浅埋暗挖法新建电力电缆隧道施工工艺
一、 概述
浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。在城镇软弱围岩地层中,在浅埋条件下修建地下工程,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以格栅(或其他钢结构)和喷锚作为初期支护手段的一种新的工艺。
传统的地下电缆通道建设分为开挖施工和非开挖施工两类。开挖施工例如隧道、排管等工艺,需临时占用较大地表空间。目前面临着三大难题:一是城市道路交通拥挤,占路、掘路手续难办理;二是新建电缆隧道通过小区业主及个体商户门前索赔价款太高,难以协调解决;三是浅层地下热力、自来水、通信光缆等各种管线相互交叉,错综复杂,无法开挖施工。非开挖施工例如顶管、牵引拖管等工艺,虽然减小了占地面积,为施工带来了较大便利,但仍存在难以克服的缺点。顶管、拖管工艺只能建设直线路径,不能灵活转向,遇到构筑物基础时难以避开。顶管施工还需保证与构筑物基础一定的安全距离,否则可能导致构筑物坍塌;牵引拖管路径在纵向上为弧形结构,给电缆敷设带来很大不便,同时也不利于电缆线路的检修,更不能满足电缆散热、安全距离等安全运行条件。
为突破现有电力电缆隧道建设施工工艺限制,降低特殊地段的施工难度和工程造价,借鉴国内地铁工程施工工艺,创新地将浅埋暗挖法引入到电力隧道建设中来,应用效果显著。 二、总体施工原则
暗挖隧道施工过程中应严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针,切实做到信息化施工。现场监控量测是监视围岩稳定、判断隧道支护结构是否合理、施工方法是否正确的重要手段,也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件,应贯穿施工的全过程,通道量测数据的分析处理,掌握围岩稳定性的变化规律,调整支护结构参数。 三、主要施工工艺 (1)、注浆加固
进行浅埋暗挖隧道施工前须进行地质勘探,以确定土质是否适合暗挖,以及暗挖时的土体加固措施。一般来说,暗挖掘进前,需沿拱顶打入超前小导管,向
拟开挖土体周围注入改性水玻璃浆液,以提高土体的自稳定性。注浆示意图如下:
注浆加固示意图
隧道开挖采用循环掘进,每循环开挖前,沿拱顶打入小导管注浆,导管外偏 8-10 度(随现场情况确定),使浆液在土体中呈放射状前进。每 12m 一个施工段,开挖采用 8 米为一个开挖循环段(每段开挖时预留 4 米左右止浆盘),即采用注浆—开挖—注浆的循环方式进行注浆直至顺利贯通。每段纵向搭接 2m,孔深 12m,直径为Φ46mm,孔中心距为 500mm,形成固化土拱棚。注浆压力为 0.3~0.5MPa,浆液配比可根据现场情况调整。
注浆施工完,土体达到一定强度再进行隧道开挖。隧道加固区域从外围到中心进行施工。在每次注浆前都要喷射砼封堵掌子面,注浆施工完毕后再破除进行隧道开挖,如此反复直至注浆施工过完存水段。由于注浆时的压力较大,所以掌子面的封堵厚度不能小于 200mm 厚,并在上下拱部挂φ8@10×10cm 钢筋网,如果土质自稳能力差,则需加设水平格栅(间距 500mm)挂网封堵。 (2)、初衬施工
喷射混凝土初衬是暗挖掘进时主要的力学支撑,其内部环形钢结构,如下图所示:
初衬环形钢结构图
初衬钢筋结构分为四部分,分别是上拱架、左右两个立墙拱架以及底部的闭环钢筋,四部分之间焊接牢固。接头主筋之间用同型号钢筋焊接,同时用螺栓将焊接在主筋上的三角铁紧固,提高承载力。
土体注浆稳固后,即可沿设计路径展开主体掘进工作,挖掘工具视土质情况而定,一般采用风镐人工开挖。如下图所示:
隧道暗挖示意图
首先进行上台阶土方开挖。上台阶即拱顶部分,开挖土方时需留核心土,以防坍塌。每掘进 0.6 米时安装上拱架,两榀拱架之间挂钢格栅,并进行混凝土锚喷。当上台阶进尺1.5 倍洞径时,开挖下台阶。下台阶开挖时亦需留核心土,每掘进 0.6 米安装立墙拱架。焊接上拱架、立墙拱架、地面封闭钢筋,并连接纵向钢筋、挂钢筋格栅,然后喷射墙体及仰拱,形成封闭环形初衬结构。
台阶式暗挖
支设上拱架及挂钢格栅
上拱架与立墙拱架焊接 连接纵向钢筋、挂钢格栅
喷射混凝土作业分段分片进行。喷射作业自下而上,先喷格栅钢架与拱壁间隙部分,后喷两钢架之间部分;喷射混凝土分层进行,一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定,拱部为 5cm~6cm,边墙为 7cm~10cm,后喷一层在先喷一层凝固后进行,喷射时自下而上,即先墙脚后墙顶,先拱脚后拱顶,避免死角,料束呈螺旋旋转轨迹运动,一圈压半圈,纵向按蛇形喷射,每次蛇形喷射长度为 50mm。详见图示如下:
混凝土喷射示意图
(3):防水施工
初衬完成后施做卷材防水层。除在初衬喷射混凝土掺加防水剂外,在初衬与二衬结构之间做衬砌防水,结构渗水时需先进行堵漏再做卷材防水。在隧道底部纵向铺设防水卷材,立墙和拱部环向铺设。
施工时,首先清理、平整初衬表面,然后铺设防水卷材。卷材搭接宽度不小于 200mm,水泥钉固定(水泥钉固定时应保持定钉部位在搭接范围内),防止立面防水卷材下滑、移位。搭接采用热风枪加热搭接边后直接搭接,热风枪火焰不宜过大,加热使卷材面沥青胶稍稍熔化即可,防止烧穿烧坏卷材层。卷材铺好、固定完毕,即可进行二衬钢筋绑扎。