经 超浅埋暗挖隧道下穿高速公路施工技术探讨 颜研 （中铁二十局集团第五工程有限公司，云南昆明６５０２００） 摘要：浅埋暗挖施工中的技术难题通常是隧道近距离下穿高速公路，若不能正确施工，很容易造成整段路面出现大量沉降、坍塌的情 况，进而会让交通处于中断的状态，导致不良的社会影响和巨大的经济损失。 关键词：高速公路；超浅埋暗挖；隧道下穿 ０ 引言 随着近年来我国各个城市的建设规模日益扩大，以暗挖隧 道形式来穿越铁路或者高速公路的建设工程项目日益增多。而 浅埋暗挖施工中的技术难题通常是隧道近距离下穿高速公路， 因此对超浅埋暗挖隧道下穿高速公路的施工技术进行探讨就 显得尤为重要。 １ 工程实例 某工程采用暗挖隧道的方式来通过高速路段．暗挖隧道 段长４９ｍ，高速公路与隧道之间的夹角为ｌ１２。１０ １６”，隧道顶 部覆盖层厚１．０—２．８ｍ。隧道断面底部设仰拱，最大净高约５．８ｍ 净宽１０ｍ。该隧道属超浅埋隧道，其衬砌结构为复合式，采用 ４２小导管和管棚注浆的方式来加固超前地层。初期支护采用格 栅钢架和Ｃ２０网喷混凝土，二次衬砌为抗渗标号为Ｐ６的３０模 筑钢筋混凝土。 １．１ 工程地质 该工程场地内分布的地层为第四系全新统，由卵石、砂和 石粉质黏土组成（由冲洪积、人工填筑土形成），水位变化幅度 为２ｍ，埋深１０．６０ｍ，地下水位标高１２４．５ｍ。从下到上依次为： （１）卵石。土石等级为Ⅲ级硬土，层厚＞１１．５２ｍ，埋深８．４８～ ９．３５ｍ，颜色为青灰色、褐黄色，局部存在砂透镜体，中细砂充填 在粒间 （２）卵石夹砂层。土石等级为Ｉ级松土，层厚１．３６～２．４３ｍ， 埋深６．９２—７．１２ｍ，卵石颜色为褐黄色，所夹砂为砂黏土，含量约 ５５％，松散，潮湿。 （３）粉质黏土。土石等级为Ⅱ级普通土，为可塑、褐黄色的 中压缩性土，层厚２．３６～２．５０ｍ。 （４）填筑土。土石等级为Ⅲ级硬土，由灰褐色的灰砂、卵石 土等混合组成，密实，稍湿，层厚４．５６～４．６２ｍ。 １．２工程难点分析 （１）ＣＲＤ工艺要求高、工序复杂、工法工序多。 （２）隧道的开挖成洞较困难，开挖高度为７．９ｍ，开挖宽度 为１１．６ｍ。 （３）隧道洞身为人工回填的卵石夹砂、卵石、卵石土，均一 性差、土质松散、地质条件差，在施工过程中很容易出现失稳坍 塌的情况。 （４）隧道下穿正在运营的高速公路，为了确保高速公路上 行车安全，施工时会严格控制沉降问题。 ． （５）隧道的顶部覆盖厚度只有１．０—２．８ｍ，属于典型的超浅 埋大跨隧道，在施工过程中很容易出现冒顶坍塌的问题。 （６）要严格做好洞内量测工作及地面量测工作，并基于量 测资料来对施工工艺进行优化，并对支护参数进行适时修改。 ２０１５年第３期 ２施工工艺 ２．１大管棚超前支护加固地层 （１）导向拱施工 从隧道起拱线内开始布设大管棚，外插角１。，管棚长度 ２６ｍ，环向间距３０ｅｒａ。导向拱管应该用预埋导向管来进行制作， 即：在三榀拱架上上焊接长２．０ｍ、直径１２７ｍｍ的钢管，安装时 要精确定位、逐根测量，其安装依据应该要基于设计角度。立模 时，模板应该与管１：３紧靠，管的外端应平齐，管与管之间平行。 （２）超前水平钻孔注浆 为确保钻孔方向精度和注浆效果，钻孔时采用前进式注 浆、冲击钻进的方式循环施作。由于高速公路路面与管棚施工 处的距离只有２ｍ左右，注浆采用水灰比０．８～１．０的３２．５Ｒ普 通水泥。在整个注浆期间，要对高速公路路面安排专人进行仔 细观察，注浆压力不宜过大，控制在０．５～１．０ＭＰａ较佳。水平注 浆结束后相隔一段时间即进行管棚施作。采用ＭＫ一５钻机直接 旋转逐根顶进大管棚钢管至设计深度。 ２．２ ＣＲＤ工法分部开挖支护 本超浅埋暗挖隧道下穿高速公路工程是在松散、软弱的地 层条件下进行的，基于确保施工安全、有效控制地面沉降的角度 来综合考虑。ＣＲＤ工法更加合适。ＣＲＤ工法分部开挖支护的最 大特点是能够开展多个小断面施工，各个局部封闭断面较易控 制沉降，成环时间短，结构形变较小、受力均匀、受力体系完整。 （一）施工要点 （１）为了能够让开挖面的临空时间尽量减少，严格限制高 速公路的路面沉降．每一步开挖都务必要保证能够封闭成环、 及时快速。 （２）为了将掌子面可能出现的应力松弛现象予以消除，工 作面应该留核心土。采用弧型导坑开挖。 （３）不宜同时开挖工作面，各工作面应该依次错开２ｍ，循 环进尺０．５ｍ。开挖方式采用人工无爆破开挖。 （４）在初期支护封闭成环、整洞贯通之后，临时支撑可结 合监控量测资料来进行拆除。可增大初期支护刚度、将二次衬 砌承载能力充分发挥出来。 （二）沉降控制措施 （１）掌子面注浆加固。在开挖前，应该将长度２ｍ、壁厚 ３．５ｍｍ、管径为４２ｍｍ的注浆管以梅花形的方式布置在掌子面 上．注浆管与注浆管之间的间距为０．８ｍ，注入水泥一水玻璃双 液浆。 （２）将注浆锁脚锚管增设在拱架两侧。 （３）将注浆回填到边墙及拱顶背后，采用长度０．８ｍ、壁厚 ３．５ｒａｍ、管径为４２ｒａｍ、横向间距３ｍ、纵向间距２ｍ的注浆管来 回填注浆管。 ｏ 技经济市场 热泵热水器的水垢处理浅析 陈潇贤，管建峰，钱月，董文杰 （常熟理工学院机械工程学院，江苏常熟２１５５００） 摘要：从水垢的机理出发，考虑当前使用的水垢处理方法的利弊，结合家用热泵型热水器的特点，综合成本、可靠性、方便性、安全性 等多方面考虑，认为电子处理水垢方法是目前较为可行的方法。 关键词：热泵热水器：水垢；处理 ０ 引言 热泵热水器的冷凝器铜管表面在长时间使用后存在结垢 问题，影响工作性能。对水垢的处理将直接影响热水器工作的 表２钢材及各种水垢导热率 可靠性。 表１ 生成水垢的成分在水中的溶解度 化学方法主要分酸洗法和碱洗法。碱洗法就是根据实际情 况，加入调配好的碱液，然后在进行加热除垢。碱洗法简单、费 １水垢形成原理 在普通水中含有多种杂质，在换热面表面传热时，在靠近 管体处的流体作层流运动，其流动速度接近于０，通常叫滞流 层。滞流层的温度相比较于主流体的部分更接近于换热面的温 度，所以在换热面表面的溶液升温蒸发浓缩．导致换热面杂质 的浓度大于主流体的浓度，一般生活用水中的所含无机盐温度 用低，但需要足够的化学反应时间才能见效。酸洗法主要是用 盐酸与水垢主要成分发生反应，生成易溶于水的盐和挥发物， 在溶解的同时能去除金属氧化物。酸洗除垢同时对金属也有腐 蚀性，所以在酸洗过程中需加入缓蚀剂以阻止或减缓对金属的 腐蚀。常见的缓蚀剂有乌洛托、若定等嘲。目前已经有成熟的产 品在太阳能领域开始推广。另一种化学方法就是利用离子交换 越高，其溶解度越低（见表１），因此，由于温度和滞流的作用 下，换热面总是首先形成盐类的沉积，即水垢。【ｌＪ 除去成垢离子，是治标又治本的方法。此方法不适用于热水器 领域，大幅提高成本同时又增加了维护负担。 如果使用除垢剂一般是非环保产品，而且定期更换提升维 护成本，同时作为家用热水器是封闭式储水箱，更换麻烦，不适 ２水垢危害 水垢的导热性能太差，远低于钢材（见表２１。水垢导热率因 其化学成分不同而有很大差别，对换热表面最为直接的影响就 是降低换热效率，延长工作加热时间。在运行中，水从垢层间隙 中渗入后快速蒸干浓缩，水中有大量游离ＯＨ一使ＰＨ＞１３时发 生碱性腐蚀；水中存在氯化物时发生酸性腐蚀。当发生下酸性 腐蚀时，金属换热面产生腐蚀坑陷，同时金相组织发生了变化， 使金属变脆。严重时会造成金属裂纹、穿孔、爆管。 宜作为日常维护使用，作为长时间使用后需要打开水箱检修时 进行除垢的方法较为合适。 （２）物理方法 物理方法主要有机械处理和电子处理两种。机械法除垢即 利用各种铲、削工具或专门的工具从管壁上清除水垢。机械法 除垢操作简单但劳动强度大，清除不彻底，增加传热面的粗糙 度，不适用于家用热水器。 ３水垢处理方法 目前的水垢处理方法主要分为化学和物理处理方法两大 类。 机械处理也可采用涂层防垢，但涂层防垢对于涂层技术有 一定要求，一些复杂的管道可能较难涂层，裸露部分依旧会结 （１）化学方法 垢严重。类似于搪瓷一类的材料导热系数较低，不利于铜管表 面的换热。 （４）仰拱之下注浆加固基底。仰拱开挖时，通常都会扰动到 仰拱下面的砂卵石地层，往往就会形成较大的地层沉降．针对 这种情况，在仰拱之下注浆加固基底。 好的经济效益和社会效益。 参考文献： ３结语 本工程秉承”早封闭、勤量测、管超前、严注浆、强支护、短 开挖”的施工原则进行施工，采取ＣＲＤ工法分部开挖支护方 ［１］李永宝．软弱地层浅埋暗挖隧道管棚法钻孔技术Ｕ】．隧道建设，２００６ （６）． 【２］张家贺．地铁附属工程大跨度平顶超浅埋暗挖施工技ｇｉｌ１．科技创新 导报．２０１１（５）． 式，既保证了安全施工，又确保了高速公路正常通行，取得了良 。 ２０１５年第３期