水下沉管隧道岩土工程勘察要点分析

2016-04-09赵珍祥

四川水泥 2016年10期

关键词：大纲岩土勘探

赵珍祥

(杨凌职业技术学院 712100)

水下沉管隧道岩土工程勘察要点分析

赵珍祥

(杨凌职业技术学院 712100)

水下沉管隧道具有重量轻、地质适应性好的特点，对沉降极为敏感，故而水下沉管隧道岩土工程勘察必须实事求是，确保勘察数据真实有效和尽量全面。本文主要探析水下沉管隧道岩土工程勘察要点，以为相关工作和研究人员的工作和研究提供有用参考。

沉管隧道；岩土工程；勘察要点

水下沉管沉管隧道的原理是把预制管段放置在指定水下沟槽之中，将其组合安装成水体两端隧道型陆上运输工具[1]。沉管隧道主要由钢壳与混凝土管段构成，地基具有较低承载力便可施工，适合浅水、软基、易疏浚水下场地。沉管隧道通常管道长度较小，明显短于隧道盾构法[2]。

1.沉管隧道沉降特性分析

沉管隧道这种地下结构对沉降极为敏感，该结构只能承受较小范围的沉降变形，一旦沉降变形超出承受范围，很容易出现管段破裂状况，甚至出现管段渗漏问题，最终干扰到隧道功能性和安全性[3]。沉降隧道发生沉降是多种因素作用的结果，其中地震荷载和车辆动载都会造成地面沉降。施工期间发生的沉降现象主要集中在基础层调整与压缩开始阶段，据相关资料显示，该阶段发生沉降量占比为50%-60%。故而必须对沉管隧道基础和地基做必要技术处理，最大化降低液化和沉降发生概率。运营阶段出现沉降问题，主要是因为下层地基土压缩变形。沉管隧道具有重量轻、地质适应性好的特点，其做基础处理的重点在于沉降隧道底与地基间隙的填充处理。沉降隧道进行基础处理的方法主要是桩基法、先铺法、后填法。具体工程中，沉降隧道一般被安放在水下指定深度，施工中多出现基槽挖掘作业，基槽挖掘完成后将管段安放到位，并进行二次覆盖作业。故而沉降隧道在基地位置发生的基层变形有一个回弹和再压缩的动态过程。在感潮河段和港湾区域中潮汐作用会对完工后沉降管道发生沉降变形现象造成很大影响，但根据实际资料显示潮汐作用会导致隧道管段发生波动现象，实际造成的沉降值并不显著。

2.水下沉管隧道岩土工程勘察要点分析

2.1 坚持勘察原则

坚持实事求是原则，强调勘察数据的真实有效。户外勘察工作面对较为复杂的气候、地质、人文环境，工作人员开展勘察工作时，必须讲求实事求是，以数据和事实说话，要尽量多的获取第一手资料，必须确保获取勘察数据的真实性和有效性。

坚持因地因时因人制宜原则，强调有规划的推进勘察工作。项目不同、施工场地不同、工程设计阶段不同、勘察目标不同、勘察团队不同，都会造成具体勘察工作和勘察规划上工作量、工作进度、工作难度的差异。勘察工作必须正视勘察规划和实际勘察工作开展中存在的差异，应及时就工程实况结构特点、水文气象地质特点评估勘察规划的适应性。具体勘察活动中，必须根据勘察对象本身的特点做差异化勘察，并科学选取重点勘察目标，确保勘察质量和勘察效率。

坚持以点带面，选择具有代表性的勘察对象、方法和范围。选择具有代表性的勘察对象、勘察方法、勘察范围，可以在确保勘察活动整体质量的基础上，尽可能降低勘察工作工作量。

坚持综合分析，兼顾全面。岩土工程勘察的具体工作处在较为复杂的地质环境之中，勘察活动必须用多种勘察手段获取更多勘察数据，综合分析多种勘察数据，对岩土工程地质特征做一个更加全面系统的勘察论证，如此方能更好的应对后续岩土工程问题。

2.2 勘察大纲制定

2.勘察大纲制定是勘察工作的首要任务，编制勘察大纲的质量关系到整个水下沉管隧道岩土工程施工质量。勘察大纲具体内主要涵盖任务、目的、技术方案、内容、工作量、勘察设备、资料整合要求等，同时环境保护、职业健康安全、质量保护等措施与具体工作规划。勘察大纲编制主要包括工况条件、工程特点、场地岩土特征三个基本要素。其中工况条件主要包括勘区雾、风、雨、雪、雷等气候现象及潮汐、浪涌、暗流等水文状况。工程特点则包括工程设计计算需用岩土参数、主工序设计、断面开挖、结构变形要求、代表性断面尺寸、平面布置。场地岩土特性主要是根据现场踏勘与收集资料，进一步解析地层岩土特性，特别关注特殊地层的勘察活动设计，要有针对性选择勘察手段与方法，。编制大纲要按照勘察技术要求和相关规范及具体勘察合同进行，完成资料收集与现场踏勘后开始编写勘察大纲，勘察内容需有可操作性、预见性和针对性。

2.3 重视勘察关键点

水下沉管隧道岩土工程勘察工作关系到内、外业工作全局，其涉及到职业健康、环保、进度、安全、技术、质量等多方面具体要求。勘察工作开展的关键点如下：

强化和设计方的信息沟通。工作开展中，强化与设计方的信息沟通，对工程结构的布局特征、岩土参数、计算方法做及时了解，以方便在勘察活动看展后，更好的满足工程设计需要。

对勘察方案具体布置做优化处理。勘察方案具体内容涵盖质量控制具体要求、试验项目和指标、取样和试验点间距、勘探深度、勘探间距、勘探方法等。具体勘察方案要在设计方提出勘探要求之上，从勘探角度做进一步勘探方案优化处理，确保细节到位，勘察设计符合现实勘探情形，并将优化内容明确到勘察大纲内。具体勘察方法选用，要根据勘察阶段差异来灵活的组合选用，从而有针对性解决不同勘察阶段需要解决的关键问题。详细勘察阶段通常采用标准灌入、十字板剪切、静力触探、钻探等实验方法。勘探点的间距要根据岩土条件所具有的具体复杂度来选取，间距通常在50-100米，同时要尽量管制隧道施工整体影响，做到纵横兼顾。勘探深度必须达到设计中表明沉降深度，通常到坚硬的稳定持力层 3-5米，且需要超过设计沉降深度 10%做控制性勘探。取样和测试间距必须在试验区段内保证每层单元土体样品和测试数据充足，通常要求超过12件。除常规试验项目外，还要设计针对性项目，并明确加卸荷模量等试验指标，并按照场地荷载动态变化获得试验应力路径做固结试验。质量控制方面应对岩芯存放、原始记录、岩芯采取率、钻孔孔径、勘探点定位精度做明确规定。

3.关键性指标获取。水下沉管隧道岩土工程勘察中关键性指标主要包括软土强度指标、地层精细分层、土质变形指标三个指标。软土强度指标是沉管隧道施工中水下基槽开挖不可或缺的一个关键性指标。水下基槽开挖施工，其先对边坡稳定性做科学评估。水底表层软土抗剪强度指标则是评估水下基槽边坡稳定性的关键指标。软土强度指标获取通常采用薄壁取土样，做三轴压缩不固结不排水剪、固结不排水剪试验，进行快剪或者直接固结快剪试验，并同步做十字板剪切试验。地层精细分层主要评价地层空间均匀性，是沉降计算基础数据之一。地层精细分层具体勘察则采用静力触探和钻探方式进行。分层要求整体综合统一，具体段区又具有独立性。沉管隧道通常中间为平顺段，两端为斜坡段。各段中隧道管节有着不同的埋深标高。土质变形指标也即沉管隧道地基土所具有的变形指标，该指标会直接对隧道运营安全和沉管结构设计造成较大影响，故而需要重点把控。地基土变形是一个荷载回弹和再压缩的动态过程。研究沉管隧道施工中地基土发生的应力反应，并总结其典型应力路径，进而做相关室内试验，以该试验数据计算隧道地基沉降信息。通常根据基槽开挖深度计算卸荷级别，根据沉管安放+回填+回淤+汽车动荷载模拟回弹路径，做土样卸荷回弹和再压缩试验，进而获取再压缩模量，最终得出地基土再压缩变形数据。