淺析淺埋偏壓隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

趙 貴 朋

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

新建深茂鐵路新屋隧道隧址屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，冬短夏長，冬暖夏涼，雨量充沛，年平均氣溫為23℃，年平均降雨量為2 300 mm。隧道全長970 m，其中Ⅲ級圍巖22 m，Ⅳ級圍巖85 m，Ⅴ級圍巖863 m。DK217+260～DK217+281段隧道穿越三面環(huán)山低洼溝谷、洞身外露于地表外，現(xiàn)場地勢左側(cè)為山體，高度約20 m左右；右側(cè)為低洼沖溝，偏壓嚴重，且?guī)r石級別為V級圍巖，強風(fēng)化灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育明顯，表層風(fēng)化碎裂，穩(wěn)定性較差。若直接進行隧道掘進，其坍塌、冒頂風(fēng)險極高，施工安全無法保證。原設(shè)計處理措施為：在DK217+260～DK217+281段設(shè)置護拱，先施工護拱混凝土，待強度達到設(shè)計值后暗挖洞身，最后施工襯砌混凝土。

如何安全順利地通過該段淺埋偏壓區(qū)域、保證該段施工所用機械、設(shè)備、材料、風(fēng)、水、電正常供應(yīng)是該隧道施工的重難點，且因施工至該段時正處于當(dāng)?shù)赜昙?，降水集中且雨量較大。筆者結(jié)合施工步驟和工藝，對該段淺埋偏壓隧道所采用的施工技術(shù)進行了詳細介紹，可為類似隧道工程施工提供相應(yīng)的經(jīng)驗借鑒和參考。

2 所采取的施工方案及技術(shù)措施

2.1 原施工方案的調(diào)整

原設(shè)計DK216+260～DK216+281段隧道先施工護拱混凝土，完成后在護拱下方進行暗挖。但DK217+260～DK217+281段處于深山之中、無道路通行，護拱澆筑用的混凝土、鋼筋等原材料無法從洞外運至現(xiàn)場，施工用水、用電、用風(fēng)無法提供，且設(shè)計未采取防偏壓措施。經(jīng)四方踏勘后將原施工方案進行了如下調(diào)整：(1)施工DK217+200～260段洞身管棚，加固洞身。(2)在DK217+260處采用三臺階臨時仰拱工法，上臺階先出洞，機械、設(shè)備、原材料通過隧道進口供應(yīng)至該段。(3)施工隧道外截水天溝。(4)將DK217+260、DK217+281仰坡及DK217+260～DK217+281左側(cè)邊坡進行噴錨支護，保證邊坡穩(wěn)定。(5)在隧道右側(cè)低矮處施做重力式擋土墻，抵消左側(cè)山體偏壓影響。(6)施工DK217+281～341段洞身管棚。(7)施工初期支護。初期支護采用雙層拱架，拱架外鋪石棉板噴射混凝土封閉洞身，間隔4 m在拱頂留置天窗。(8)通過天窗澆筑護拱混凝土。(9)護拱澆筑完成后再暗挖中、下臺階通過淺埋段。

2.2 施工準備

(1) 技術(shù)準備：做好各類方案的報批、技術(shù)安全交底等。

(2) 現(xiàn)場準備：遵循“三通一平”的原則做好現(xiàn)場準備工作；提前將施工材料、機械轉(zhuǎn)運至施工現(xiàn)場；做好后勤保障工作；做好洞內(nèi)外的安全防護、引排水施工等。

2.3 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 洞身長管棚施工

新屋隧道DK217+200-DK217+260、DK217+27-DK217+339段設(shè)計為洞口長管棚超前支護,無護拱范圍內(nèi)拉通布置，有護拱范圍不等長布置。長管棚設(shè)計為拱部120°范圍內(nèi)鉆設(shè)管棚鋼管(外徑108 mm，壁厚6 mm，單根長度為65 m，外插角為1°～3°，環(huán)向間距為40 cm)后注漿(注漿材料選用水灰比1∶1的水泥漿)，以增強淺埋段圍巖的自穩(wěn)能力。鉆孔時先施工導(dǎo)向墻及導(dǎo)向管，以保證管棚鋼管的外插角度及環(huán)向間距。注漿材料由ZJ-400高速制漿機現(xiàn)場拌制，注漿采用注漿機將砂漿注入管棚鋼管內(nèi)，注漿壓力一般為0.5～2 MPa，具體漿液配合比和注漿壓力由現(xiàn)場試驗確定，注漿壓力達到或無流量時，持壓10 min后停止注漿。注漿量應(yīng)滿足設(shè)計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限、未達到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。注漿時，先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔，以檢查注漿效果。

2.3.2 護拱施工

新屋隧道DK217+260-DK217+281段淺埋段洞身護拱結(jié)構(gòu)采用C35鋼筋混凝土(環(huán)向φ25@200 mm，縱向φ16@250 mm，雙層布置，鋼筋保護層厚度為50 mm)。護拱護腳處設(shè)置一排φ600直徑旋噴樁，進入強風(fēng)化層0.5 m，縱向間距0.4 m，以確保拱腳的穩(wěn)定。護拱在初期支護外側(cè)，外模采用30 cm×2 m×3 cm的木板作為外模，由洞內(nèi)通過預(yù)留天窗泵送入倉。護拱內(nèi)的縱向鋼筋不能斷開，以確保護拱整體澆筑成型。護拱回填種植土后種植植物綠化。

3 監(jiān)控量測

為保證施工安全，在隧道淺埋段開挖支護施工時及時進行地表沉降觀測及洞內(nèi)拱頂沉降觀測，并根據(jù)具體情況及時調(diào)整或增加量測的內(nèi)容。對量測數(shù)據(jù)及時進行分析處理，實現(xiàn)動態(tài)管理、動態(tài)施工。地表沉降監(jiān)測點的布置：在淺埋段沿隧道軸向每隔5 m布設(shè)，同時在橫向依據(jù)實際情況選定主斷面，沿主斷面布設(shè)測點，橫斷面方向應(yīng)在隧道中心及兩側(cè)間距2～5 m處設(shè)地表下沉測點，每個斷面設(shè)7～11點，監(jiān)測范圍應(yīng)在隧道開挖影響范圍以外，以了解地表沉降的橫向影響范圍。拱頂下沉及凈空變位收斂量測根據(jù)沿隧道縱向在拱頂和墻中布設(shè)測點，斷面間距為5 m。凈空變位量測在開挖后盡早進行，初讀數(shù)在開挖12 h內(nèi)且在下一循環(huán)開挖前讀取，采用收斂計量測。淺埋地段洞內(nèi)外量測點布設(shè)在同一橫斷面內(nèi)。

4 結(jié) 語

筆者結(jié)合具體的鐵路淺埋隧道施工實例，著重從淺埋段洞內(nèi)外支護措施及施工過程中的監(jiān)控量測出發(fā)，對淺埋偏壓隧道施工的相關(guān)技術(shù)問題進行了介紹、分析，供相關(guān)技術(shù)人員參考和借鑒。