临沂市三河口隧道排水施工

2012-08-15张晓冬陈向军赵忠卫

山东水利 2012年8期

张晓冬，陈向军，赵忠卫

（临沂市水利局，山东临沂 276000）

临沂市三河口隧道，始于滨河路涑河桥南侧，以隧道方式穿越祊河，向北连接电视塔以东的滨河大道。主线与南侧滨河路相交的节点采用平交，近期为右进右出两条匝道与滨河路衔接，并结合涑河桥南侧的下穿立交实现多向互通的交通功能。主线与北侧滨河大道相交的节点采用全互通立交，隧道至滨河大道的左转采用环形匝道的方式围绕电视塔设置，直行采用下穿箱涵向北接滨河大道，并利用现状三和大桥向西接滨河大道。隧道主线全长1.92 km，双向6车道布置，计算行车速度为60 km/h。其中主线隧道全长1 680 m，隧道暗埋段长1 460 m，隧道敞开段长220 m，主线道路部分全长241.169 m。滨河路及滨河大道为现状道路拓宽，拓宽后均为双向6车道布置，其中滨河路拓宽范围全长720 m，滨河大道拓宽范围全长1 520 m，计算行车速度均为40 km/h。

1 水文条件

该隧道位于祊河、涑河、沂河3河交汇地带，河床形态为缓U字型。受下游沂河橡胶坝蓄水影响，水流较平缓，勘察期间祊河水位为65.50 m，目前最大水深约0.5～5.80 m，平均3.57 m。据调查，洪水集中在夏季，一般年份的洪水流量为4 950 m3/s。沂河100年一遇的最高水位为70.33 m，相应洪水流量为14 000 m3/s。

通过调查，三河口隧道工程附近，距离拟建隧道1 km处沂河上游有桃园橡胶坝，距离隧道5 km处沂河下游有小埠东橡胶坝。桃园橡胶坝满坝蓄水高程为69.00 m，小埠东橡胶坝满坝蓄水高程为65.50 m。

据对隧道线路初步勘察时所取的祊河水样品分析，判定河水在Ⅱ类环境条件下对混凝土有结晶类微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性。

2 施工前调水准备

该工程位于四河交汇处，上游涑河、祊河、柳青河来水较大，为保证工程施工环境，采用引祊入涑工程进行导流。并在两侧岸边分别设置一条导流明渠，北岸导流明渠主要分流祊河和柳青河未截断的水，设计流量为60 m3/s；南岸导流明渠主要分流祊河和涑河未截断的水，设计流量为15 m3/s。此外，把上游有关闸坝腾出库容，以应对上游突发来水。

3 施工期间排水

3.1 围堰隔水

为确保隧道主体结构施工，在祊河上、下游各设一道围堰，其中上游围堰包括祊河河道围堰和涑河河道围堰，平面呈Z字形布置，上游围堰在祊河河段处与隧道结构中心线的距离为200 m，上游围堰在凤凰广场滩头折向南，涑河河道围堰设置在涑河与祊河的交汇口处，上游围堰全长1 153 m；下游围堰呈一字形布置，与隧道结构中心线的距离为150 m，全长1 137 m，下游围堰北端通过南北向的围堰与上游围堰衔接，南侧与WD围堰衔接，形成闭合结构。围堰主要成份为砂土，透水性高，为减小围堰的透水，降低围堰内排水负荷，在围堰迎水面附近增设隔水帷幕，在每一标段的两端设置纵向隔水帷幕，便于基坑分标段施工。

3.2 隔水帷幕

隔水帷幕采用Φ1 000 mm双头高压喷射注浆施工，渗透系数≤10-7cm/s，分两序进行。Ⅰ序孔为旋喷、Ⅱ序孔为摆喷，孔间距为1.4 m，入岩0.5 m，形成一道桩、板连接的连续墙。

1）旋喷施工布孔。在隧道边墙两侧，布设一排旋喷孔与素混凝土板墙相结合形成截渗墙，孔间距为0.8 m，最小搭接长度0.15 m，入岩0.5 m。高喷采用两管法施工。高喷灌浆分两序进行，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。2）主要灌浆参数。采用P32.5#普通硅酸盐水泥，28 d无侧限抗压强度0.8 MPa。钻孔斜度≤0.5；摆喷夹角 30°；气压≥0.7 MPa；水泥浆液的水灰比 1.3∶1；浆液密度 1.39～1.42 g/cm3；浆压≥35 MPa；提升速度8～10 cm/min；Ⅰ序孔完成，做相邻Ⅱ序孔的时间间隔≥24 h。3）隔水帷幕灌浆。帷幕灌浆平台顶宽6.0 m，帷幕灌浆轴线距围堰外肩3.0 m。灌浆顶标高根据施工时的水深，初步确定为64.0 m。高压喷射注浆施工及质量检验应符合规范规定。

3.3 排水施工

在东、西两侧围堰内，沿隧道纵向开挖排水沟，同时在围堰内的河床上开挖4个横向的排水沟，形成排水沟渠网格。设置4个集水坑，通过横向排水沟将水导入集水坑中。伴随抽水及土方开挖深度的逐步推进，集水坑也逐步挖深，最终形成二级排水方式。在西侧围堰的北段（MK0+840）和南段（MK0+550）设置 2 个集水坑，采用二级倒水方式，将水从隧道边排出围堰。

在基坑开挖至结构底后，沿结构边至少8 m以外，纵向开挖8 m×2 m（宽×深）的排水沟，在基坑底部设置 8 m×2 m×10 m（宽×深×长）的集水坑，基坑变宽段（MK0+707～MK0+888）受放坡条件影响，宽度渐变为5 m。排水沟在二级台地上设置4 m×2 m×10 m（宽×深×长）的集水坑。水由水泵从底部集水坑抽至二级台地集水坑，再由二级台地集水坑抽出上游围堰。

根据现场水量大小及水流方向，计划在西岸北侧上下2个集水坑分别设置4台水泵（45 kW，850 m3/h），其中2台抽水，2台备用；南侧上下2个集水坑分别设置2台水泵（45 kW，850 m3/h），根据现场水量确定工作台数。抽水高峰时，水泵排水量可达8.16万m3/d。其他潜水泵、污水泵约10台，根据现场情况随时调配，确保抽水工程顺利进行。

在结构施工前，水位需降至基底以下0.5 m，确保干槽施工，严禁冲刷垫层，将垫层掏空。

3.4 井点降水

1）井点布置。在一标段西侧上游围堰二级边坡的施工便道内侧3.5 m处（距离结构边线25.5 m），布置直径600 mm大口径降水井，降水井纵向间距20 m，深度深入不透水层1 m或结构底板以下5 m，共计45口。根据现场抽水试验情况，如果水量大，则局部可将降水井间距加密。本工程降水施工在土方开挖出工作面后进行，降水至基坑底面以下1.0 m。

2）降水井施工。采用正循环钻机成孔，本工程计划配置3台正循环钻机。降水井直径Φ600 mm，井管采用Φ400 mm无砂混凝土管。根据工况进行试抽试降，进一步优化设计。降水井在土方施工过程中随挖随拆。

3.5 降排水计算

1）排水量计算。综合考虑围堰止水、帷幕泄漏水、河中砂层所含的饱和水、基底岩石裂隙水，计算得砂层厚度为11 m，围堰内面积为675 785 m3，总水量236 526 m3。降水井单井抽水能力采用流量大于20 m3/h的潜水泵，按照24 h/d计算，单口井排水量则为480 m3/d，两侧设计45口降水井，则每天同时抽排水量为27 840 m3。在降水的同时，外侧排水沟和集水井明排还要同时进行，则排水量满足挖土要求。

2）降水井设置。降水井采用直径600 mm的成孔，内放直径400 mm的无砂管，降水井纵向间距20 m，在西侧围堰（上游围堰）布置20口，在东侧围堰（下游围堰）布置25口，共计45口井。在降水井口处把水管引到排水沟内，或者直接排到围堰外侧河中。

每口降水井内都设置潜水泵，在开始时同时降水抽水，在抽水期间，可以采用单井和并联结合形式，在水量大的情况下，同时抽水，在水位降低到一定程度后，再适当减少抽水井的数量。每隔10口井设置一个降水井兼观察井，随时观察水位标高。

3）停止抽水条件。降水工程应连续不间断进行，须持续进行到本工程隧道结构封顶后浇筑混凝土达到一定龄期、肥槽回填完毕，依据监理单位的书面通知终止降水、拆除降水设施并作填土处理。