淺談隧道復(fù)雜地質(zhì)情況下淺埋偏壓段施工

張玉石

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

淺談隧道復(fù)雜地質(zhì)情況下淺埋偏壓段施工

張玉石

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

探討了一定條件下(洞口存在松散堆積體;洞口淺埋巖石風(fēng)化十分嚴(yán)重;洞口承受偏壓)小七孔隧道進(jìn)口處的施工工藝，重點(diǎn)討論了施工中的地表加固、小導(dǎo)管施工、洞口管棚、堆積體和嚴(yán)重風(fēng)化巖段的開挖及支護(hù)等技術(shù)。

隧道施工;淺埋偏壓;堆積體;施工技術(shù)

1 工程簡(jiǎn)介

小七孔隧道進(jìn)口位于貴州省獨(dú)山縣境內(nèi)，出口位于貴州省荔波縣境內(nèi)，屬于分離式公路中長(zhǎng)隧道，左幅隧道起訖樁號(hào)為ZK25+763～ZK27+475，全長(zhǎng)1 712 m，最大埋深為158 m，右幅隧道起訖樁號(hào)為YK25+755～YK27+450，全長(zhǎng)1 695 m，最大埋深149 m。進(jìn)、出口段的覆蓋層厚度多為2～8 m，覆蓋材料可以是堆積土、碎石土、松散砂黏土和嚴(yán)重風(fēng)化巖的地層等。洞身處于剝蝕低山區(qū)，地勢(shì)高低起伏，植被發(fā)育。進(jìn)口淺埋段的地質(zhì)條件很差，呈Ⅴ級(jí)圍巖。隧道進(jìn)口處易現(xiàn)左側(cè)偏壓，出口處是右側(cè)偏壓的原因是隧道沿坡腳穿行的地段較長(zhǎng)。進(jìn)口洞口的最淺埋深是2 m，不易成拱;偏壓導(dǎo)致隧道受力不均勻。因圍巖松散、淺埋偏壓、地層富水、基底軟弱同時(shí)存在加大了施工難度。怎樣安全穿過(guò)淺埋偏壓段是此工程的難點(diǎn)。

2 施工措施

總施工預(yù)案是：超前支護(hù)，分部開挖，地表固結(jié)，增強(qiáng)施工支護(hù)，早封閉圍巖，堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)。為了保證此段隧道的結(jié)構(gòu)和施工安全，需對(duì)下面方案實(shí)施篩選。(1)在淺埋的偏壓段進(jìn)行開挖路塹施作明洞;(2)先設(shè)擋土墻用于地表回填，接著開挖;(3)在洞口設(shè)立長(zhǎng)管棚。

方案一的缺點(diǎn)：需要進(jìn)行額外的開挖面邊仰坡的防護(hù)且隧道開挖和明洞段的施工造成排水不夠暢通。方案二的不足：此地的淺埋偏壓是個(gè)沖溝，回填對(duì)沖溝和地表排水的影響很大。綜合分析幾種方案的特征，聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀，決定使用洞口長(zhǎng)管棚，對(duì)洞身實(shí)施超前小導(dǎo)管支護(hù)，詳細(xì)施工方案如下。

(1)地表注漿的固結(jié) ：對(duì)YK27+450～YK27+430段的隧道地表堆積體實(shí)施注漿固結(jié)，注漿孔φ=108 mm，間距為1 m×1 m，布置成梅花形，注漿管為φ=89 mm鋼花管，水泥：42.5級(jí)，水灰比例為0.5∶1 ～2∶1，注漿壓力不小于2 MPa。

施工需注意：①控制鉆孔的深度，位于洞身兩側(cè)的鉆孔須嵌入巖層，拱頂部位須防止侵入開挖的輪廓線;②注漿順序：先兩側(cè)后中間，開始注漿的水灰比略大，之后減小;③注漿時(shí)應(yīng)該觀察邊、仰坡和洞頂?shù)呐潘到y(tǒng)，盡可能的減少破壞，同時(shí)完成修補(bǔ)。

(2)洞口的清理：地表固結(jié)7 d以后，實(shí)施洞口段清潔，整平場(chǎng)地、邊和仰坡支護(hù)，同時(shí)馬上設(shè)立場(chǎng)地排水系統(tǒng)。

(3)長(zhǎng)管棚的超前預(yù)支護(hù) ：隧道洞口使用20 m管棚預(yù)注漿的超前支護(hù)以利于開挖。管棚設(shè)立套拱，套拱使用C25混凝土，其截面尺寸為0.6×2 m，為滿足長(zhǎng)管棚的施工精度，鋼架邊緣設(shè)φ=140的導(dǎo)向鋼管，鋼管和鋼架焊接。管棚是φ=108鋼管連接形成的，環(huán)向距離40 cm，外插角是10～30，鋼花管須鉆10～16 mm的注漿孔，孔與孔距離11 cm，布置也是梅花型，尾部的止?jié){段不鉆孔，長(zhǎng)度110 cm。管棚注漿的水灰比為1∶1，注漿壓力是0.5～2 MPa。

(4)開挖和支護(hù)。對(duì)洞口在堆積體或嚴(yán)重風(fēng)化巖出的使用三臺(tái)階七部法實(shí)施開挖。淺埋段不易成拱，易坍塌，遵循“短進(jìn)尺，勤量測(cè)，早封閉，強(qiáng)支護(hù)，”的規(guī)則。a.上臺(tái)階：開挖前實(shí)施長(zhǎng)為4 m的單層小導(dǎo)管的超前支護(hù)，環(huán)向距離30 cm，每環(huán)拱部有53根支護(hù)，外插角是8～12度。人工開挖時(shí)預(yù)留沉降量15 cm。每次進(jìn)尺速度0.6～0.8 m/次，開挖后對(duì)導(dǎo)坑周圍的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)。b.中臺(tái)階：中臺(tái)階開挖時(shí)間與上臺(tái)階施工有關(guān)，分三次開挖，先開挖②，施作主體一側(cè)的初期支護(hù)后接著開挖③，施作另一側(cè)的初期支護(hù)，然后開挖④。c.下臺(tái)階：開挖下臺(tái)階，馬上封閉初期支護(hù)。先機(jī)械開挖⑤，結(jié)合人工修整，接著接長(zhǎng)鋼架，墊入槽鋼，設(shè)錨桿，鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴4 cm的混凝土，然后開挖⑥，開挖步驟與⑤一樣，接著開挖下臺(tái)階的中心部分⑦。d.仰拱開挖和填充：開挖⑧即隧底余部。采用仰拱棧橋法灌筑邊墻的基礎(chǔ)和仰拱，對(duì)隧底進(jìn)行混凝土填充。分析監(jiān)控量測(cè)結(jié)果后，進(jìn)行一次性灌注，適時(shí)施作二襯混凝土。

3 其他辦法

(1)洞口處加固。洞口段施工時(shí)洞口出現(xiàn)滑塌變形的情況。洞口的導(dǎo)向墻外移超過(guò)15 cm，洞口的混凝土護(hù)拱出現(xiàn)多處下沉開裂;進(jìn)口邊仰坡屢次滑塌，威脅施工安全。施工中不僅使用地表錨桿注漿，為確保洞口的安全，還采用了調(diào)整鋼花管設(shè)計(jì)的辦法進(jìn)行注漿，將線路右邊靠洞門處坡進(jìn)行鋼板樁防護(hù)。

(2)襯砌背后的二次注漿。為改變圍巖受力情況及隧道防水能力，在圍巖襯砌段的背后注漿。

(3)超前地質(zhì)估測(cè)。一般使用TSP201、水平鉆孔及地質(zhì)雷達(dá)弄清前方的地質(zhì)狀況，進(jìn)行預(yù)防處理，防止因盲目施工導(dǎo)致隧道塌方，獲得良好的的效果。

4 實(shí)施效果評(píng)估

通過(guò)以上工程嚴(yán)格實(shí)施處理辦法，優(yōu)化排水系統(tǒng)，增強(qiáng)超前預(yù)支護(hù)，尤其是三臺(tái)階七部的施工應(yīng)用，提升圍巖的承載力，推遲圍巖的自穩(wěn)效果，讓隧道掘進(jìn)順利。此外，也提升了復(fù)合式襯砌的安全性和可靠性。然后進(jìn)行對(duì)初期支護(hù)和洞頂?shù)乇淼臏y(cè)定，每種結(jié)果都符合施工的相關(guān)規(guī)范。對(duì)該段采用以上提到的施工技術(shù)，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，獲得預(yù)期的效果，平均掘進(jìn)速度為60 m/月，及時(shí)避免滑坍變形，此隧道施工會(huì)順利穿過(guò)淺埋偏壓段。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于地質(zhì)復(fù)雜，增強(qiáng)排水治水的基本工作以使施工順利進(jìn)行。水對(duì)是軟巖、破碎圍巖的隧道施工很不利。此隧道地處降雨較多地區(qū)，加上隧道口有松散堆積體，充分補(bǔ)給地下水，加大了施工難度。在施工時(shí)，此工程需促進(jìn)地表水的引排，提高邊坡和工作面土體穩(wěn)定性，做到工作面的無(wú)水作業(yè)施工，確保洞內(nèi)掘進(jìn)順利及初期支護(hù)的質(zhì)量，獲得預(yù)期的工程目標(biāo)。

［1］關(guān)寶樹.隧道施工要點(diǎn)集［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445.7

C

1008-3383(2012)06-0105-01

2012-04-16

張玉石(1974-)，男，貴州德江人，工程師，主要從事道路橋梁與渡河工程。