海底隧道废弃辅道的处理技术研究

中铁建工集团青岛工程有限公司 青岛 266061

1 工程概况

在青岛市兴建海底隧道时，在海边附近地段建设了大量的辅道。辅道长且深，地处岩石之中。在海底隧道兴建完成后，辅道被废弃。原建筑企业使用回填与入口混凝土封堵的办法对废弃隧道进行封闭。

随着土地资源的紧张，该废弃隧道部位上方需要建造多幢36层高层住宅。在地基勘测中发现此辅道宽度约为7 m，高度约为9 m，基坑内长度为145 m，贯穿基坑的南北方向，影响3个主楼的受力，隧道顶部距离主楼垂直距离分别为3 m、6 m、12 m，通过地基的取样检测发现，该隧道不能满足高层住宅的地基承载力要求。

2 方案比选

2.1 提出方案

小组成员依据现场情况提出3种方案进行选择。

1）从最浅处将隧道进行破除，直接将人员及机械送进隧道，在隧道内进行作业，将填充物进行置换，达到填充的目的。

2）在主楼部分进行桩基的施工，不必进行回填物的处理，也可达到设计的要求。

3）不对隧道进行破除，在隧道上方通过注浆对隧道回填物进行处理，能够达到地基承载力的要求。

2.2 方案比较

1）通过对现场隧道最浅部分进行勘探，发现在最浅处被大量混凝土填充，且填充厚度达近5 m，破除难度很大。且观察潮汐情况，发现如打开隧道，其内地下水情况也不容乐观，经小组协商讨论，决定不采用第一种方案。

2）小组成员通过考察桩基机械，发现在岩石中进行桩基施工十分缓慢，与业主要求的工期相差很大，完全进行完桩基施工至少需3个月以上，业主工期只有1个月。故不采用第二种方案。

3）对隧道进行注浆处理，此种工艺比较成熟，但因地下不可知等多种因素，对施工的质量难以估计。小组讨论后认为注浆完成后必须对地基进行取芯检测，以保证质量。

2.3 方案确定

为保证工期及工程的质量，经过小组一致讨论决定，并经过业主及勘察设计的批准，决定不对隧道进行破坏，从隧道的上方对隧道内部进行填充与注浆处理，为检验工程质量，在注浆工作完成后委托第三方进行取芯检测。

3 工程重、难点及操作要点

3.1 工程的重点、难点

1）隧道定位比较困难，只靠勘测取样效率低下，且不能准确定位隧道的位置。

2）隧道地处海边，受潮汐影响严重，隧道内含大量地下水与受潮汐影响渗入的海水，对注浆影响严重。

3）隧道为北高南低、基坑内南侧不封闭，与基坑外侧隧道相连，注浆时会造成浆液外流，不仅造成浪费且严重影响注浆效果。

4）隧道上部留有空隙，注浆不能达到空隙区域，需要先进行填充完善后再进行注浆[1-2]。

5）隧道在离基坑高5 m处因上部基层为软弱地质，支护形式为钢拱架结合管棚超前支护，使用潜孔钻无法打穿支护顶棚，故无法进行填充与注浆（图1）。

图1 废弃隧道剖面

3.2 对于重、难点的技术处理

1）因隧道定位困难，故使用地质雷达的超声波探测进行地质勘探，将隧道的坐标点标注在图纸中进行定位。

2）对于地下水的影响，采用在隧道打孔的方式，因孔口较小，故采用深井泵进行抽水，并派专人进行监督。

3）对于南侧不封闭的情况，在基坑的最南侧打梅花桩进行封堵，使浆液不流失，能起到很好的效果。对于北高南低情况，项目部决定从南侧向北侧注浆，即从低处到高处，通过压力层层完善，保证注浆的质量。

4）对隧道上方留有的空隙，采用抽水后立即浇筑混凝土的方式进行填充，混凝土采用C15细石混凝土，加大坍落度为22 mm，并使用长振捣棒加大混凝土的内部流动。同时将主楼部分灌注孔加密，保证灌注的质量。

5）钻孔过程中若遇到隧道的支护用钢拱架、支护锚杆和超前管棚的支护形式，为保证进度，先使用潜孔钻将上部岩石打穿至支护顶棚，再使用地质勘探钻将支护的顶棚钻透。

3.3 定位放线

隧道采用地质雷达将隧道位置准确定位，并将坐标标注到图纸中，通过坐标与楼座角点对应，作出平面坐标系。利用全站仪将隧道边线做出。在定位放线中确定隧道的走向、宽度、深度，并根据隧道的走向做出地质勘探，确定隧道内回填的情况，依据地质勘探报告与现场实际的勘察情况，对方案的准确性及可实施性作出明确的判断。

3.4 南侧隧道封闭

在基坑的最南侧使用φ220 mm潜孔钻做2排混凝土灌注孔，呈梅花状布置。混凝土灌注孔间距300 mm，钻孔完成后进行降水。排水量大大减少时，浇筑C15混凝土并加强振捣。

通过对南侧隧道使用混凝土进行封闭，在注浆过程中避免了浆液向南侧的流失，保证了注浆效果。同时通过封闭的过程也加强了隧道的整体性与稳定性，为下一步的工作打好坚实的基础。

3.5 钻混凝土灌注孔

使用φ220 mm潜孔钻从南向北依次钻孔，并标注每孔的高度。此灌注孔也作为降排水孔。混凝土灌注孔在非主楼区域间距4.50 m，在主楼区域加密至1.50 m，在钻孔的过程中，通过之前观察降排水的情况及浇筑混凝土的情况，以及对地质勘查报告的研究情况，确定钻孔的位置，现场人员通过与方案比较，确定钻孔的排布情况，使空区部分完全打通。

3.6 隧道内降排水

在混凝土灌注孔钻好后，使用深井泵进行隧道内降排水的工作，因受潮汐及地下水的影响，降排水工作要持续进行到浇筑混凝土工作前。降排水工作派专人进行监督，降排水工作量大时夜间应有专人值班。在降水过程中，每天观察降排水量，确定每日的深井泵布置数量。

在基坑最低点处设置集水池，将排出的水全部收集到集水池中，通过集水池外侧的沉淀池，将沉淀的水通过污水泵排入海水中。在排入海水之前要通过检测部门检测沉淀的水质，合格后方可排入海中。

3.7 浇筑混凝土

降水完成后，使用预拌混凝土进行浇筑，因只是作为填充空区使用，故对混凝土强度要求不高，使用混凝土强度等级为C15，为增强混凝土流动性，采用细石混凝土进行填充，坍落度要求在22 mm以上。浇筑时为保证混凝土能有一个压力，使混凝土能够更好地流动，采用汽车泵进行浇筑，并使用长振捣棒在孔内振捣，待将灌注孔灌实后浇筑即完成。记录员应对每车每孔都进行记录，并依据记录的浇筑混凝土体积与地质勘察报告进行比对，对记录的数据分析整理，为下一步钻混凝土灌注孔提供依据。

3.8 钻注浆孔

使用φ110 mm潜孔钻从南向北依次钻注浆孔，钻孔时依据方案及地质勘查报告。与混凝土灌注孔相同，注浆孔间距在非主楼区域为4.50 m，主楼部分加密至1.50 m。钻孔钻透隧道顶部后，使用锚杆机进行花纹钢管的安放，花纹钢管长度要直达隧道底部，并在花纹钢管上钻孔以备注浆使用。钻注浆孔时也应对深度进行测量，并与勘察报告进行比较（图2）[3-4]。

3.9 进行注浆

采用净浆进行注浆，水泥浆的水灰比为1∶1，P.O 42.5水泥。根据现场的情况对注浆的压力及进浆量进行调整。在现场设置泥浆池进行水泥的制备，制备时采用制浆机，过滤后水泥浆液通过注浆机进行现场的注浆。

注浆时避免杂物进入注浆池，注浆的浆液应随搅随用，浆液应在初凝前注完，如遇到中途停滞阶段，注浆作业再开始时，应用水润滑注浆泵及注浆管路。润滑后再进行注浆作业。

注浆自南向北、分两序进行（图3），第一序进行注浆时，第二序作为排浆液的观察孔，第二序注浆孔出浆作为终止条件；第二序注浆时，注浆压力达到1.00 MPa以上作为终止条件。

图2 注浆剖面示意

图3 主楼钻孔注浆平面

3.10 试验检测

在完成注浆后28 d委托有资质的第三方进行现场的取芯工作，通过取芯样品的强度确定最终的地基承载力，经过后期各段及主楼区域共计15处取芯样品的试验检测，样品均超过设计要求300 MPa的地基承载力，现场工作完满完成。

经过现场的试验验证，方案完全符合设计要求及现场实际情况，并得到业主的认可与社会各方的一致好评，取得良好的社会效益与经济效益。

4 要点控制

1）每次钻孔时要做好记录，标注各层的钻孔深度。对数据与地质勘察报告进行比较，完善方案及下一步的工作。

2）在隧道建造顶部遇到地质较差时，会使用钢拱架、支护锚杆和超前管棚的支护形式，在使用潜孔钻时无法将支护结构打穿，必须使用地质勘探钻钻透隧道的顶部支护。但地质勘探钻时间较慢，故应依据地质勘察报告，先使用潜孔钻将上部岩石打穿至离支护顶棚20 cm左右，再使用地质勘探钻将支护的顶棚钻透。

3）注浆孔会遇到浆液将后续注浆管堵塞的情况，故注浆管不能一次下太多，且不应太密集，避免出现浆液堵塞后续注浆管，造成资源浪费。

4）对每日水泥进场量做好记录，对每日注浆量做好使用记录。通过记录可了解每日的注浆情况。通过记录分析，确定工程量的大小，也可进行材料的进场控制，避免材料因供应量过多而造成浪费。

5）因需要保证主楼的承载力要求，故混凝土灌注孔及注浆孔在主楼范围内应加密。方案确定在非主楼部分混凝土灌注孔间距为4.50 m，注浆孔间距也为4.50 m；在主楼区域进行加密，混凝土灌注孔间距为1.50 m，注浆孔间距为1.50 m。确保主楼部分混凝土浇筑的质量的稳定性。

6）混凝土灌注孔不必拘泥必须居于隧道中间，可依据现场实际情况进行调整，保证隧道上方空洞全部填塞完成。因在上方距离较远，通过单纯的振捣棒振捣并不能完全保证空洞内混凝土振捣密实，只是通过振捣棒使空洞填塞完成。在后期可通过注浆，使注浆的浆液将混凝土之间的空隙填塞完成，强度达到要求[5]。

5 结语

综上所述，对于海底隧道的废弃辅道的处理，公司组织人员进行攻关，采用隧道注浆的施工工艺，并通过大量的实践与试验，确保了工程的施工质量与工程进度，得到了相关单位的高度评价，同时公司也积累了宝贵的施工经验，取得了良好的社会效益和经济效益。项目人员通过总结，将此课题成果总结归纳，取得省级工法及国家级建设工程质量管理小组等多种荣誉。本工艺适用于建筑物地基下方废弃井道或者废弃人防孔洞等的填充施工，对喀斯特地貌的处理也有一定的借鉴价值。该工法技术成熟、效果良好，具有广阔的推广前景。