风化花岗岩:厚度为4.5m~8.3m;强风化花岗岩:厚度为7.5m~13.7m;微风化花岗岩:厚度为1.7m~2.4m

    属花岗岩风化残积层区,其主要地层为花岗风化残积土和花岗岩风化带,遇水易软化崩解

    地下水位较高,地面下1.5m为常水位,地震烈度为7度

       3 工程技术、难点 分析     1)地层中因道路施工,管线施工、迁改等原因,遗留许多松散、虚空土体,且长期受水浸泡,已完全呈流态存在,给施工造成极大难度

    2)该线路段地下水丰富

    隧道结构范围内管线渗漏水、居民排水沟内的积水等水源导致地下水补给不断,止水和降水施工难以隔断外来水系和排出上层滞水,且本场地存在深厚的花岗岩风化深槽,花岗岩残积土厚度大,且多为砂质粘性土及砾质粘性土,土质的均匀性较差,为隧道主要穿过地层

    花岗岩风化残积土因含砂较多,为相对含水层,且透水性较好,尤其是残积土层遇水易软化,水浸泡易发生崩解和流砂,造成地表下沉,甚至塌方

    3)隧道为双线隧道,跨度较大,开挖断面大,围岩软弱

    隧道拱部处在砂层或软弱土层,整个隧道位于遇水易软化、崩解的花岗岩残积土中,围岩类别为Ⅰ,Ⅱ类

    隧道为双线隧道,跨度较大,开挖断面大,围岩软弱,整个隧道采用双侧壁导坑,CRD法工艺施工, 分部多、跨度大,施工中应力转换频繁,对围岩造成多次扰动,对地表路面和特大桥基础 影响 较大

    4)该隧道所处地理环境特殊,跨越元岗立交桥、广汕路和十余道给排水、通信及煤气等管线;在施工时容易由于地表沉降而引起路面、桥基础、地下管线的破坏

       4 主要施工措施和施工工艺   4.1 总体思路    1)施工前对地表、元岗特大桥以及地下管线进行加固处理,改良受影响的周围土层,以提高其抵抗不均匀沉降所造成的破坏能力

    采取摆喷墙的止水帷幕、采用旋喷桩和钢花管桩对地表进行加固,以及对元岗特大桥做临时加固和基础托换处理

    2)在隧道开挖工作中采取措施,尽可能控制隧道开挖引起的地表下沉

    4.2 主要施工工艺    1)地面摆喷墙加固管线

    本区间隧道探明的地下管线较多,走向错综复杂

    为保证地表的管线安全,现对管线周边土体进行摆喷墙施工

    加固管线下方土体,以防隧道开挖后地表下沉所造成的管线破坏

    摆喷孔布置间距1m,各喷射体之间形成120°夹角连接

    摆喷墙采用三重管高压定喷,喷射角度120°,喷嘴作25°往复摆动,喷射墙体厚度约200mm,各喷射固结体之间竖向交叉搭接10cm~20cm,形成连续封闭的止水墙体

    2)地表旋喷桩和钢花管桩加固土体

    根据进洞前的开挖表明,该段的围岩自稳能力差,透水力强,施工期间又正值南方多雨季节,地表径流量大,渗透量大,地层软弱,对围岩土体起到较强的软化作用,极易形成坍塌涌流甚至冒顶的恶劣后果,针对此种情况采用地表旋喷桩和钢花管桩注浆加固开挖土体

    其施工工艺:在地表设置旋喷桩固结隧道轮廓线部位的砂层,在旋喷桩桩径1m,旋喷范围为自隧道轮廓线外4m到隧道拱顶下1.5m,避开管线加固区,沿隧道开挖轮廓线两侧各设两排间距700mm的旋喷桩,桩长到隧道仰反拱下1m;在隧道轮廓线内设间距纵900mm横900mm的旋喷桩,梅花形布置,每纵向3m向下打设4根,在左右导洞的两根深度伸到仰拱下1m,在中导洞的两根深度伸到临时仰拱下1m

    由于本区间隧道A断面横穿整个元岗特大桥,地表被元岗特大桥所占据,无法进行旋喷桩加固

    因此,决定在元岗桥下的隧道上方进行地表钢化注浆处理

    孔采用地质钻机进行钻孔,安设42注浆导管进行注浆,孔深在隧道两侧导洞深入仰拱下1m,中导洞深入临时仰拱下1m;钢花管尾端做成尖状;除上部5m外均钻花孔,花孔间距10cm,直径5mm,呈梅花形布置

    注浆前先用高压水或稀的液浆疏通注浆通道,再压注水泥浆进行固结

    3)元岗特大桥基础托换

    本隧道贯穿条形桥基下部,隧道拱部为砂层、淤泥质土层,当隧道开挖到该桥基时,由于土层应力变化将 影响 到桥基,造成大桥出现沉降,甚至出现隧道塌方, 大桥塌陷的安全事故

    综上确定采用桩基托换工法,经过力系转换,将条基受力通过托换梁传递到桩基上,形成新的大桥支承体系

    托换结构体系主要分为永久托换结构和临时托换结构

    永久托换结构采用地下两条托换主梁(TL1-2000×3000mm)、6条托换次梁(TL2-2200×1500mm)、6根桩基承载结构

    托换桩为冲孔灌注桩,托换桩桩径有1.8m,1.5m,1.2m三种,桩边离暗挖隧道毛洞边0.5m,桩深43m~49m不等

    临时托换结构共设24根临时支柱(600mm×500mm),2根一组共12组,每组临时支柱设一根临时转换托梁(500mm×1000mm),每根临时转换托梁上设1台250t千斤顶和2处(600mm×500mm)钢支垫

        通过临时转换托梁上的若干个千斤顶将桥主梁协调顶起,转换放到钢支垫上,使原桥柱卸载,临时托换结构承载,形成临时支承体系

    通过24处钢支垫将梁上荷载转换到托换主梁上,将桥墩柱同条基切断,凿除桥墩柱下部混凝土1.5m,使之露出钢筋并与托换次梁钢筋联合绑扎,重新浇筑混凝土形成新的支承体系,待托换次梁强度达到标准后,千斤顶联合协调复顶,落梁至墩柱上,拆除临时结构整个托换结束

       5 监控量测   5.1 监测目的    由于此处开挖断面变大、建筑物现状差,因此,监控量测及信息反馈是本次施工的关键和必备技术,做到当天采集量测数据,当天数据 分析 ,及时反馈指导第二天的施工

    施工期间准确掌握地表、元岗桥、隧道的沉降和收敛情况,及时调整地表及洞内支护参数,保证地表建筑物和隧道施工的安全

       5.2 监测项目    监测项目主要以地表建筑物、地表沉降为主,洞内量测为辅

    过广汕公路和元岗特大桥段隧道共进行了地表下沉、特大桥桩基础沉降、隧道拱顶下沉、隧道净空收敛、初支护混凝土应变力等五项监测 内容

    根据前期现场沉降槽监测图,隧道开挖影响地表沉降范围距离开挖中线10m左右,受隧道开挖影响最大的一般是中线位置

    地表沉降监测点沿隧道开挖中心线周边布设,沿开挖方向每隔3m~5m布设一个测点,间距5.0m

    同时在元岗特大桥桥墩上布设倾斜监测点

       5.3 监测管理    因该段区间隧道的特殊性,对监测累计沉降值(最终沉降值)进行阶段性分解,即根据地表及建筑物沉降布点和洞内布点的监测数据,结合注浆检查效果,如发现地表沉降量超出设计阶段限制值时,实施跟踪动态注浆

       6 结语    浅埋暗挖矿山法隧道通过摆喷墙止水帷幕、旋喷和钢花管桩地表加固、以及对元岗特大桥做临时加固和基础托换处理等一系列施工技术措施,使特殊条件下浅埋暗挖隧道,施工技术更加丰富、成熟,保证施工生产的顺利进行

        参考  文献 :   【1】关宝树.隧道工程施工要点集【M】.北京:人民 交通 出版社,2003.29-30. 现已在公路与城市道路修建中广泛应用，但仍存在设计年限内发生的早期破损现象

    本文主要从下述4方面研究沥青路面早期破坏： 　　1.1 设计方面 　　中国沥青路面的真正开发、研究及大规模设计、施工，还是近10多年来伴随着高速公路建设而发展起来的

    因此，还有不少设计问题有待研究，再加之近年来公路建设飞速发展，设计施工时间紧迫，设计中调查、研究不够，使得一些沥青路面设计存在诸多不合理，从而导致早期破坏

    根据调查及多年来的工作实践存在设计问题如下：①结构设计不合理

    如基层厚度不够，面层、分层及材料配合比设计不当，面层厚度不合理；②路面、基层、底基层排水设计考虑不周；③路面所处段土质和水文情况与实际出入大，使得路面参数不符合实际；④地基处理设计不合理，使得地基沉降未达到允许的工期后沉降等

     　　1.2 施工方面 　　中国近10年来随着高速公路建设，沥青路面才得以大发展，但因施工队伍经验不足，施工设备不强，再加多数工程施工时间紧，使得由于施工质量而造成路面早期破损的情况较为普遍

    根据调查主要有： 　　1.2.1 软土地基沉降 　　在软土地基上修筑路基，若不加处理失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用，为了保证公路路基的稳定性，必须对公路经过地段的软土进行加固处理，使软土排水固结，使路基的沉降逐渐减小

    中国目前普遍存在工程赶工期、抢进度、搞献礼工程等现象，因此，软土地基处理后，没有足够的时间修筑路面，从而引起路面出现早期的网裂、唧泥、坑洞、纵裂和横裂等破坏

    如据资料记载：京石高速公路涿州段，由于局部路段过去曾经是河道，后淤平，在1992年施工时没有进行处理，在施工过程中，路面全部下沉，当年做完路面底基层后，在该段上填土预压，1993年3月份发现最大下沉量达26cm，路面底基层返工，增加石灰土底基层和二灰碎石基层找平

     　　1.2.2 路基压实度不足 　　路基压实度是路基施工过程中的重要工序，亦是提高路基路面强度与稳定性技术措施之一

    土是三相体，土料为骨架，颗料之间的孔隙为水分和气体所占据，压实的目的在于使土料重新组合、彼此挤紧、孔隙缩小、土的密度提高、形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高

    由于路基压实度不足，会导致公路路面出现纵向裂缝和横向裂缝（局部路段压实不足），据参考资料，沪宁高速公路于1996年通车，1997年春镇江段发生多处纵裂，修补后其裂缝又反射上来，出现新的纵向裂缝

    再者由于局部路段路基压实度不足出现的路面坑洞、横裂多发生在桥头路段，桥台与路基衔接处由于压路机碾压不到位，出现桥头沉陷、桥头跳车等现象

     　　1.2.3 路面基层施工质量低劣 　　由于抢工期、赶进度，造成料源紧缺，原材料质量难以保证，不能按照施工规范的要求施工

    半刚性基层没有合理的龄期，放松对工程质量的控制，使得基层质量低劣，造成基层网裂，反射到面层，面层出现网裂

    水从裂缝下渗到路基中，在行车荷载作用下出现唧泥

    资料显示，京石高速公路，从1994年8月底-10月底，2个月的时间修筑100余km的路面和部分路基

    二灰碎石基层才3天龄期就允许铺筑沥青砼面层，实际施工中有的还小于3天龄期

    面层施工时，重型车辆在上面碾压并转弯，使基层被压坏、松散

    1995年5月，保定段就发生了网裂、唧泥、坑洞等破坏，唧泥为黄色泥浆，这主要是由于基层发生破坏，路基中含水量大，在行车作用下泥浆上冒所致，到6~7月份坑洞严重，1995年进行修补，修补面积占该段总面积的9.1%

     　　2 沥青面层本身的破坏 　　2.1 由于水产生的破坏 　　由沥青面层本身的原因引起路面早期破坏有沥青面层松散、坑洞、泛油等

    沥青面层破坏的一个很重要的原因是水所引起的，沥青面层中水的来源有地面降水和路基中挤上来的水，大气降水渗到沥青面层中而排不出去，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层产生破坏

     　　2.2 沥青面层颗料离析 　　沥青面层集料大，局部粗集料偏多，细集料偏少，不易压实

    矿料与沥青的黏结力小，抗剪强度低，容易出现松散

    局部细集料偏多，粗集料偏少，热稳定性差，容易出现车辙、拥包等破坏

     　　2.3 沥青砼铺装层偏薄 　　在水泥砼桥面上加铺沥青砼铺装层时，有的设计桥面铺装层厚度偏薄，有的厚度小于5 cm，加上基层间不按规定洒布黏层油，黏层油洒布不均匀，在汽车高速行驶时，轮胎后产生真空吸力，这样在行车荷载作用下，容易出现坑洞

     　　2.4 沥青被油溶解 　　在施工过程中由于施工机械在路面上停留而漏油，造成沥青被柴油溶解，使沥青在矿料之间黏绳索力降低，产生剥离、松散、出现坑洞

    因此，施工机械在路面上停留，应在机械下面铺垫塑料薄膜或采取其他防油措施，防止油漏到路面上

     　　2.5 沥青面层的压实度偏低 　　沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性影响非常重要，压实度的大小直接影响着沥青路面的使用质量

     　　3 沥青路面材料方面 　　沥青路面所铺筑沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料，在混合料组成中，由于材料质量的差异和数量的多少，可形成不同的组成结构，表现为不同的物理力学性能

     　　3.1 沥青 　　众所周知，沥青混合料质量的好坏是受沥青结合料影响的，沥青质量的优劣与沥青路面的好坏有密切关系，直接影响到沥青路面的使用性能，由于近10年来公路上的交通量剧增，一般沥青材料的品质已不能满足更重交通的沥青路面结构的需要

    从大量路面结构损坏原因的调查分析来看，路用沥青品质不良是主要原因之一，中国目前生产和最常用的是石油沥青

    石油沥青在道路建筑中使用最广，经合理的组成设计，可以用它在不同地区和不同等级的道路上铺筑各种沥青面层和沥青基层

     　　3.2 矿料 　　矿料质量的好坏质量直接影响到沥青混合料的强度，是沥青路面早期破损的主要因素

    碎石的压碎值、摩耗值不符合要求，或使用酸性矿料，造成沥青混合料的稳定度偏低，引起沥青路面早期的剥落

     　　3.3矿料的级配及空隙率 　　认真选择面层矿料级配非常重要，最主要的指标是混合料的设计空隙和设计空隙率和路面的实际空隙率

     　　4 管理方面 　　近年，中国公路建设为了加强质量控制，制订了一系列法规，推行招投标及监理制度，制订了质量评定标准，加强了政府监理，使施工质量大有改变

    但在一些地方仍存在管理的不足，具体如下：①按基本建设程序办事，前期工作滞后，路面设计方案研究、试验不够；②未严格实行招投标， 　　一些无路面施工经验，无路面施工设备和技术力量的施工队伍承担路面施工，监理也未严格监理；③工期紧迫，搞献礼工程，不能科学地按施工技术规范要求施工；④发生质量问题，不能认真总结经验，严肃对待；⑤施工技术管理，质量管理不严；⑥对采用技术、新工艺、新设备开发研究不够；⑦重建轻养，只管通车献礼，不重视养护管理

    

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