聊城黄河河务局东阿黄河河务局
摘 要:以鹤壁1号水运工程为实例,针对水利水电工程的掏沙洞的布置,发现大量的支洞纵横交错、纵横交错,形成蜘蛛网般的结构,并且伴随沉降、开裂等施工特点,为了确保施工安全,需要做好施工现场勘察工作,通过洞内外观测、人工开挖、固结灌浆等施工工艺,确保水利工程施工工作顺利完成。在大型溶洞、土洞、空洞等注浆、土体裂缝注浆、大型垃圾场及大型矿山边坡的帷幕注浆、铁路、公路工程等工程中,广泛使用。以期对同类项目的施工和施工有一定的借鉴作用。
关键词:水利工程;掏砂洞;成因;施工处理
沙坑问题发生后,南水北调中线主干工程管理局、代建部门、设计部门、地质部门、监督部门等部门都十分重视。由于砂洞的影响范围很广,埋深、处理也很繁琐,因此必须根据工程的具体条件,根据工程的具体条件,适时地进行设计和处理,确保工程的顺利进行。
1 水利工程掏砂洞具体情况
在此基础上,共进行了32项工程的施工,包括:9处土方工程,13处土方工程,7处左侧房屋,3处桥洞。经实地勘查,在施工工地上,共查出18个掏沙孔,15个是在渠坝的湿陷性地基(强夯、重夯、土挤密)施工期间,在挖掘河道时,在施工期间,在建筑物的基础上,在施工时,发现了1个。根据调查结果和早期挖砂钻孔的实验结果,场区第4纪的疏松土是从上到下的:黄土质、粉质壤土、中细砂、含泥沙卵石、黄土状粉土、钙质结核、中细砂、砂卵石、粉土、中细砂、砂卵石和粉质土等,砂土和土壤之间以互层形式交替出现,并呈互层形式,渠线中的每一层厚度都不均匀,黄土状土具有湿陷特征。场区地下水以潜流形态为主,位于4纪深砂砾岩体中,地下水位约为+60 m,采砂孔洞多位于无地下水的第4纪中、上层砂、砾岩中,挖孔深度通常为+83~+75 m,孔高大多为0.60~2.20 m,孔径约2 m,最多4米。
在土石挖掘完毕后,露出的掏沙孔主要分布在167+000~153+300段,共6.30公里,占总里程的57.30%,最密集的有3公里左右,主要集中于武庄沟、黄庄沟倒虹吸一带,桩编号为149+200~151+600、152+400~153+000。
2 水利工程掏砂洞的成因及影响分析
2.1 人员、设备安全无法保障
由于挖沙坑位于地底,隐蔽且难以预测,在强夯法的建设中,由于没有找到隐蔽的挖沙孔,导致多处机械被卡死,导致了设备的损坏。在沟槽基坑和挖掘工程中,也曾发生过一次,在挖掘过程中,渣土机钻进了挖沙孔的地方,钻进了一个挖沙的窟窿里,而在土挤压桩的时候,也发生过一次由于掏沙洞造成桩身塌陷,钢丝绳拉断的问题,造成了设备的损伤,好在没有造成人员的死亡。
挖沙坑的存在,对工程的计划和进度造成了很大的阻碍,当第一个挖沙坑被挖出来的时候,工程就被迫停止了,主要有:一是武庄沟的反虹吸工程不能进行。通过与已拟定的工程建设和工程进度进行比较,发现在武庄沟抽孔工程中,存在着较多暴露的挖沙孔,影响了工程的实施。二是不能进行桥的建设。由于挖沙孔的存在,部分桥墩的下沉桩无法进行,特别是武庄东大桥(桩号152+123.80)和黄庄东大桥(桩号152+441.20)。三是不能进行沟渠的开凿和河堤的填筑。由于武庄沟附近的桩号为149+200~151+200,黄庄沟北侧的基坑编号152+400~153+000,为了确保工程顺利进行,为了确保工程的顺利进行,提高了工程的安全。
2.2 施工进度的影响
挖沙坑的存在,对工程的计划和进度造成了很大的阻碍,当第一个挖沙坑被挖出来的时候,工程就被迫停止了,主要有:一是武庄沟的反虹吸工程不能进行。通过与已拟定的工程建设和工程进度进行比较,发现在武庄沟抽孔工程中,存在着较多暴露的挖沙孔,影响了工程的实施。二是不能进行桥的建设。由于挖沙孔的存在,部分桥墩的下沉桩无法进行,特别是武庄东大桥(桩号152+123.80)和黄庄东大桥(桩号152+441.20)。三是不能进行沟渠的开凿和河堤的填筑。由于武庄沟附近的桩号为149+200~151+200,黄庄沟北侧的基坑编号152+400~153+000,为了确保工程顺利进行,为了确保工程的顺利进行,提高了工程的安全。
3 掏砂洞处理措施
3.1 洞内外观测
3.1.1 砂洞埋置深浅不一
已找到12个挖沙孔,均在3~5米范围内。最浅的挖沙孔与地面仅数十公分,清表时,最深的挖沙孔已达10余米。有些部位依据开挖条件,将沙坑分成两个不同的层面,不清楚的走向。
3.1.2 结构稳定性差
从武庄沟底的沙孔状况来看,挖沙孔的形状为弓形,孔高为0.80~1.50米,局部高2米,宽1~6米,使较窄的区域无法通行。根据施工地质情况,在洞顶部为中、粉质粘土和重粉质粘土,在水中容易发生崩塌。有些沙孔上部为鹅卵岩,因此其结构不够稳固。
3.2 施工处理措施
对于掏砂洞的处理施工工艺流程如图1所示。
图1 掏砂洞的处理施工工艺流程图
3.2.1 人工开挖
在综合了现场各方的观点后,针对已经找到的沙孔,当隧洞深在3米以下时,必须采用机械方法进行挖掘。该工程共发掘出18个钻孔,12个用挖掘机开挖。武庄沟下水道的倒虹吸洞和附近的挖沙洞、黄庄沟北部的挖沙洞由于深度和方向不明,存在着一定的交通安全隐患。由于时间紧迫,又是建设的高峰期,降雨相对较小,因此,他们采取了一边勘察一边进行的工作,一边进行详细的调查和处理。
3.2.2 钻孔及探查
传统的钻探方式,一般都是采用地质钻机、合金钻头、钻井机、钻井液等方法来进行钻探,同时还要检查有没有漏浆、掉钻等问题,从而确定有没有挖沙洞。但传统的打井方法,也只是探测到了一个大概的距离,因此除了传统的钻探方法外,还使用了交叉加密追踪法、高密度电法和雷达法。首先,他使用了钻孔技术,确定了大概的位置,然后在一个大概的位置,使用了一个密道,交叉跟踪,再加上地质雷达,一共找到了606个挖沙的小孔。
3.2.3 固结灌浆施工
根据武庄沟区挖沙洞深、密实情况,提出以“厚浆、膏浆”为基础,采取由底向上的施工工艺。该段河道边坡出现挖沙孔,从挖沙孔的成因可以看出,挖沙孔的渠道边坡砂厚度大,沙粒粗大,遇水容易流失,有可能形成水流的通道。有些挖沙孔已经向外延伸。为了确保边坡的稳定,对挖沙孔段进行了封闭,同时对沙质较好的地段进行了治理,以避免沙土的损失,采取了加固注浆措施。采用开孔密封分段注浆方法,采用双中压力注浆泵,2个400 L的混合罐,采用分层注浆工艺,泥浆水量:3:2:2。在工程开始之前,必须进行压水实验,然后根据实际情况来决定注浆的压力。在正规灌浆过程中,采用低压限流的缓慢灌浆方法,可以间断进行,但间隔不超过15分钟。在灌浆开始时,注浆液的压力在0.10-0.20 MPa之间,并随注水量的增加而增大,最终达到0.50-1.00 MPa。在接近终点时,再进行大约10分钟的灌浆,如果出现地面出现泥浆,则应立即终止。在钻孔灌注完毕后,再进行手工封闭,以0.5:1的混凝土浆液灌注到钻孔底部,然后由导管逐渐升高直到完全填充到钻孔部分。挖沙孔里面的面积都不小,注入的速度也会慢一些,可以等一小会凝固,然后继续注入,这样才能保证灌木丛的密度和韧性。
4 结语
综上所述,应用于大型溶洞、土洞、空穴等工程中,可以进行裂缝注浆、大型垃圾场、大型矿山边坡的帷幕注浆,以及铁路、公路等工程中的小规模采空区的调查与治理,具有成本低、环保、应用效果好等优点。
参考文献:
[1]吴小静.隧洞工程砂洞开挖的常见问题及预防措施[J].河南水利与南水北调,2020,49(6):57-58.
[2]张海发.水利工程砂卵砾石层勘察方法及应用[J].广东水利水电,2019(9):77-80.