左 杰
(貴州路橋集團(tuán)有限公司第一分公司)
松河隧道是貴州省六盤水至盤縣高速公路的控制性工程,設(shè)計(jì)為分離式隧道,隧道線間距進(jìn)口約為22 m,中間段為40 m,其中左線長4 760 m(ZK53 +830 ~ZK58 +590),右線長4 720 m(YK53 +833 ~YK58 +555)。由進(jìn)出口兩端往中間掘進(jìn),我部負(fù)責(zé)進(jìn)口端施工,分界樁號為K56 +100。隧道穿越中山區(qū),區(qū)內(nèi)地形起伏大,山坡較陡峭,相對最大高差696.6 m,隧道軸線通地的地面高程為1720.0 ~2 360.0 m 之間,相對最大高差578 m。
隧道圍巖主要以Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ級為主,設(shè)計(jì)采用超前小導(dǎo)管預(yù)加固或超前錨桿輔助施工措施。隧道左線淺埋段ZK54 +455 ~ZK54 +680,右線淺埋段YK54 +430 ~YK54 +660 段,設(shè)計(jì)埋深為20 ~51 m 之間,(經(jīng)實(shí)測,實(shí)際埋深在11 ~35 m之間),圍巖為巖塊石土,中風(fēng)化灰?guī)r,塊石土為崩塌堆積體及沖洪積層,厚度大,松散至稍密;灰?guī)r巖體破碎,巖溶發(fā)育,(BQ)=100,按Ⅵ級圍巖進(jìn)行支護(hù)。該段地表位于溝谷內(nèi),為地表水匯集地帶,且圍巖為松散至稍密塊石土,施工開挖易垮塌,處理不當(dāng)易垮塌至地表,常年受雨水沖刷,雨季匯水量較大,對隧道施工安全極為不利。
根據(jù)隧道設(shè)計(jì)的地質(zhì)條件和現(xiàn)場實(shí)際施工情況,為確保能在雨季來臨之前安全順利的通過超長淺埋地段,業(yè)主、設(shè)計(jì)院、監(jiān)理、施工單位等相關(guān)人員召開專題會(huì)議討論,我方提出三個(gè)方案進(jìn)行比選,(1)維持原設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù),采用4 m超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固,縱向間距1.5 m,注漿材料為水灰比0.6∶1 ~1∶1 水泥砂漿。(2)在洞內(nèi)維持原設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)的基礎(chǔ)上采取地表注漿加固。(3)其他支護(hù)參數(shù)不變的前提下,設(shè)計(jì)超前小導(dǎo)管改用D51 自進(jìn)式錨桿,長度4.5 m,排距3 m,注漿材料改用雙液漿,水泥漿與水玻璃比值為1∶0.36。
從工期、施工成本及施工安全方面考慮,最終決定采用第3 種施工方案指導(dǎo)施工,因前兩種方案施工,存在以下問題。
(1)如維持原設(shè)計(jì),施工成本是得到控制,但施工風(fēng)險(xiǎn)大、工期長;因地質(zhì)較松散,主要為堆積體,而超前小導(dǎo)管施工必段先用鉆桿鉆孔,拔出鉆桿后再送入小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固,對掌子面巖體擾動(dòng)較大,隨時(shí)有塌方冒頂?shù)奈kU(xiǎn),且水泥漿的凝固時(shí)間要對較長,排距只有1.5 m,超前施工占用時(shí)間長,掘進(jìn)尺寸相對受影響,無法保證能在雨季來臨之前施工完成,如在雨季施工淺埋段,施工安全跟本無法保證。
(2)地表預(yù)注漿加固雖然施工安全系數(shù)提高,進(jìn)度有可能加快,但地表注漿面積較大,但費(fèi)用也相對較高,對投資控制不利。
決定采用第三種方案的原因:D51 自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)一次成型,減少對圍巖的擾動(dòng),自進(jìn)式錨桿鋼度好,縱向間距延長到3 m,相對成本并未明顯增加,超前施工時(shí)間減半,施工進(jìn)度明顯加快,有利于隧道在雨季來臨之前安全快速通過淺埋段。
(1)地表處理
在未進(jìn)入淺埋段施工前,提前對地表常年流水進(jìn)行截流,在原沖溝位置修筑一條截水溝,把常年流水引排至淺埋段之外,減小地表常年流水對淺埋段施工的影響。
(2)洞內(nèi)支護(hù)措施
①D51 自進(jìn)式錨桿超前預(yù)注漿加固
根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料再輔以超前探孔實(shí)際情況具體分析,在確定快進(jìn)入Ⅵ級圍巖地段時(shí),更改開挖方法,從ZK54 +453 位置開始,,由正臺階法改為環(huán)形開挖留核心土法,先噴射混凝土封閉掌子面后施作Φ51 自進(jìn)式錨桿超前注漿預(yù)加固,自進(jìn)式錨桿長度=4.5 m,環(huán)向間距0.35 m,縱向間距為3 m,拱頂150 度范圍內(nèi)施作,與襯砌中線平行以5°仰角打入拱部圍巖,自進(jìn)式錨桿注漿采用水泥、水玻璃雙漿液,水泥漿水灰比1∶1,水泥漿與水玻璃比1∶0.36,水玻璃濃度為35 玻美度,模數(shù)2.4,注漿壓力0.5 ~1.0 MPa。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制自進(jìn)式錨桿打入角度,防止打入角度太大開挖后脫空較大,成本及安全均不利。
②洞身開挖
超前支護(hù)雙液漿凝固后,開始進(jìn)行洞身開挖,開挖過程中必須按照臺階分部開挖法要求進(jìn)行,上部核心土體預(yù)留體積不能太小,上部留核心土支擋開挖工作面后,利于及時(shí)施作拱部初期支護(hù)以增強(qiáng)開挖工作面的穩(wěn)定,核心土及下部開挖在拱部初期支護(hù)保護(hù)下進(jìn)行,施工安全性好,開挖采用人工輔以機(jī)械施工,嚴(yán)禁采用爆破開挖。施工過程中靈活采用施工方法,新奧法與礦山法配合使用,如松散堆積土不斷掉落形成流砂狀時(shí),該用木板封堵的不能只用噴射混凝土封堵,應(yīng)采用木板封口再噴射混凝土進(jìn)行回填,靈活采用支護(hù)手段是確保施工安全的前提。
③初期支護(hù):采用I20B 工字鋼、Φ42 小導(dǎo)管、φ6.5 雙層鋼筋網(wǎng)、噴C20混凝土厚28 cm 的錨噴支護(hù)。工字鋼縱向間距50 cm/榀。Φ42 小導(dǎo)管縱環(huán)間距為50 cm×120 cm,每環(huán)21 根,并增設(shè)鎖腳錨桿,每環(huán)左右側(cè)各2 根,施工控制要點(diǎn):上臺階施工完成后應(yīng)盡快開挖下臺階及仰拱,盡快使初支封閉成環(huán),施工過程中應(yīng)加強(qiáng)拱頂下沉及周邊位移量測頻率,并安排專職安全員對掌子面及已初期支護(hù)部位進(jìn)行觀察,確保施工安全。
④二次襯砌:淺埋段及兩端過渡段襯砌采用50 cm 厚C25鋼筋混凝土,施工過程中應(yīng)加強(qiáng)防水板的檢查及欠挖部分的處理,確保二襯施工質(zhì)量。
松河隧道左線225 m 的超長淺埋段,只用了4 個(gè)月時(shí)間就安全快速通過。根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果反饋,地表下沉、拱頂下沉和周邊收斂均處于正常范圍內(nèi)。事實(shí)證明,對于要求施工進(jìn)度的隧道超長淺埋段采用環(huán)形開挖留核心土法輔以D51 自進(jìn)式錨桿超前預(yù)注漿加固措施是完全可行的,取得了一定的成效:(1)既保證了安全、又確保了隧道的進(jìn)度目標(biāo),(正常施工平均每天進(jìn)度至少2 m,比采用小導(dǎo)管注漿預(yù)加固進(jìn)度快了一半);(2)通過對松河隧道淺埋段的施工過程控制,為施工同類工程累了成功的經(jīng)驗(yàn);(3)靈活的支護(hù)手段及相應(yīng)的預(yù)加固技術(shù)措施適應(yīng)了地質(zhì)變化,真正做到”巖變我變”,有效地保證了隧道施工的安全。