隧道流沙地段施工技术

　　内容摘要：本文主要针对隧道流沙地段的施工特点，对隧道施工中的技术进行分析与阐述。提出了“吹沙法”的工艺，可有效调整塌方体，确保混凝土的灌注质量。
　　关键词：隧道；流沙地段；吹沙法
　　
　　在隧道工程施工中，由于受到地质地貌、空间等因素的影响，与其他施工相比，具有较大难度，存在施工时间长、工艺复杂等特点。在隧道开挖的过程中，尤其注重塌方的预防工作，这也是隧道施工的重点与难点。因为一旦隧道发生塌方事故，除了耗费大量的人力、财力、物力，影响整个工程的工期与质量，严重情况甚至造成人身威胁或财产损失。因此，加强隧道流沙地段的施工技术，是保障隧道施工安全、降低成本、提高工程质量的关键所在。
　　1、 隧道流沙地段预防塌方的原则
　　经过大量的施工实践表明，在隧道流沙地段施工应遵循几大原则，可有效预防塌方问题：
　　（1） 先排放水。对于地下水活跃的地段，应根据“截、排、引、堵”的综合治理方法加强注意；
　　（2） 短线挖进。在通过流沙地段时，应注重掌握尺寸，尽量缩短掌子面和周围岩面在外暴露的时间，尽量做到“短开挖、快开挖、浅钻孔、短进尺”。
　　（3） 弱化爆破。在流沙地段中，应尽量少装药，实行“弱爆破”，主要应用“预裂爆破”、“光面爆破”、“钻设防振孔爆破”等方法，尽量避免周边围岩的内部扰动作用，减少松动，以保护已经完成的支护。
　　（4） 快速支护。在不稳定的岩层中，主要遵循“强支护、快支护、速封闭”等施工原则，支护的衬砌应紧接掌子面，有效控制围岩的变形，提高施工效率与施工质量。
　　2、 隧道流沙地段施工的参数确定
　　（1） 根据实际施工的地质情况，参考设计专家意见，观测流沙地段施工中的沉降情况，一般踩采用吹沙法的厚度为15m，混凝土的灌注厚度则保持3m以上。
　　（2） 施工掘进中的操作。一般采用50的超前小导管，长度约4-5m，间距为30cm。每间隔1.5m为一个循环，且预留空间为3m。
　　（3） 施工流程：首先，做好施工前的准备工作，将其中多余的流沙清除，而对流入隧道中的堆体积实行反压封闭；其次，在下一道工序中向已经形成拱壳的拱架中进行吹沙、回填，并做好后期检测工作，确保吹沙的检测质量。最后，采取间歇式分层回填方式灌注混凝土，当其凝固强度达到约为70%以上时，可采取短进尺掘进并进行支护拱架。
　　（4） 吹沙施工。充分应用施工设备提高工作效率与工作质量，例如在施工现场使用喷射机将沙子送到空腔内，再通过喷射机的射程，将沙布在空腔底部布满，只需预留一定的沉降量即可。在施工过程中，可以将喷射头伸入到出口位置，以提高散播沙的面积，并在小范围内实行喷射角的改变。在喷射中使用的沙，应选择含水量少的河沙，提前备好所有材料，避免工作中的短缺而影响进度。为了避免出现吹沙的死角，而造成沙粒无法布满，可选择功率较小的水泵向孔道中注水，利用水的流动性带动沙子运动，这样即可让沙粒充满整个空腔的底部。
　　当完成吹沙工作后，应马上进行混凝土施工，且不能拖延过长时间。利用吹沙管中预埋的125混凝土泵送管，计算出预埋管的倾角与长度。为了确保混凝土的流动性，一般选择一级配c20进行“拱后回填”工作。在整个混凝土的浇筑过程中，应确保混凝土的充足运输，利用间歇式泵送混凝土。如果混凝土的浇筑已经满足一定高度与厚度，两侧钢管中会有渗透混凝土，此时表明已经达到要求的厚度。
　　（5） 超前支护施工。首先，选用直径约为50mm、长4-5m的超前小导管，导管距离端头约1m的位置钻孔，间距为20cm，以能实现仰角深入到吹沙层的中部为宜，管段以圆锥形最佳；其次，在注浆中，采取水泥-水玻璃的双液灌浆模式，水灰比约为0.8-1范围内，水玻璃则为45be-50be。
　　3、 开挖与支护工艺
　　3.1台阶法
　　由于隧道中的沙流动性较强，因此在开挖时，不能直接全断面开挖，而是所有的施工工序应尽量减少对围岩的影响。通过台阶法，先挖掘上半部，且每环的进尺控制在0.5m范围内，在开挖上半部的过程中，将花管打入到渗水位置，以排放地下水，不能封堵处理。对流沙渗漏的位置，应使用稻草或者管棚进行封堵，可以上沙中的渗水从稻草缝隙中流出，而较大的颗粒则会被管棚封堵。根据流沙地段的涌水特点，应将台阶长度控制在3-5m范围内。
　　3.2拱部的横向与纵向支护
　　一方面，由于施工过程中的超前导管难以实现在同一个平面上，因此当开挖拱部后，就可能有流沙渗漏现象，或者由于管棚无法承受流沙体的挤压力与垂直压力，造成了拱部的位移或者沉降等现象。随着上部开挖的不断深入，应及时在第二环、第三环或者第四环进行超前管棚，直到超前管棚进入到非流沙层为止，此时可承受来自流沙体的挤压力与垂直压力，同时及时封堵流沙，引排渗水。另一方面，当拱部的短进尺开挖后，并实现了超前管棚支护，此时横向成为支撑流沙体挤压力与垂直压力的重要部分，应及时强化拱架或者钢格栅的横向支撑，并挂设钢筋网并喷射砼支护。通过测量，科学掌握其沉降、水平位移等情况，保证拱部的支撑力。
　　3.3下部的台阶施工
　　由于流沙的自稳力较差，经过横向、纵向支护后，可对其下半部进行“短进尺、强支护”的施工，且每一步进尺控制约为0.5m左右。为了确保拱部的支撑效果，下半部开挖应采取左右两侧分别挖护的方法，也就是先挖进左侧或者右侧的下半部，并按照要求进行挂网、焊接下半部的型钢或者喷射砼、钢格栅、打设锚杆等步骤，再进行另一侧的下半部施工。
　　3.4加强底板支撑
　　流沙自身的承载能力差，因此设计二期支护断面之前，应先完成基底的换填工作，同时设计横向钢拱架并浇筑底板的仰拱砼，确保拱部、底板及边墙可在二期支护断面之外形成一层封闭圈，防止外水内渗或者内水外渗，以避免由围岩挤压力或者沉降、变形等问题，提高施工质量与施工安全。
　　4、 科学的灌浆操作工序
　　（1） 确定钻孔位置，应避免在注浆过程中出现盲区现象；
　　（2） 钻孔的就位：在专业技术人员的指导下，适当调整钻杆垂直度，在指定位置确定钻机。当孔位对准后，不得随意移动或起降。
　　（3） 钻孔。当在第一个孔进行施工时，应降低速度，以掌握地层情况，并确定实际地层条件对钻孔参数的适应力，同时钻孔孔径应小于注浆管的外径。另外，在钻孔过程中应注意观察溢水情况，如果大量出水，应及时停止钻孔，并分析原因。
　　（4） 打管与试水。一是利用导向装置打管，注意查看带孔眼的注浆管情况，确保孔眼的畅通；二是采取泵试水，确保浆液的顺利流入，并以此作为渗透的参考系数。
　　（5） 注浆工作。在注浆过程中，应采取从小到大的压力变化过程。严格控制注浆的压力与浆量，如果压力上升加快或者地面出现溢浆现象，则需停止注浆，并及时查明原因，采取解决措施。
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