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岩土研究院

沉管隧道的基础注浆

334 2022-04-29 09:16:35

工程概况

宁波港甬江隧道位于距宁波市老区 17km 再江下游,是 329 国道镇海与北仑的沟通工程,北端在镇海张鉴矸出口,与镇海~骆驼、宁波、杭州相接,南端在北仑区江南乡。与新建江南公路相接,直通北仑港和小港经济开发区,见圈 10-15。

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雨江隧道是北仑港深水码头的配套项目。它建成后可从根本上改变甬江下游有史以来长期隔江相望。陆路交通受阻的局面,形成了甬江流城内陆交通新的网络。使上海、江苏、安徽、江西、杭州等省、市至北仑港及舟山地区的过往客货车辆不必绕道宁波市区,并便329 国道缩短 21km。它的建成可大大的改善宁波市区交通拥挤阻塞的状况。促进小巷经济开发区发展,起到了北仑港物资集散的功能,为舟山市普陀山旅游事业的发展创造更为有利的条件。

本渡越工程于1985年1月 30 日通过了来用沉管法施工的可行性报告,又于1985 年11 月 4 日通过了该工程的初步设计。鉴于当时用沉管法建造水底过江隧道在我国大陆尚属首次,缺乏经验和资料,为了在技术上更完整可靠,施工上更经济可行。增加了技术设计阶段,并于1986年8月 3日审查通过。

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方案设计

沉管隧道的技术关键很多,其中有混凝土管段的制作、浮运、沉放、接头防水、基础处理等。由于沉管隧道的基础所承受的荷载较低,所以,通常只作一般的处理,用砂或碎石作为垫层就能满足使用要求。当沉管管段沉放就位后。其自重与浮力差不多平衡。其有效重量只不过是沉管中的压重,一般在5~10kN/m²间。问题的关键是在沉管与下部土体或垫层之间不能有淤泥的夹层,特别是含泥量较大的水域非常容易地在沉管与下部基础之间形成淤泥夹层,这样就会使沉管管段产生不均匀沉降,其后果往往是非常严重的。香淮东线的沉管隧道就是由于清淤不彻底引起管段的接头差异沉降。从而发生严重温水现象。目前,世界各国都根据各自的地质条件和国家的具体情况选择不同的沉管管段的基础处理方法。从统计资料来看,选用喷砂或砂流法较多。如果照搬国外的经验当然是一条捷径,但是由于国情不一样,技术实力也不一样,更主要的是我国的沉管法隧道还在起步阶段,一次投资设备以后是否能多次利用等都还是未知数。所以,在甬江隧道的沉管管段基础处理中,决定选取国内有条件的、遣价也比较经济的、技术先进的方法—压浆法作为雨江隧道管段的基础处理方案。

压浆法是从隧道内部,用专用的注浆泵,经预埋在管段底板上的压注孔,向管段与下部碎石层之间的空隙中压入以砂为主体的浆液,见图 10-17所示。

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施工方法

一、注浆孔的结构与注浆工艺

在水底下进行注浆充填不同于陆地上。浆液压出去所遇到的是具有一定流速的江水,很容易被稀释,如果注浆的工艺上不考虑这个因素,则会导致注浆后固结体强度大为降低,且密实程度也同样会大大降低。二、埋管式注浆法

经过仔细地研究,在甬江隧道基础处理中,采用一种埋管式注浆法。其原理是∶在注人砂浆时。先将注浆管用力压到管段与碎石基础之间空隙的底部,最好能触到碎石层再进行压注。这样,浆液自下而上流动扩散。最前面的浆液与流动的江水有所接触。而后续的浆液是与被稀释的浆液接触,就形成了一个浓度梯度。愈是接近注浆管区域的浆液浓度越高,基本接近原来注人时的浓度,固结后,其强度与密实度等都能符合设计要求。

埋管式注人法有以下特点∶

1.注浆管预埋时缩在管段内,对管段的运输、沉放没有影响;

2.注浆时,注浆管压入初时接触管段下部的碎石垫层,可以测得管段与碎石之间空隙的实际尺寸,这样既能对碎石层的平整情况有一定的了解。 又可根据所测的间隙大小预测注入砂浆的注浆量;

3.注浆管压入后。浆液从下而上扩散。浆液的固结体强建好。密实性能可以保证,从模拟试验中可以看到注浆的固结体与管段底部接触密贴。甚至钢制的模拟管段防锈漆都被粘结在固结体上。

4.经过一段时间注浆后,再压人的注浆管很可能会触及到先前注入的砂浆沉淀物或固结体,这时,管段与原来碎石之间空隙就会发生变化,同时可以知道浆液扩散的情况,也是对先前注浆效果的检测。

三、注浆孔的封堵

如果注浆密实,则注浆孔会自然封堵,但是由于浆液凝固过程中可能会有收缩,从而产生渗漏现象,所以必需加以封堵,方法如下;

1.预制特殊的 821遇水膨胀材料作止水塞,在注浆完毕后,塞入注浆孔内。

2.在每个注浆孔注浆完毕后,再注入少量的聚氨酯化学浆液进行封堵。

质量检验

沉管法施工管段经注入砂浆处理后效果怎样?如何检测?这是一个重要的问题,也是比较难解决的问题。

当然,最终效果的检测可以通过管段的下沉量来鉴定,但到使用后再发觉基础处理质量有问题,再来补救就为时已晚,会带来许多的麻烦和不良影响。故采用下列方法;

1.详细记录注浆量和注浆压力,并在注入的同时一定要仔细测量管段的沉降变化。从这些数据可以分析出注浆的效果。

2.在注浆时。可以将周围的几个注浆孔阀门稍稍打开一下,从流出来的水中可以观察是否有浆液存在,以便及时推测浆液扩散的动态情况。

3.因这次采用埋管式注人法,可以根据注浆压入的深度。及时作出底部的高程图。再根据所统计与测得的数据作出浆液的分布图,了解注浆的动态变化。

4.在注浆孔间,预先埋设探测孔,用静力触探的方法探测注浆层的厚度和密实度。

5.在预制管段时,埋设压力盒,可以通过测定压力的变化来预测浆液的分体情况和浆液是否与管段底部密实。

6.在注人孔的邻近孔上接装高精度压力表,以便在注入过程中,及时了解周围的压力变化。