浅埋暗挖隧洞穿越防渗墙施工技术.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 16 期 2023 年 8 月Vol.54 No.16 Aug.20232006浅埋暗挖隧洞穿越防渗墙施工技术高德存，张笑林（北京清河水利建设集团有限公司，100192，北京）摘要：暗挖隧洞穿越建筑物时，地质发生变化，围岩应力释放，扰动范围变大，如果没有采取对应措施，容易对原有建筑物功能造成破坏，同时隧洞本身易发生坍塌事故，因此穿越建筑物时施工安全是关键。以南水北调中线工程向永定河生态补水工程为例，提供了一种暗挖隧洞穿越防渗墙施工工法，可以在保证施工安全的同时保持原建筑功能。关键词：浅埋暗挖；隧洞；穿越防渗墙；中图分类号：TV 672+.1 文献标志码：B 文章编号：1000-4726(2023)16-2006-03CONSTRUCTION METHOD FOR SHALLOW BURIED UNDERCUT TUNNELS THROUGH IMPERMEABLE WALLSGAO De-cun,ZHANG Xiao-lin(Beijing Qinghe Water Conservancy Construction Group Co.,Ltd.,100192,Beijing,China)Abstract:When a shallow buried undercut tunnel crosses a building,the geology changes,the surrounding rock stresses are released and the scope of disturbance becomes larger,which can easily cause damage to the original building function if no corresponding measures are taken,while the tunnel itself is prone to collapse accidents,so construction safety is key when crossing a building.This paper provided an example of the ecological water replenishment project of the South-North Water Transfer Project to the Yongding River,provided a method of construction of a concealed tunnel through an impermeable wall,which ensured construction safety while maintaining the function of the original building.Keywords:shallow buried undercut;tunnel;through impermeable wall1 工程概况1.1 穿堤管涵南水北调中线工程向永定河生态补水通过新建大宁水库中堤穿堤管涵，将大宁水库与永定河连通。同时新建连通管道，实现从大宁调压池退水涵取水，向永定河生态补水的功能。其中，穿堤管涵总长160 m，采用浅埋暗挖内衬钢管方案。浅埋暗挖隧洞初期支护开挖洞径 4.3 m，洞顶 180 范围内打设小导管进行超前注浆，小导管长 1.7 m。每榀钢格栅间距0.5 m，采用喷射混凝土，厚 0.3 m，成洞洞径 3.7 m。初期支护施工完成后内衬 D 3 000 钢管，钢管壁厚20 mm。管道与初期支护之间填充自密实混凝土，厚0.35 m。浅埋暗挖段标准截面结构如图 1 所示。1.2 中堤防渗墙穿越段大宁水库中堤采用砂卵石筑堤，堤身为复式截面。堤顶高程 63.600 m，堤顶宽约 90 m。大宁水现状地面 54.50063.600浅埋暗挖隧洞中心线钢管限位支座46.75045.895 42 mm 锁脚钢管 L=2.5 m 每榀 2 根，壁厚 5 mm喷射混凝土；聚乙烯低发泡闭孔泡沫塑料板厚 20 mm；自密实混凝土；D 3 000 钢管，水泥砂浆内防腐厚 18 mn 25 mm 超前注浆小导管 L=1.7 m（顶拱 180范围）环向间距 300 mm，水平向间距 500 mm，倾斜 20 28核心土D=3 0002 1502 1505 60015 128120.03 0003003003503504 300图 1 浅埋暗挖段标准截面结构库侧采用浆砌石护坡，坡比13，散水底高程54.500 m。永定河侧坡比1 4.5，在60.000 m高程设一处斜道，宽1.9 m，斜道以上采用植草散水，斜道以下采用现浇C 25钢筋混凝土板散水，板厚0.15 m。混凝土板散水底高程为47.200 m，末段设浆砌石挡墙，收稿日期：20230705作者简介：高德存（1987），男，北京市人，工程师，e-mail:.2023 年 8 月2007墙底高程45.000 m。中堤的防渗墙位置位于中堤堤顶偏大宁水库一侧，距离中堤库区侧堤顶边线45 m，墙底进入弱风化基岩，防渗墙为塑性混凝土墙体，墙厚0.8 m，轴线长3 359 m。大宁水库防渗墙及中堤散水布置示意如图2所示。永定河C25 现浇混凝土板厚 15063.60060.00061.00060.000现状滩地浆砌石挡墙43 70013 5001 90090 00030 00035 00054.50022 00048.000防渗墙厚 0.8 m堤顶交通路现状堤顶浆砌石散水厚 500大宁水库图 2 大宁水库防渗墙及中堤散水布置示意1.3 穿堤管涵与防渗墙位置关系大宁水库防渗墙位于中堤内，距右岸肩 5 m，采用塑性混凝土，厚 0.8 m，距离穿堤管涵起点处19.16 m，如图 3 所示。现状绿地中堤路139.12 m大宁水库中堤路右岸散水大宁水库中堤路右岸散水穿堤管涵终点穿堤管涵起点穿堤管涵路由现状防渗墙19.16 m图 3 防渗墙和穿堤管涵关系位置平面示意2 水文地质2.1 水文气象本工程位于北京市房山区，流域内气温日变化及年变化较大。多年平均气温为 11.8。极端最低气温为 21.7，极端最高气温为 39.8。最大冻土深度达 0.68 m，多年平均冻土深度为 0.49 m。穿堤管涵进洞口位于大宁水库中堤路内右岸散水上，大宁水库内水位高程为 48.000 m，经过工程施工降水后大宁水库内水位高程降至 45.000 m。施工前通过查询地勘资料并打设水位观测井，确定地下水位最高为 45.0 m，不影响工程施工。出口洞脸位于大宁水库中堤路内左岸散水上，紧邻永定河，施工区域处地势较高，无地表水，中堤路下设有防渗墙，大宁水库库区内河水无法渗流至永定河，不影响施工。2.2 工程地质大宁水库中堤堤身为人工填筑堤防，总体密实程度为中密 密实，但其填筑材料、密实度具有不均一特性。基岩上覆第层卵砾石层，含漂石，漂石粒径一般为 2530 cm，大者达 50 cm，偶遇大漂石；卵砾石层夹有分布不均匀的砂层透镜体，槽孔孔壁相对不易稳定；卵砾石层颗粒级配、粒径大小有差异。基岩中砾岩的砾石粒径一般为 26 cm，大者可达 15 cm，成分以岩浆岩为主。大宁水库中堤堤防砂砾料填土厚度为 10 m 左右，其中上部 56 m 为碎石填土，下部为细砂填土。现状堤顶高程 63.600 m，穿堤管涵设计中心高程48.25047.390 m。穿越中堤段采用浅埋暗挖施工方式，围岩主要为卵砾石，初步分类为 V 类。围岩颗粒间结构性较弱，围岩自稳能力较差，开挖后易坍塌失稳。特别是出口段，洞顶围岩为细砂，围岩稳定影响洞身洞顶稳定，应根据结构、埋深、地面环境、开挖面稳定性等控制要求及地层结构，采用合理安全的开挖方案，做好围岩支护和加固保护工作，保证施工安全，使地面沉降或隆起达到控制要求，另外应注意卵砾石中漂石对施工的影响。同时应加强对围护结构位移的监测，发现不良地质现象及时采取应急措施。3 施工设计浅埋暗挖隧洞穿越防渗墙时采用先扩挖再反挖的方式。在暗挖至防渗墙前 2.0 m 时，调整超前灌浆管打入角度，防止超前小导管对防渗墙造成破坏。在防渗墙的上游进行扩挖，扩挖的洞径逐渐增大，到达防渗墙时最大至 4.9 m；水钻破除防渗墙，破除的面积为隧洞二次衬砌的面积；防渗墙下游扩挖，扩挖的长度与上游相同，扩挖的洞径最大至隧洞初期支护洞 径；防渗墙下游反挖，使下游反挖部位沿防渗墙对称于上游扩挖部位。开挖完成后在防渗墙内侧及外侧粘贴止水条，用于防水止渗。4 施工工艺4.1 防渗墙上游扩挖在防渗墙的上游进行扩挖，扩挖的长度为3.5 m，隧洞二次衬砌洞径保持不变，为 3.7 m，隧洞初期支护洞径由 4.3 m 渐变为 4.9 m。上游扩挖格栅的格栅间距为 0.5 m，在每榀上游扩挖格栅位置安装小导管，小导管倾斜角度为 20，接近防渗墙时，小导管的倾斜角度调整为 90，具体如图 4 所示。4.2 防渗墙破除在防渗墙画出水钻开挖轮廓线，复核需要进行切割的标线位置，确认位置无误后，采用水钻进行分段切割，破除的面积为隧洞二次衬砌的面积。水钻切割分为 5 块：上部切割时进行小块切割，分为 4 块；下部的半圆形部位最后进行整体切割，具体如图5所示。高德存，等：浅埋暗挖隧洞穿越防渗墙施工技术建 筑 技 术第 54 卷第 16 期2008防渗墙上游扩挖段标准段4 9004 3003 7003 50080020300300图 4 防渗墙上游扩挖3 700图 5 防渗墙破除4.3 防渗墙下游扩挖防渗墙下游扩挖的长度与上游相同，扩挖的洞径从 3.7 m 至隧洞初期支护洞径 4.3 m，扩挖部位至隧洞初期支护洞径后，继续保持隧洞一衬洞径不变开挖 1 m，然后挂钢筋网片并喷射混凝土封闭掌子面，具体如图 6 所示。上游扩挖完成段3 700下游扩挖段标准段3 50080020204 300防渗墙图 6 防渗墙下游扩挖4.4 防渗墙下游反挖防渗墙下游段反挖部位起点为下游扩挖部位的终点，反挖长度与防渗墙上游扩挖长度相同，洞径逐渐增大，到达防渗墙时最大至 4.9 m，与上游扩挖部位对称；在反挖过程中，对下游扩挖格栅进行破除，在洞径变动时，拆除一榀下游扩挖格栅，同时架设一榀上游扩挖格栅，具体如图 7 所示。4.5 防渗墙粘贴止水条防渗墙粘贴止水条，用于防水止渗。侧壁及防渗上游扩挖完成段3 700下游反挖段3 5008002054 3004 900防渗墙图 7 防渗墙下游反挖墙内壁设置凹槽，在凹槽中放置遇水膨胀胶条，侧壁各2条，内壁3条。凹槽尺寸为30 mm15 mm，遇水膨胀胶条尺寸为30 mm30 mm，遇水膨胀胶条一半嵌入防渗墙，一半外露，具体如图8所示。800防渗墙3030 遇水膨胀胶条图 8 防渗墙粘贴止水条5 实施效果穿堤管涵沿洞轴线在堤顶地面共设 4 个监测横截面；截面测点垂直洞轴线布置，横截面布设 7 个监测点。监测点处埋设钢制水准标志，沉降采用精密水准仪量测。穿越防渗墙时，除了对隧洞内加密监测点进行净空收敛及洞顶沉降监测，还在地表防渗墙顶点加设监测点，监测周边建筑物的变形。经对测量数据的分析处理与必要的计算和判断，穿堤管涵与防渗墙沉降均在规范允许范围内，开挖过程中无坍塌事故发生。6 结束语浅埋暗挖隧洞穿越中堤防渗墙时，采用先扩挖再反挖的方式，保证了暗挖隧洞的施工安全，有效解决了防渗墙原有功能丧失的问题，是一种安全的施工方法，这种方法可以为类似暗挖隧洞穿越重要建筑物提供参考。参考文献1 袁兴泽.浅埋隧洞穿越河流暗挖法施工浅析 J.中国水利,2013(1):22,24.2 张昊.北京地铁浅埋暗挖法施工常见问题及对策 J.市政技术,2010,28(6):8688.3 王小林,李冀伟,刘砚鹏.新建隧道下穿施工对既有铁路的影响研究 J.路基工程,2012(6):106109.