隧洞洞臉高邊坡被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的施工方法研究

唐毅+尹潔

摘要： 一直以來，隧道邊坡的安全防護(hù)施工是保證隧洞安全施工的重要前提。西藏某隧道進(jìn)口地形較平緩，洞口工程地質(zhì)附近隧道長約 30m 位于第四系全新統(tǒng)沖積砂層中，砂層自穩(wěn)能力極差，風(fēng)積砂層及沖洪積砂層為可液化砂土，工程地質(zhì)條件較差。為保證隧道洞口施工人員及設(shè)備安全，在隧道進(jìn)出洞口上方設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，攔截下落的巖石，以起到良好的防護(hù)作用。通過理論數(shù)據(jù)與實(shí)際結(jié)果動(dòng)態(tài)比較的方式，優(yōu)化被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的施工工藝，服務(wù)隧道安全防護(hù)問題。

Abstract： Safety protection construction of tunnel slope has been an important prerequisite for safe construction of tunnel. A tunnel in Tibet has a relatively flat terrain， and the tunnel near the tunnel portal engineering geology is about 30m long and is located in the fourth series new alluvial sand layer. The self-stabilizing ability of sand layer is very poor， and aeolian sand layer and alluvial sand layer belong to liquefiable sand， so the engineering geological conditions are poor. In order to ensure the safety of the construction personnel and equipment， the passive protective net is arranged above the entrance of the tunnel to intercept the falling rocks， so as to play a good protective effect. Through the dynamic comparison of theoretical data and the actual results， the passive protection network construction technology is optimized to serve the tunnel security protection.

關(guān)鍵詞： 隧道；洞口段；邊坡落石；安全防護(hù)；被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

Key words： tunnel；tunnel portal section；slope rockfall；safety protection；passive protective net

中圖分類號：U213.1+58 獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0107-03

0 引言

在地下洞室開挖過程中，破碎圍巖向洞內(nèi)開挖臨空面產(chǎn)生位移，設(shè)計(jì)線內(nèi)外存在邊仰坡及直立開挖面，如遇強(qiáng)降雨等惡劣天氣，使得邊坡應(yīng)力平衡被破壞，會導(dǎo)致滾石、垮塌、滑坡等現(xiàn)象的發(fā)生，對洞口施工人員、設(shè)施造成嚴(yán)重威脅。某新建隧道進(jìn)口里程D3K223+865，出口里程D3K225+572，全長1707m為單線隧道，最大埋深約560m，洞身范圍內(nèi)線路縱坡為-9‰/1707m單面坡，設(shè)計(jì)軌面高程為3226.30m。緊鄰S306省道隧道進(jìn)口地形較平緩，分布厚約1m 的風(fēng)積砂層，洞口工程地質(zhì)附近隧道長約30m 位于第四系全新統(tǒng)沖積砂層中，砂層自穩(wěn)能力極差，風(fēng)積砂層及沖洪積砂層為可液化砂土，工程地質(zhì)條件較差?；鶐r強(qiáng)風(fēng)化層自穩(wěn)能力稍差，且隧道出口段落為淺埋，隧道出口D3K225+528～+557 段洞口附近發(fā)育圍巖落石，工程地質(zhì)條件較差，由于受到雅魯藏布江河谷深切作用，其地區(qū)內(nèi)地下水埋深大，屬于中等、弱富水性；主要接受大氣降水補(bǔ)給。邊仰坡開挖后易發(fā)生垮塌、滑脫等，一旦發(fā)生事故，輕則延誤工期，重則造成群死群傷。

因此，考慮邊仰坡及直立開挖面可能發(fā)生的崩塌落石、風(fēng)化剝落等狀況，在隧道進(jìn)出洞口上方設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，攔截下落的巖石，以起到良好的防護(hù)作用，確保洞口施工人員及設(shè)備安全。通過理論數(shù)據(jù)與實(shí)際結(jié)果動(dòng)態(tài)比較的方法，優(yōu)化被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的施工工藝，可以對后期施工提供一定的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。

1 設(shè)計(jì)概況

進(jìn)口端洞口上方沿天溝外側(cè)設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)一道，防護(hù)網(wǎng)高5m，總長70m（線路左側(cè)長35m，右側(cè)長35m），出口段沿天溝外側(cè)設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)高5m，總長82m（線路左側(cè)長32m，右側(cè)長50m），被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)位置可根據(jù)現(xiàn)場施工后現(xiàn)場地形地質(zhì)情況酌情調(diào)整。

2 施工方法及工藝

2.1 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工工藝流程

被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工工藝流程，見圖1。

2.2 施工方法

2.2.1 施工準(zhǔn)備

查看現(xiàn)場地質(zhì)及坡面尺寸，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)有較大出入或可以優(yōu)化設(shè)計(jì)的，須在設(shè)計(jì)方案允許的范圍內(nèi)提出調(diào)整或變更。清除坡面防護(hù)區(qū)域內(nèi)對施工造成安全威脅的浮土、浮石，對不利于施工和影響系統(tǒng)安裝后功能正常發(fā)揮的局部地形（局部堆積體、凸起體、植被等）進(jìn)行適當(dāng)修整。在坡面上修建好材料搬運(yùn)和人員行走的臨時(shí)通道，根據(jù)坡面的防護(hù)特點(diǎn)，做好施工安全防護(hù)措施。

2.2.2 測量放線及定位

按設(shè)計(jì)并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況逐一對被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)鋼柱基座，上、側(cè)拉錨孔的位置進(jìn)行測量定位。鋼柱基座放線時(shí)，各鋼柱基座位置應(yīng)盡可能設(shè)在同一等高線上。嚴(yán)禁放線在防護(hù)山體的陰影地段。鋼柱間距一般為10m，鋼柱基座的定位，須滿足最大的攔截范圍，防止危石從防護(hù)網(wǎng)上方飛越。endprint

2.2.3 基礎(chǔ)施工。

①鋼柱基座基礎(chǔ)施工

1）當(dāng)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)鋼柱基座的位置基礎(chǔ)為巖石時(shí)，用鑿巖機(jī)在基座基礎(chǔ)位置鉆鑿錨孔，鉆鑿深度為1m；再放入基座地腳螺桿并用C20砼澆注；其次在澆注面用薄層C20細(xì)石混凝土抹平基礎(chǔ)面；再將基座板套入地腳螺桿，用螺母將其緊固。

2）當(dāng)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)鋼柱基座的位置基礎(chǔ)為覆蓋層（土質(zhì)）時(shí)，首先對覆蓋層進(jìn)行開挖，開挖尺寸必須符合標(biāo)準(zhǔn)（80cm×60cm×1m）；其次對下部基巖直接鉆鑿錨桿孔，再放入地腳螺栓并用砂漿進(jìn)行灌注；最后校正地腳螺栓的位置，用C20砼對基座基坑進(jìn)行澆注，形成復(fù)合基礎(chǔ)，保證地腳螺栓的埋入深度。

3）當(dāng)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)鋼柱基座基礎(chǔ)存在高低不平時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用調(diào)整基座位置的辦法來使基座盡量設(shè)置在同一高度；當(dāng)用調(diào)整基座位置的辦法無法使基座達(dá)到同一高度時(shí)，采用對現(xiàn)場基礎(chǔ)高凸處進(jìn)行削整降低高度、在低凹處則用混凝土澆筑調(diào)高基座位置來滿足要求。

4）本防護(hù)能及為1000kJ，網(wǎng)高H=5m的系統(tǒng)；當(dāng)采用其它高度時(shí)，鋼柱型號按表1。

②錨桿基礎(chǔ)施工。

施工流程為放線→復(fù)核→鉆孔→清孔。錨桿基礎(chǔ)開挖的最小尺寸與被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)高（m）及鋼繩錨桿長度（m）/抗拔力（kN）選用分別見表2、表3。

2.2.4 預(yù)埋錨桿

錨桿采用2×？準(zhǔn)16鋼繩錨桿，長度3m。局部區(qū)域根據(jù)需要可增補(bǔ)固定錨桿，增補(bǔ)錨桿長度3m；錨桿孔應(yīng)與基巖面盡量垂直。在每一孔位處鑿深深度不小于錨桿外露環(huán)套長度的凹孔，一般口徑為20cm，深20cm。按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清孔，鉆孔孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)錨桿長度長5～10cm以上，孔徑不小于？準(zhǔn)42；受鑿巖設(shè)備限制時(shí)，每根錨桿的兩股鋼繩可以分別錨入兩個(gè)孔徑不小于？準(zhǔn)35的錨孔內(nèi)，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為15～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果；當(dāng)局部孔位處應(yīng)底層松散或破碎不能成孔時(shí)，采用斷面尺寸不小于0.4m×0.4m的C20砼基礎(chǔ)置換成不能成孔的巖土段。

2.2.5 灌漿

施工流程為砂漿配制→放入錨桿→注漿→侯凝。注漿材料選用M35水泥砂漿，并摻入水泥重量20%的粉煤灰。錨桿應(yīng)能完全放入錨孔內(nèi)。若錨桿環(huán)套外露長度超過5cm，須重新用錨桿鉆鑿，以確保錨桿安裝到位。注漿宜采用機(jī)械注漿，水泥砂漿應(yīng)拌和均勻，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入。要求灌注密實(shí)，邊搗固邊灌注，防止錨桿孔眼內(nèi)有空氣，影響錨桿錨固質(zhì)量。桿體插入孔內(nèi)長度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)規(guī)定的95%。安裝完成后不得隨意敲擊錨桿，3d內(nèi)不得懸掛重物或進(jìn)行下道工序施工。

2.2.6 安裝鋼柱上、側(cè)拉繩

將鋼柱順坡向上放置并使鋼柱柱腳位于基座處。將繩的掛環(huán)掛于柱頭掛座上，再將繩另一端穿過對應(yīng)的上拉錨桿雞心環(huán)后用繩卡暫時(shí)固定。將鋼柱緩慢抬起并對準(zhǔn)基座，然后將鋼柱柱腳插入基座中，最后插入連接螺桿并擰緊。通過調(diào)整繩長度，將鋼柱調(diào)整到設(shè)計(jì)的安裝傾角后，張緊繩并用繩卡固定。

2.2.7 安裝消能裝置（減壓環(huán)、減壓板）、上（下）支撐繩、邊柱固定繩、輔助繩

①上、下支撐繩減壓環(huán)安裝：將上、下支撐繩分別穿過減壓環(huán)，距鋼柱2m為宜，放置于輔助繩外側(cè)。

②上拉繩、側(cè)拉繩減壓環(huán)安裝：將上拉、側(cè)拉鋼絲繩分別穿過減壓環(huán)，調(diào)整后距鋼柱2m為宜。

③減壓板：減壓板的安裝位置及方法同減壓環(huán)。

④支撐繩作為被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的重要受力構(gòu)件，其直徑比較大，為了消減落石沖擊的能量，支撐繩上都穿有一定數(shù)量的減壓環(huán)，因而每根支撐繩重量比較大。為了施工方便，被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)在安裝時(shí)一般按每50m進(jìn)行分段。

⑤輔助繩：

1）當(dāng)支撐繩是雙繩時(shí)：輔助繩也是雙繩，一根支撐繩上安裝一根輔助繩，并對稱安裝在鋼柱兩側(cè)，長度距鋼柱左右各1.5m；

2）當(dāng)支撐繩是單繩時(shí)：輔助繩對稱安裝在鋼柱兩側(cè)，長度距鋼柱左右各1.5m；

3）輔助繩自由端預(yù)留0.5m；輔助繩繩卡的緊固力為8.7kgs。

⑥邊柱固定繩安裝：用邊網(wǎng)固定繩一端繞過鋼柱柱頭（不得壓住上支撐繩），再穿個(gè)基座底部的銷筒，與另一端頭搭接1m，用3個(gè)繩卡固接。

2.2.8 環(huán)形網(wǎng)安裝

將環(huán)形網(wǎng)按編號，并在鋼柱之間按照對應(yīng)的位置展開；用一根鋼絲繩起吊環(huán)形網(wǎng)上緣網(wǎng)孔與上支撐繩平行，采用卸扣或繩卡將環(huán)形網(wǎng)與上支撐繩聯(lián)結(jié)，同時(shí)也可將環(huán)形網(wǎng)與下支撐繩聯(lián)結(jié)，此后起吊繩可松開抽出。重復(fù)上述步驟直到全部環(huán)形網(wǎng)與上支撐繩聯(lián)結(jié)，并側(cè)向移動(dòng)環(huán)形網(wǎng)使其位于正確位置，用卸扣縫合環(huán)形網(wǎng)。

2.2.9 格柵網(wǎng)的安裝

格柵網(wǎng)鋪掛在環(huán)形網(wǎng)的內(nèi)側(cè)，應(yīng)疊蓋環(huán)形網(wǎng)并向外折疊15cm，用扎絲將環(huán)形網(wǎng)與格柵網(wǎng)聯(lián)結(jié)在一起。格柵網(wǎng)底部與下支撐繩用扎絲固接，并沿斜坡向上敷設(shè)0.5m左右，用一些石塊將格柵網(wǎng)底部壓住。用扎絲將格柵網(wǎng)固定到環(huán)形網(wǎng)上，每平方米固定約為4處。每張格柵網(wǎng)連接處應(yīng)疊蓋5cm。

3 結(jié)語

被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)的施工規(guī)范、規(guī)程進(jìn)行，達(dá)到最大有效防護(hù)面積，盡量減小防護(hù)網(wǎng)與地面的間隙，并對可能出現(xiàn)問題制定切實(shí)有效的防范措施。實(shí)際案例應(yīng)用結(jié)果表明，在隧道開挖前，通過采取必要的防護(hù)網(wǎng)防護(hù)措施，確保了隧道洞口開挖的安全性，被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工技術(shù)解決了仰坡及直立開挖面危石的防護(hù)問題，對仰坡及直立開挖面危石的防護(hù)發(fā)揮了重要作用。采用理論數(shù)據(jù)與實(shí)際結(jié)果動(dòng)態(tài)比較的方法，優(yōu)化被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的施工工藝，以期對地質(zhì)條件不良的隧道安全防護(hù)問題提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

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