坎儿井暗渠加固新技术：成果分享

以往采用的坎儿井加固措施,主要有以下3种。

1.城门形浆砌石拱防护

其断面为城门形状,采用浆砌石衬砌,高度1.6m、厚0.25m、宽0.6m,如图7.21(a)所示。

图7.21　以往常用的坎儿井暗渠防护横断面示意图(单位:mm)

2.椭圆形混凝土涵管防护

椭圆形断面混凝土管高度1.6m、厚度0.08m,每段长0.3m,为了保证混凝土管的安全稳定,配置钢筋网,并在混凝土管中部和底部设置凹槽和凸块,使相邻两块混凝土管之间相互交错,便于相邻两个混凝土管之间相互吻合对齐,防止发生相对错动移位,如图7.21(b)所示。

3.预制混凝土板防护(www.zuozong.com)

防护框架采用高×宽×厚=1.6m×0.3m×0.06m和高×宽×厚=0.6m×0.3m×0.06m的尺寸,各两块预制板拼接而成,如图7.21(c)所示。

多年实践证明,以上3种加固技术方案能够较好地解决坎儿井输水段的防护问题,在实践中也发挥了重要的作用。但存在以下几个方面缺点。

(1)工程施工难度大。一方面以上加固技术方案需要大量的砌石、混凝土预制板或预制管;另一方面坎儿井输水线路较长,施工均在地下狭窄空间内进行。这就造成材料运输量大和运输困难的问题,给工程施工造成了极大的困难。

(2)坎儿井实际断面不规则,衬砌断面形状固定,施工中很大的工作量是回填衬砌板与土层之间的空隙,施工难度大,且质量难以保证。

(3)工程造价较高,施工工期长。

这些缺点较大地影响了坎儿井保护工作的开展,通过上节对坎儿井破坏机理分析发现,坎儿井暗渠破坏主要原因在于土体含水率变化。另外,由于暗渠本身断面较小,整体的稳定性基本能够保证,破坏的主要位置在洞体表层土体,只要对表层土体进行适当的保护,防止其表层土体含水率发生大的改变,并对其进行整体性防护,即可起到保护的目的。另外,衬砌材料尽量选用轻便、有一定柔度的材料,以适应坎儿井保护工程施工的特点。鉴于以上思路,提出了坎儿井加固新技术——锚杆挂土工格栅喷(抹)混凝土衬护结构坎儿井保护技术。该新技术的基本思路为:以阻止坎儿井土层含水率随季节的变化、增强洞壁强度为要点,采用土工格栅作为衬砌混凝土的加筋层,以简便自旋式土锚钉加强格栅与土体的连接,并增强衬砌结构的整体性,从而形成轻便、有效和整体性强的衬护结构体系,防止洞体坍塌。施工中还可以采用彩色混凝土,使得混凝土颜色和坎儿井地层颜色协调,达到美观和维持原貌的目的。

新技术的具体设计为:洞顶和洞壁采用自旋式土锚钉锚固土层,土层外挂高分子土工格栅网,格栅网外喷护(或人工抹面)C25混凝土衬砌;洞底输水采用预制混凝土U形渠衬砌。混凝土衬砌层厚5cm,标号为C25;混凝土中加土工格栅,格栅型号为TGSG30-30,格栅用锚杆和螺栓锚固,加固锚杆采用自旋式锚杆,锚杆长度为0.3～0.8m,排距为0.8m;输水渠采用预制混凝土U形渠,隧洞底脚采用混凝土基础。其具体结构和布置设计如图7.22所示。材料实物和工程施工图如图7.23所示。