南水北调中线穿黄工程超深竖井施工技术.pdf

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1、万方数据第42卷第8期人民长江V01．42．No．82011年4月YangtzeRiverApr．，2011文章编号：1001—4179(2011)08—0063—07南水北调中线穿黄工程超深竖井施工技术李荣智，仲生星(中铁隧道集团，河南洛阳430010)摘要：南水北调中线穿黄工程北岸竖井修建在高地下水位、透水的黄河漫滩砂层中。竖井深度超过70m。通过对其超深防渗灰浆墙、超深地下连续墙及满堂内衬等施工关键技术的研究，对丰富和完善超深竖井和防渗工程的施工理论、技术具有重要意义。详细介绍了该工程中涉及到的超深灰浆墙、超深地下连续墙、帷幕灌浆等的施工方法及施工要点。竖井施工质量达到了盾构

2、始发及掘进施工要求。其中超深竖井与防渗工程施工技术可供类似工程参考。关键词：灰浆墙；铣槽机；逆作法；超深竖井；穿黄隧洞工程；南水北调中线工程中图法分类号：TV67文献标志码：A1工程慨况南水北调中线穿黄工程的施工竖井分别位于黄河北岸和南岸滩地，按一洞一井布置，具圆形断面，中心相距28m。竖井采取地下连续墙形式，并以满堂内衬加固。按照防洪要求，竖井顶高程为105．6m，其中北岸竖井地下连续墙底高程29m，墙深76．6m，设计墙厚1．4m，施工时由于施工机具限制，墙体实厚1．5m，内衬厚0．8m，竖井内径16．4m。为解决高地下水防渗问题，墙脚设有深入下部黏土岩层的帷幕灌浆，另在墙外1

3、5m处设置防渗灰浆墙，并辅以10口深27．6m的管井降水。详见图l。由于竖井位于黄河河漫滩内，地层主要为砂层，为保证竖井安全，防渗灰浆墙和地下连续墙深度均超过了75m，远远超过了一般连续墙的深度，在国内尚属首次。如何解决超深灰浆墙和地下连续墙施工的技术问题成为南水北调中线穿黄工程的关键技术之一。2工程地质与水文条件2．1地质条件北岸竖井段地质状况为：中上部为Q。中等一强透水的粉细砂、含砾中砂，施工时需采取隔水防渗和固壁措施，下部为Q，壤土层(顶板高程44．2m，厚15m)，可利用其隔断地下水后再行施工。北岸竖井地质纵剖面见图2，各层力学参数见表1。图1北岸工作竖井平面布置f高程：m

4、．尺寸：cm)收稿日期：2010一08一10基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目“复杂地质条件下穿黄隧洞工程关键技术研究”(2006BAB04A11)作者简介：李荣智，男，高级工程师，主要从事盾构隧道施工工作。E—mail：lirongzhinsbd@163．tom．万方数据人民长江—：：：二薹辈鉴秀FI号}兰冬]豆鼯禁簧芋堕蒜1舀乏暑塑‰承载力渗透系数——————干蛋琚r————————一]豆鼯系强『_—愿酒飘孬量一1面F万——丙再孺百98“98”“时代层序岩性含水率'，。／孔隙比鬯重。。．。．。：／E／”ij。“：；⋯。丘7k／⋯(?7当eG，％‘1‘。：：7E7二j‰(e

5、m*m-3kNmMPakPa)(·叫)叫【。)灰浆防渗墙．1RI北岸竖并中心I掣堕耋沙、、⋯0慵5_土q1，lⅣldO旺、105．6103．1．一—～Ej，1、～砂壤土，砂壤土j佣ⅣD中砂地连墙细砂内村中砂础口。中肿中砷⋯．／细砂细砂—1=：===由娃=二l’●砑寸67．07，L．=，嚏跫型螋kj礁豺‘中砂_l目Ic∞昶’守57．5r工作平仨，掣。掰面蛐’嵇q、⋯一t“礴j7，钐彬参?恒竖加固细砂口48．0粼‘。J：‰．l笪睫弘澍棚壤土可29．0}。虫细砂rl砾质中细砂3超深灰浆墙施工技术受成槽设备能力和成槽工效的制约，随着灰浆墙施工深度的增加，采用自凝灰浆工艺施工的难度和风险也就

6、越大，目前国外使用该种材料的最大墙深也只有50m左右。但可以预计的是，为了适应超深基础防渗和经济指标的需求，超深灰浆墙(大于70m)将会得到开发和利用，穿黄工程北岸竖井外围灰浆防渗墙就是一个典型的工程实例(墙深71．6m)，所采用的施工工艺有较大的推广价值，值得类似工程参考。3．1灰浆墙设计及工艺选择竖井外围灰浆防渗墙分直线段和圆弧段，直线段长28m，圆弧段半径25．4m，轴线长度215．6m，设计墙厚0．8m，墙深71．6m，与地连墙同期进行施工。灰浆墙体设计指标如下：抗压强度尺抽≥0．5MPa；渗透系数k≤1×10～cm／s；允许渗透比降J>40；初始切线模量E。=120—24

7、0MPa。北岸竖井外围灰浆墙原设计为自凝灰浆，但由于灰浆墙施工深度超过70m，下部地层比较复杂，造孔时灰浆需兼作固壁浆液，成槽施工必须在灰浆丧失流动性前完成，而在目前技术条件下，成槽时间很难保证，自凝灰浆工艺难以实施。根据设计灰浆墙材料性能和国内现有工艺设备状况，研究决定采用泵送置换法的成墙工艺方案。3．2施工方案和主要施工设备施工主要采用液压抓斗成槽，气举法清孔，灰浆搅拌以槽孔内的护壁泥浆为基本浆液，加固化材料和充填材料拌制成灰浆，由离心式泥浆泵通过专用胶管和注浆导