081李赟箱涵防渗处理及下穿箱涵段区间隧道施工探讨.docx
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081李赟箱涵防渗处理及下穿箱涵段区间隧道施工探讨
箱涵防渗处理及下穿箱涵段
区间隧道施工探讨
（隧道工）
论
文
姓名：
李赟
单位：
中铁隧道集团二处有限公司
箱涵防渗处理及下穿箱涵段
区间隧道施工探讨
李赟
中铁隧道集团二处有限公司青岛地铁03标
摘要：
本文从施工方法及流程、箱涵防渗方案的比选、施工时的注意事项、区间隧道下穿箱涵的施工这四个方面，有箱涵时区间隧道施工中的施工方法进行了论述。
在隧道施工建设过程中，解决好箱涵防渗问题并解决好区间经过箱涵的施工方法，是确保隧道工程质量、从根本上消除隧道病害和增加隧道寿命的重要环节，而解决好区间隧道和箱涵的关系是隧道工程成功的关键。
关键词：
箱涵防渗区间隧道
前言：
随着地铁建设的快速发展，地铁在城市建设中得到了长足的发展，随着地铁地理位置复杂化，地铁与城市原有建筑及箱涵、管线之间的关系处理尤为突出，本文就深圳留仙大道的西丽站至左、右线盾构吊出井之间范围内箱涵防渗水及区间经过箱涵施工方法提出简单的看法。
1、排水箱涵现状、存在风险分析
1.1排水箱涵现状
根据现场踏勘结果并结合调查的其他资料，排水箱涵为矩形结构，内设隔墙，将箱涵分为两个洞室。
该箱涵全宽为8.4m，高1.6m，底板和顶板为现浇混凝土，两侧边墙及中隔墙为砖砌结构，用水泥砂浆抹面。
通过现场踏勘等工作发现，该段地面大部分为厚度不一的杂填土层，存在不均匀沉降现象，已造成了箱涵边墙存在少量裂缝。
根据隧道及箱涵埋深，算得右线标准段隧道拱顶距箱涵底板最近距离为15.0m，1号风道拱顶至箱涵底板为8.5m。
由于排水箱涵为雨水涵，加之目前深圳正处于雨季，降水量充沛，箱涵内存在长流水，在大雨或者暴雨天气，通常处于满水状态，存在较大的水压。
1.2箱涵存在风险分析
1.2.1、由于留仙大道在该范围内基本无其他雨水管线，留仙大道向西数公里范围内的雨水均通过该箱涵汇集后排入沙河。
而处于区间隧道上方、对本工程施工存在较大威胁的一段属于排水箱涵的下游，因此大雨或者暴雨期间，该段箱涵不但处于满水状态，还将存在水压。
1.2.2、由于西丽车站采用明挖法施工，已对沿留仙大道铺设的箱涵进行了改移，新旧箱涵交接口即位于一号风道与双联拱隧道交叉口上方，新旧箱涵之间不可避免的存在施工缝隙，渗漏现象相对严重，对沉降反映明显；风道拱顶至箱涵管底距离为10m，中间地层主要为沙层和粘土层。
除风道采用8部CRD法施工外，还要在其侧墙分别破洞门进行双联拱区间隧道的施工，对风道拱顶地层的累计扰动次数将接近20次，其最终累计沉降量很难控制在允许范围内。
如沉降过大导致箱涵破裂漏水，后果将非常严重。
1.2.3、地铁施工不可避免的会出现沉降现象，根据目前监测数据，洞内沉降反映至地面的时间最快在1天左右；加之隧道所穿越地层为强风化花岗岩夹片麻岩，遇水变软流化，拱顶沉降较难控制。
地层不均匀沉降后，极易引起箱涵侧墙裂缝漏水，如遇到雨天箱涵内处于满水状态时，存在水压的雨水有可能顺裂隙风化裂隙涌入隧道，造成严重后果。
1.2.4、沿线有众多雨水支管要汇入箱涵内，根据经验，管道接口处不可避免的存在接缝，从而造成渗漏水。
综上所述，为保证西大区间矿山法施工段开挖过程中区间隧道、排水箱涵、周边管线及周边道路交通等多方面的安全，必须对排水暗渠采取相应的技术处理措施，并在洞内增加防沉抗陷措施。
2箱涵防渗方案比选
由于排水箱涵大部分位于留仙大道路中和路边的绿化带下方，因此通过占用部分绿地施作工作井的方式，对箱涵进行处理。
处理方式以减少东暗渠渗漏水对施工的影响为主，主要方法有：
施作钢筋混凝土内衬、铺设钢板或者铺设防水材料为主。
三种施工方案对比如下：
2.1、铺设内衬：
主要是由施工人员进入箱涵内进行清淤、绑扎钢筋、支设模版、浇注混凝土等方法在东暗渠内部施作一个钢筋混凝土内衬的方式。
其优点是能满足箱涵防渗要求的同时还能够大大加强箱涵本身的结构强度，而从根本上解决箱涵存在裂缝渗漏和抗沉陷能力差等问题；缺点是施工难度较大，施工周期长，投资较高。
2.2、铺设钢板：
主要是由施工人员进入箱涵进行清淤、钢板铺设、钢板焊接等方法在箱涵边墙及底板施工一个刚性过水通道的方式。
其优点是能较好的满足防渗要求的同时还能够较好的加强箱涵本身的强度；缺点是施工难度较大，施工周期较长，焊接质量要求高，经济成本高，而且钢板的倒运等工序较为困难。
2.3、铺设特种防水材料：
主要是由施工人员进入箱涵进行清淤、防水材料铺设、架立骨架等方法在箱涵边墙及底板施工一个柔性过水通道的方式。
其优点是施工工艺简单，施工时间少，人员在暗渠内操作时间较短，风险较低；缺点是耐久性较差，不能加强暗渠自身强度。
综合考虑各个方面因素，本着以减少箱涵对区间暗挖施工影响的主导思想，并综合考虑经济、便捷、施工风险低等方面因素，采取铺设柔性防水帆布的措施进行防渗漏处理，总计312米。
3箱涵保护施工技术方案
在区间隧道开挖支护过程中，箱涵的保护主要从隧道内技术措施、箱涵内防渗处理和地表补偿注浆三个方面进行，以确保箱涵在隧道开挖期间的安全。
3.1隧道内技术措施
3.1.1加强超前地质预报
采用超前小导管和超前探孔的方法进行超前地质探测，超前小导管是按照设计要求打设的注浆导管，目的是注浆加固地层和小范围探测前方地质，超前探孔探测是通过自制的洛阳铲在掌子面前方不同位置打孔，通过对铲头带出的土壤结构和包含物的辨别，判断前方地质情况和有无地下结构物情况；
根据水文地质情况及地面调查判断附近污水（给水）管有无漏水现象及渗漏水的大小等。
常见的洛阳铲呈半圆筒形，长20至40厘米，直径5至20厘米，装上有韧性的杆。
探测孔呈梅花型布置，纵向间距为2m，每个探测孔深度为5m，每开挖2m对前方地质进行一次探测，要始终保持对前方地质3m的探测长度。
3.1.2加强超前支护
超前支护对保证暗挖施工安全具有决定性意义。
在进行箱涵段施工时，采用加密超前导管措施，环线间距由30cm变为15cm；每2循环打设一排，注水泥、水玻璃双液浆作加固地层处理。
必要时在开挖前全断面排设超前注浆管，梅花型布设，注浆管采用TSS注浆管、管长L＝3m、间距0.5*0.5m，每2米为一循环，注水泥、水玻璃双液浆加固正洞掌子面土体，防止正面土体遇水滑塌，排管中包含两根5m长的超前水囊探察管，每3米排设一次，注浆时封闭掌子面，避免浆液从掌子面冒出，同时避免注浆压力太大造成掌子面塌方，注浆压力为0.2～0.3Mpa。
拱顶及掌子面注浆均以稳定岩层为目的，因此注浆参数可根据现场实际情况及时进行调整。
3.1.3加强初支背后回填注浆
及时回填注浆填充初支与土体之间的空隙，对于控制土体的变形沉降和初支结构由于基础扰动造成整体沉降极为有利。
初支背后回填注浆采用全方位回填方案，每3m设置一组回填注浆管，环向间距1.5m，采用TSS注浆管，钢管长度在1.5m～2.0m之间。
回填注浆紧跟成环初支进行，采用砂浆泵每3m回填注浆一次，浆液材料为纯水泥浆。
施工过程中由于回填注浆要求紧跟初支结构进行，注浆时必须严格控制注浆压力在0.2～0.5Mpa之间，如浆液扩散效果不理想，可采取加密回填管的措施进行处理，不得提高注浆压力，防止结构变形。
根据施工沉降监测情况，回填注浆在施工过程中有可能需要反复进行，当开挖和回填注浆发生矛盾时，开挖施工给回填注浆让路。
3.1.4加强监测量控
加强洞内和地表的监控量测工作，发现异常及时反馈，采取相应措施确保施工安全。
根据施工监测情况如发现地表沉降较大，为保证行车安全和扩散地面车辆动载冲击对掌子面土体的影响，在沉降地面覆盖2cm厚的钢板。
3.2箱涵内防渗处理
3.2.1总体施工工艺流程
图4-1箱涵防渗处理总体施工流程图
3.2.2箱涵防渗施工
计划在箱涵经过的绿地内打开三个施工工作井（具体位置见附图）进行箱涵内防渗处理，具体施工步骤如下：
3.2.2.1、施工准备
工作井分布在留仙大道沿线，施工时必须设置临时施工围档。
临时围档长10m，宽5m。
在查明地下管线及地下构筑物后确定井位进行临时围档施工。
3.2.2.2、施作工作井
由于工作井不但应用于防渗施工，还必须保证施工过程中的日常维护，使用时间较长，而留仙大道及其沿线管线众多，不宜采用锚喷支护形式，因此工作井初支采用钢筋混凝土现浇与砌砖相结合的方式。
工作井在保证施工人员通过的同时还必须保证防渗材料的顺利通过，所以工作井的平面内净空尺寸为6×3m（即每个箱涵洞室开洞尺寸均为3x3m），深度根据工作井所在位置箱涵埋深确定。
箱涵现浇顶板混凝土厚度较薄、含筋量少，其上有较厚的覆土，为了确保箱涵顶板开洞范围内的结构安全，在完全破开工作井前，必须首先打开一口井进行通风或压入式通风，待箱涵内有毒气体排出后，再派工人下到箱涵内施工工钢门式支架加固顶板，具体见下图：
以上工作完成并验收合格后，才允许打开工作井进入箱涵内进行下步工序施工。
3.2.2.3、铺设导流管
在箱涵左右两个洞室内分别铺设两根导流管，导流管采用ф600的PVC管，每段长度为2m，每段之间采用PVC套管连接，每段次铺设的长度为24m。
3.2.2.4、截流和清淤
待导流管铺设完毕后，用沙袋在导流管两端对暗渠进行截流，使暗渠内的污水通过导流管排放，而导流管范围内的暗渠处于无流水作业状态。
然后采用污水泵将导流管范围内的残留水抽走。
最后，人工清理箱涵内淤泥至结构面，并从工作井内将淤泥提升至地面运至指定存碴场。
3.2.2.5、铺设防水帆布
在基本无水作业的箱涵内铺设防水帆布，防水帆布采用定制长度、宽度，一次铺设成型，帆布沿暗渠流向方向的两端采用粘扣＋防水胶连接，防水帆布与暗渠壁的连接采用铁环加膨胀螺栓连接。
并在防水帆布的搭接口铺设宽度为1m，厚度10cm的混凝土层，以确保接口的密贴和牢靠。
3.2.2.6、架设刚性骨架
刚性骨架为矩形断面，四边分别位于矩形暗渠的四个角，沿箱涵流水方向设置，每个刚性骨架的间距为15－20m，刚性骨架采用洞外制作洞内连接的方式固定，角钢之间采用螺栓连接，角钢与箱涵的连接采用膨胀螺栓连接。
如箱涵侧壁有支管接入，则防水帆布应深入支管内，以确保抗渗效果，具体见下图。
3.2.2.7、铺设钢板封闭工作井
工作井的作用时间较长，在防渗处理完毕后，还要作为施工过程中的日常维护所以工作井采用铺设钢板的方式进行封闭，同时预留一个标准井盖的位置采用标准井盖封闭。
封闭用钢板与地面平齐。
3.2.2.8、工作井封闭完成后清理场地，拆除临时围档、恢复地面。
3.2.2.
9、人工铺设防水帆布施工照片
照片3：
工人正在铺设防水帆布
照片4：
铺设完成后的效果照片
3.3地表跟踪补偿注浆
在区间隧道隧道开挖过程中，做好对雨水箱涵的沉降监测，当发现有明显沉降或者累计沉降值超过5mm时，在箱涵两侧及管底不定期压注水泥浆（注浆压力控制值为0.5Mpa）对地层进行补偿注浆，以减少地层沉降对箱涵的影响。
补偿注浆管采用袖阀管，沿箱涵布设间距为5m，管头打入箱涵下4m，管长则由箱涵不同位置的埋深计算确定。
具体见下图：
雨水箱涵地表注浆加固示意图
注浆参数：
3.3.1注浆压力应根据地层致密程度决定，同时压力不应过高，一般不超过0.5Mpa，以防止浆液扩散至地下管线内；
3.3.2采用水泥浆液，初压0.2～0.3Mpa，终压0.5Mpa并持续10分钟，压力下降值小于0.1Mpa；
3.3.3注浆速度：
30～50L/min；
3.3.4注浆扩散半径为0.6m；
3.3.5拌制浆液的水泥一般情况下采用42.5级普通硅酸盐水泥，必要时采用超细水泥；
4安全保证措施
4.1、考虑到箱涵内可能存有毒害气体，在施工前必须向箱涵内进行通风，空气质量经检验合格后，方可进入暗渠内进行作业。
4.2、在防渗处理施工期间，通风工作24小时不间断进行，若通风机出现故障等情况停止通风时，所有施工人员必须撤离。
4.3、施工现场禁止明火、严禁抽烟，必须严格遵守劳动纪律，施工人员进入施工场地一律正确佩戴安全帽，穿戴统一工作服，佩带工作牌，穿拖鞋及衣冠不整者严禁进入施工场地。
4.4、严格执行倒班制度，施作工人在箱涵内施工2小时后必须回到地面休息，由另外一班工人进入暗渠内进行施作。
4.5、建立下井工作及箱涵施工人员登记制度，所有进入箱涵施工人员在施工前后必须进行登记，确保人员不遗留在箱涵内。
4.6、对施工中可能遇到的各种管线，先探明后施工，并作好地下管线抢修预案。
妥善保护各类地下管线，确保城市公共设施的安全。
4.7、建立健全班前讲话制度，上班前对本工班施工人员进行安全质量教育，提高施工人员的安全质量意识。
4.8、严禁向工作井内抛扔杂物，吊斗下严禁站人，进入施工场地必须佩带安全帽。
4.9、所有施工人员必须穿戴防水服，佩戴防毒面具，系安全绳。
4.10、所有施工材料不得从工作井上丢掷，必须用专用吊斗进行材料上下运输。
4.11、吊放吊斗时，上下要有统一的信号，有专人指挥，下部人员要避在安全处，吊斗上粘有泥块需铲除时，应将吊斗放在地上铲除，严禁将吊斗悬空铲泥；在吊斗施工时，司机要认真操作，严禁吊斗撞击支护结构或防护平台。
4.12、夜间施工必须有充足的照明。
4.13、电动葫芦使用过程中不允许超额定负荷起吊、不允许吊钩下站人、不允许斜吊平拉、不允许骤然反车、不允许限位器作开关使用、不允许起吊重物过久空悬。
4.14、密切关注天气变化，遇有大雨或者暴雨等恶劣天气时，应停止施工，并撤出箱涵内所有设备和材料，疏通排水通道。
待天气晴朗，箱涵流水下降后再进行施工。
5、结束语
箱涵防渗及区间过箱涵的技术在地铁施工中处于至关重要的地位，它是确保地铁工程质量、从根本上消除地铁隧道病害和增加地铁隧道寿命的重要环节。
因此，对箱涵防渗及区间过箱涵的技术的应用进行研究和探讨具有重大的现实意义。
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