顶管进出洞封门做法及止水措施的探讨

一、工程概况

印度东气西输河流顶管穿越工程穿越长度共计422米, 其中Ambika河流穿越长度为256米, 始发井直径为12.5米, 到达井直径为10米, 井深为23米;Mindhola河流穿越长度为166米, 始发井直径为12.5米, 到达井直径为10米, 井深为24米, 地下水压为1.2bar。

二、施工方法

1. 洞封门做法

由于顶管机一般不配气压舱, 无法带压换刀, 根据这种情况, 为了降低刀具的磨损, 最大程度减小刀具更换的几率, 始发、到达洞门不采用混凝土浇筑, 而是直接采用砖砌体, 内侧和外侧采用砖砌体, 中间采用粘土与水泥拌合物充填并夯实, 如右图。

为了保证沉井下层过程中, 砖砌体不被破坏, 在井内侧采用钢封门进行加固, 钢封门采用预埋螺栓与井壁固定。采用双层砖的目的是为了保证设备出洞的空间, 在砖墙靠地层一侧采用砂浆摸面, 提高封水效果, 如右图所示。

2. 洞门止水方法

到达井位于沙砾石地层, 与河水直接贯通, 在竖井下沉时涌水量达到600m3/h, 在贯通之前, 曾对到达竖井靠河一侧进行了地质改良, 采用双液注浆, 由于竖井靠河堤太近, 注的水泥浆液均从河堤上冒出, 没有达到预期注浆封水的效果, 导致设备进洞后, 大量的水涌进竖井, 井口靠近洞门的一侧土体大量塌方, 密封与设备外壳之间卡了大量的卵石等, 光靠密封已经无法封住外界的水, 在设备出洞的瞬间, 即把设备给淹没, 见右图。

混凝土管现有注浆孔 (润滑泥浆注浆孔) 直径只有25mm, 孔径太小, 并且管壁后和注浆管中已注满润滑泥浆, 从注浆孔中注浆难以达到预期的效果, 而在井壁外侧与坑内侧之间空间太小, 并且钻机没办法就位, 也无法采用钻机进行打孔注浆封水, 最后决定采用两台400m3/h的排污泵进行强行排水, 然后人员下到井底, 把注浆管从洞口密封圈插入到竖井外侧, 并把注浆管连接到竖井顶部, 在注浆之前停止排水, 让井内外两侧的水面平衡, 接着开始进行注浆改良, 防止因水流动导致浆液流失而影响注浆改良的效果, 即静压注浆法。注浆采用双液变量注浆泵, 最大压力能够达到5Mpa, 流量为70L/min;双液注浆配比 (体积比) 为水泥浆:水玻璃稀释液=1:1, 水泥浆配比为水:水泥=500Kg:500Kg, 水玻璃稀释液配比为水玻璃:水=1:2.5, 双液浆初凝时间为20分钟, 注浆压力控制在2bar以下, 设备与洞封门之间的空隙大约需要1m3, 由于靠洞封门侧竖井外侧土体大量塌方, 为保证浆液能够充分填充到设备与竖井洞门内侧的空隙中和竖井外侧的土层中, 注浆过程中采用低压力进行连续注浆, 控制注浆压力, 防止压力过大导致浆液从设备与密封的空隙中流失到竖井内, 确保能够取得良好的封水效果。注浆完成24小时后, 开始抽水检查注浆效果, 结果证明, 注浆效果比较理想, 除了底部有点漏水外, 其余部位基本不漏水, 达到了预期的效果。如下图所示:

结束语

本方法在Ambika河首次使用, 由于效果良好, 在穿越第二条Mindhola河时, 也采取了此方法, 唯一区别是把注浆孔提前预制好。此方法是一种高效、省时、省力的做法, 比从隧道内注浆孔进行注浆封水方法更加方便快捷, 不仅节约成本, 还缩短了工期, 取得了良好的效果与经济效益。

摘要：采用砖砌体洞封门, 便于减少顶管机切屑刀的磨损, 另外, 在顶管机进洞时, 采用静压注浆进行洞门止水, 在印度东气西输工程两条河流穿越过程中取得了良好的效果, 不仅省时省力, 而且也大大节约了成本。

关键词：顶管,封门,静压注浆,止水