淺談隧道施工中花巖殘積土的處理措施

淺談隧道施工中花巖殘積土的處理措施

1風(fēng)化體,質(zhì)地受非均勻風(fēng)化的影響，各地質(zhì)演化帶的花崗巖風(fēng)化體通常發(fā)育球形風(fēng)化體，通常稱為單石。孤石具有質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度高的特點(diǎn),花崗巖殘積層中夾雜大小不一的孤石,其發(fā)育和分布具有隨機(jī)性,基本無規(guī)律可循,孤石的存在對(duì)工程建設(shè)具有非常明顯的不利影響。2電纜隧道概況科翔路電力隧道工程位于廣州市科學(xué)城,屬南網(wǎng)新辦公樓鄰近220kV線路遷改工程,基本沿科翔路向東、東北方向建設(shè)。電力隧道起點(diǎn)位于220kV科城變電站,途徑科城站東側(cè)新建的220kV電纜終端場(chǎng)A,向南穿越至科翔路路中,至科翔路東側(cè)新建電纜終端場(chǎng)B止,全長2088m。電纜隧道共分科城站內(nèi)段、主體隧道段及穿越烏涌段,主要采用明挖法建設(shè),穿越烏涌段及科珠路路口采用頂管法施工,頂管段總長282m,橫跨科翔路管線密集處采用暗挖法施工,暗挖段總長25m,其余全部為明挖隧道,明挖隧道(含中間工作井)全長1850m。明挖隧道埋深大部分約6~7m,橫跨神舟路隧道埋深約7.5m,橫跨科珠路段隧道埋深約9.0m,烏涌?jī)蓚?cè)基坑深度為7.0~14.7m,隧道截面3.1m×3.5m。頂管隧道截面為外徑f4.1m的環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),隧道內(nèi)凈空為DN3.5m,頂面埋深為涌底以下6m。3沖積層和殘積層本工程勘察深度范圍所揭露的地層自上而下依次為第四系人工堆積層(Q4ml)、沖積層(Q4al)、坡積層(Q4dl)、殘積層(Q4el)和燕山期風(fēng)化花崗巖(Pz)。⑴第四系人工填土層(Q4ml):分為4個(gè)亞層,即〈1-1〉粘性素填土,〈1-2〉中粗砂素填土,〈1-3〉壓實(shí)粘性素填土和〈1-4〉壓實(shí)中粗砂填土;⑵第四系沖積層(Q4al):分為5個(gè)亞層,即〈2-1〉淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,〈2-2〉粉質(zhì)粘土,〈2-2A〉中砂,〈2-2B〉粉質(zhì)粘土,〈2-3〉粉砂,〈2-4〉中粗砂和〈2-5〉礫砂;⑶第四系坡積層(Q4dl):〈3〉粉質(zhì)粘土;⑷第四系殘積層(Q4el):分為〈4〉砂質(zhì)粘性土和〈4A〉微風(fēng)化花崗巖(孤石),孤石的天然單軸極限抗壓強(qiáng)度為95.95~106.3MPa;⑸燕山期風(fēng)化花崗巖(g5):分為〈5-1〉全風(fēng)化花崗巖和〈5-2〉強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。地質(zhì)剖面圖(局部)如圖1,可見ZK73、ZK75就揭示有孤石存在(如圖2)。4單石處理措施4.1頂管段孤石內(nèi)部挖掘頂管工具頭頂進(jìn)過程中遇到直徑50cm以上、強(qiáng)度25MPa以上的孤石時(shí)將難以頂進(jìn),故一般在遇到孤石的地方不宜采取頂管法施工。本工程頂管共有2段,一段為過河涌段,一段為過科珠路段,根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,過河涌段砂層較厚,隧道結(jié)構(gòu)位于〈2-3〉粉砂、〈2-4〉中粗砂層中,不存在孤石,但不排除有河堤施工時(shí)填石等障礙物;而過科珠路隧道結(jié)構(gòu)位于砂層和粉質(zhì)粘土及全內(nèi)化層中,部分揭露有孤石。由于頂進(jìn)過程中遇到孤石難以處理,頂管段對(duì)孤石應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘查,以避開孤石。探查方法主要有水平定向鉆探勘查和地質(zhì)鉆孔勘查,其中后者主要采用地質(zhì)鉆機(jī)在頂管段和工作井范圍內(nèi)進(jìn)行鉆孔勘查,鉆孔采用梅花形布置,間距2~3m。水平定向鉆探勘查采用5點(diǎn)式水平鉆探方案,探孔布置如圖3。經(jīng)過勘查,過河涌段未發(fā)現(xiàn)有孤石及其它障礙物,過科珠路段則發(fā)現(xiàn)有孤石,對(duì)頂管長度作了調(diào)整,并將頂管接收井布置在大孤石處,采取類似大直徑人工挖孔樁形式,工作井采用8.8m×9.9m微拱形單孔斷面,井深約13.8m,分1m節(jié)往下開挖,采用注漿錨管輔助加強(qiáng)措施。工作井邊開挖邊鑿除或爆破進(jìn)行處理,減少對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)孤石帶來的影響,施工效率較高,施工現(xiàn)場(chǎng)(如圖4)。雖然頂管段經(jīng)過比較詳細(xì)的勘查,可以排除大的孤石,但還是有一些直徑較小的。本工程頂管隧道頂進(jìn)過程中還是碰到有一處孤石,通過打設(shè)鋼板樁圍護(hù),開挖清除孤石后回填繼續(xù)頂進(jìn),如圖5。4.2孤石的預(yù)處理本工程暗挖段較短,只有25m,未遇到較大的孤石,相對(duì)其它施工工藝,暗挖施工遇到的孤石相對(duì)較簡(jiǎn)單,直接采用人工鑿除或靜力爆破清除進(jìn)行處理。對(duì)于超前小導(dǎo)管加固范圍的孤石,影響小導(dǎo)管施工的,對(duì)土體在地面采用攪拌樁或旋噴樁進(jìn)行加固后,再進(jìn)行隧道開挖,開挖至孤石處,鑿出侵入隧道范圍內(nèi)孤石。4.3隧道頂頂鋼支撐破碎由于本電力隧道工程基坑開挖深度不大,根據(jù)孤石的埋藏深度采取了不同處理措施。在圍護(hù)樁(墻)施工過程中遇到孤石時(shí),孤石深度在3m以下的直接開挖清除,深度超過3.0m的,圍護(hù)樁直接終孔,在后期土方開挖時(shí)采取加強(qiáng)支撐處理。⑴孤石深度超過基底時(shí),在隧道頂板上0.3m處增加1道I32a型鋼支撐(雙拼),間距3.0m。在主體結(jié)構(gòu)施工完成后拆除鋼支撐,如圖6a;⑵孤石底埋深剛超過基坑深度時(shí),在隧道頂板上0.3m處增加1道I32a型鋼支撐(雙拼),間距3.0m。侵入基坑部分的孤石人工破除,在隧道主體結(jié)構(gòu)施工完成后拆除鋼支撐,如圖6b;⑶孤石位于基坑開挖深度范圍內(nèi)時(shí),在隧道頂板上0.30m處和孤石中部處各增加1道I32a型鋼支撐(雙拼),間距為3.0m;侵入基坑部分的孤石人工破除。孤石底到基坑底段的基坑采取掛網(wǎng)噴錨支護(hù)。孤石中部處的鋼支撐在結(jié)構(gòu)底板施工完成后拆除,頂板上0.3m處鋼支撐在主體結(jié)構(gòu)施工完成后拆除,如圖6c?；油练介_挖時(shí)若遇到孤石,可直接采用人工鑿除或靜力爆破清除進(jìn)行處理。5提前發(fā)現(xiàn)和處理孤石通過本工程的施工實(shí)踐,我們得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì):⑴在花崗巖殘積土層中進(jìn)行地下工程施工,一定要預(yù)先考慮至孤石可能對(duì)工程帶來的影響,否則將影響到工