淺埋暗挖法施工技術(shù)在公路隧道施工中的運(yùn)用分析

王 偉 蔡玉潔

(重慶巨能建設(shè)集團(tuán)四川有限公司,四川 成都610000)

淺埋暗挖法在公路隧道工程施工中應(yīng)用,工作人員需要根據(jù)其實(shí)際概況,全面檢查工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、水文條件、周邊環(huán)境信息,明確工程施工要求,獲取精準(zhǔn)的隧道暗挖支護(hù)參數(shù),形成完善工程施工規(guī)劃。之后,在工程規(guī)劃指導(dǎo)下,工作人員分別完成地表預(yù)處理、隧道洞口超前支護(hù)、注漿施工、初期支護(hù)與襯砌施工等多個(gè)環(huán)節(jié),發(fā)揮淺埋暗挖施工工藝優(yōu)勢(shì),按照工程預(yù)期目標(biāo)完成施工任務(wù)。在施工操作過(guò)程中,工作人員需要把握技術(shù)要點(diǎn),結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整施工細(xì)節(jié),保證公路隧道施工穩(wěn)定性,為公路隧道工程質(zhì)量提供有力保障[1]。

1 公路隧道施工淺埋暗挖工程案例

1.1 工程概況

本次案例選擇山區(qū)某公路隧道工程,工程設(shè)計(jì)為：左線長(zhǎng)度464 米+右線435 米,結(jié)構(gòu)為分離式雙洞、巖質(zhì)洞口段泥質(zhì)板巖,圍巖類(lèi)別為Ⅵ、Ⅴ級(jí)。本工程隧道中最大埋深為77m,洞口位置最小埋深為2.7m。工程隧道左洞外側(cè)存在大量的水蝕沖溝導(dǎo)致地形偏壓,此位置表面有軟弱堆積物。某公路隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜,存在地形破碎、水蝕嚴(yán)重、巖體蘊(yùn)含水源的情況,為了更好的應(yīng)對(duì)如此復(fù)雜的施工環(huán)境,工作人員選擇淺埋暗挖法為主要施工技術(shù),對(duì)疏松的巖土結(jié)構(gòu)、含水量較大的巖石進(jìn)行處理,從而提升隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,保證本次公路隧道工程建設(shè)質(zhì)量[2]。

1.2 淺埋暗挖施工規(guī)劃

根據(jù)某公路隧道工程概況可以發(fā)現(xiàn),工程現(xiàn)場(chǎng)情況較為復(fù)雜,為了更好的推進(jìn)淺埋暗挖施工工序,工作人員要做好現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及隧道開(kāi)挖施工工序規(guī)劃工作,避免現(xiàn)場(chǎng)因素突發(fā)情況影響淺埋暗挖施工效果,具體內(nèi)容如下。

1.2.1 明確現(xiàn)場(chǎng)施工風(fēng)險(xiǎn),開(kāi)展全過(guò)程監(jiān)測(cè)作業(yè)。在公路隧道淺埋暗挖施工時(shí)期,為了保證隧道洞口安全,按照地質(zhì)條件與水文條件,按照地表沉降累計(jì)小于20mm、位移平均速度小于1mm 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn),形成隧道施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制方案,連續(xù)監(jiān)測(cè)各監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際情況,整合分析隧道沉降累計(jì)值、平均值與沉降速率,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的控制[3]。

1.2.2 同時(shí)開(kāi)展隧道開(kāi)挖與水位監(jiān)測(cè)。在淺埋暗挖施工過(guò)程中,工作人員要從工程整體情況入手分析,全面分析拱頂沉降、地表沉降、降水量等數(shù)值的監(jiān)測(cè)與分析,在獲取真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成數(shù)據(jù)分析結(jié)果,為之后開(kāi)展淺埋暗挖施工作業(yè)提供有力參考依據(jù),保證按照預(yù)期目標(biāo)完成淺埋暗挖施工任務(wù)。

1.2.3 分析布控專(zhuān)業(yè)性。在公路隧道工程淺埋暗挖施工過(guò)程中,工作人員要針對(duì)施工過(guò)程中降水情況進(jìn)行規(guī)劃,這主要是由于隧道所在位置的凈寬達(dá)到了35.6,其底板位于砂層處,需要工作人員實(shí)時(shí)控制施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位,抽排地下水,保證地下水水位能夠達(dá)到公路隧道工程施工標(biāo)準(zhǔn)。

2 公路隧道施工中淺埋暗挖法施工方法應(yīng)用

在某公路隧道工程中使用淺埋暗挖施工方法,工作人員需要按照如下操作進(jìn)行。

2.1 地表注漿處理

地表注漿處理是為了應(yīng)對(duì)本工程隧道掌子面前方的下沉問(wèn)題。工作人員根據(jù)工程隧道實(shí)際情況,在隧道洞口位置進(jìn)行地表注漿,操作為：①明確注漿范圍內(nèi)寬度30m,隧道中心線兩端邊長(zhǎng)15m,長(zhǎng)度約30m；②布設(shè)φ10 注漿孔,φ50*5 塑料管,控制間距參數(shù)為15cm*15cm,保證注漿深度垂直；③按照1:1 比例混合水泥砂漿,控制注漿初壓0.5～1.0Mpa,終壓1.0～1.5Mpa。工作人員在隧道洞口前方地表位置注漿,將注漿材料從地表軟弱層到四周擴(kuò)散,水泥砂漿固結(jié)之后提升地表穩(wěn)定性,將導(dǎo)管與土體連接,避免支護(hù)下沉[4]。

2.2 洞口段超前支護(hù)

結(jié)合本工程隧道洞口40m 范圍之內(nèi)的Ⅵ級(jí)圍巖結(jié)構(gòu),考慮結(jié)構(gòu)土體較為薄弱的情況,工作人員進(jìn)行洞口超前支護(hù)作業(yè)。

2.2.1 在開(kāi)挖輪廓范圍內(nèi)利用108 大管進(jìn)行超前支護(hù)(如圖1),選擇壁厚8mm 的熱軋無(wú)縫鋼管沿著隧道拱部開(kāi)挖輪廓線密實(shí)排放。

2.2.2 在開(kāi)挖輪廓線外25m 位置布設(shè)管件,控制管棚間距參數(shù)為40cm；使用小導(dǎo)管注漿方式密實(shí)管棚,有效提升隧道洞口拱部的承載力,避免隧道出現(xiàn)圍巖變形的情況；在管棚施工環(huán)節(jié),工作人員需要關(guān)注對(duì)關(guān)管棚角度、管棚方向。

2.2.3Ⅴ級(jí)圍巖段超前注漿施工環(huán)節(jié),在開(kāi)挖之前,工作人員在隧道開(kāi)挖的掌子面內(nèi)噴施混凝土,沿著隧道方向在圍巖內(nèi)安裝帶孔小導(dǎo)管,借助小導(dǎo)管向隧道圍巖結(jié)構(gòu)中壓進(jìn)注漿液,在注漿液固結(jié)之后形成圍巖結(jié)構(gòu)為核心的加固圈,為之后的開(kāi)挖作業(yè)提供有效保護(hù)。在此過(guò)程中,工作人員采用長(zhǎng)度4.5m-6m的φ42 無(wú)縫鋼管作為小導(dǎo)管；將小導(dǎo)管的前方做成尖錐形,在導(dǎo)管上交錯(cuò)鉆孔,控制孔距約為10cm-20cm,孔徑約為6mm-8mm[5]。

圖1 洞口段超前支護(hù)管棚圖

圖2 環(huán)形開(kāi)挖技術(shù)操作縱斷面示意圖

圖3 環(huán)形開(kāi)挖技術(shù)操作橫斷面示意圖

2.3 注漿施工

在超前支護(hù)之后,工作人員進(jìn)行注漿作業(yè),這一環(huán)節(jié)是淺埋暗挖施工中的核心環(huán)節(jié)；需要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件采用合適的施工技術(shù)?？紤]到工程現(xiàn)場(chǎng)中的圍巖節(jié)理發(fā)育且含水量較大的情況,為了達(dá)到加固圍巖、降低含水量的目的,工作人員需要嚴(yán)格遵循施工規(guī)范,有序完成如下操作：

2.3.1 根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)圍巖結(jié)構(gòu)及土壤疏松情況,在完成隧道結(jié)構(gòu)超前導(dǎo)管預(yù)加固施工之后,控制鉆孔與隧道中線相平行,控制外插角角度約10°～15°。

2.3.2 若地下水水位較高,則需要測(cè)量涌水量,選擇合適的注漿類(lèi)型,設(shè)計(jì)注漿參數(shù),明確注漿導(dǎo)管間距與最小擴(kuò)散半徑,之后安裝注漿管。

2.3.3 按照工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工,控制注漿初壓壓力值0.5～1.0Mpa,終壓壓力值1.0～1.5Mpa,實(shí)時(shí)觀測(cè)注漿壓力值變化,根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析注漿效果,獲得良好注漿作業(yè)成果。

2.4 初期支護(hù)與襯砌施工

本環(huán)節(jié)可以細(xì)化分為兩步驟,分別為初期支護(hù)、二次襯砌,具體操作過(guò)程如下。

2.4.1 初期支護(hù)。在完成超前支護(hù)與注漿加固之后,工作人員需要對(duì)隧道進(jìn)行初期支護(hù),需要材料為：Ⅰ20a 型鋼、C25 噴射混凝土、φ22 早強(qiáng)砂漿徑向錨桿支護(hù)體系、φ8 鋼筋網(wǎng)片。

2.4.1.1 選擇Ⅵ級(jí)圍巖間距50cm、Ⅴ級(jí)圍巖間距75cm 的型鋼材料。

2.4.1.2 在早強(qiáng)砂漿徑向錨桿支護(hù)體系施工時(shí),控制Ⅵ級(jí)圍巖L=4m、Ⅴ級(jí)圍巖L=3.5m,控制錨桿間距為1m*1m。

2.4.1.3 選擇20cm*20cm 規(guī)格的網(wǎng)片材料。

2.4.1.4 利用CRD 法完成隧道開(kāi)挖施工作業(yè),通過(guò)環(huán)形開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行作業(yè)預(yù)留核心土,開(kāi)挖之后的縱向與橫向截?cái)嗝嫒鐖D2、圖3 所示。

2.4.2 二次襯砌施工。本環(huán)節(jié)施工需要根據(jù)施工監(jiān)測(cè)控制量實(shí)時(shí)調(diào)整施工過(guò)程,具體操作過(guò)程為：

2.4.2.1 結(jié)合隧道洞口段位置泥質(zhì)巖層較多、巖體含水量較大的情況,設(shè)計(jì)二次襯砌材料為C25 模筑混凝土,防水等級(jí)S8。

2.4.2.2 考慮到地下水位埋藏較淺,水位參數(shù)為1.3m～2.15m 的情況,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水設(shè)計(jì)。

2.4.2.3 明確二次襯砌施工順序灌注混凝土,具體過(guò)程為：灌注底板混凝土→灌注拱墻混凝土。

2.4.2.4 完成灌注之后實(shí)時(shí)獲取監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)本工程隧道內(nèi)的位移速率出現(xiàn)明顯的減緩趨勢(shì),這體現(xiàn)出淺埋暗挖施工技術(shù)優(yōu)勢(shì),隧道結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本穩(wěn)定[6]。

3 結(jié)論

綜上所述,根據(jù)本次公路隧道工程案例分析,可以發(fā)現(xiàn),淺埋暗挖法在隧道施工中具有鮮明優(yōu)勢(shì)。在今后的公路隧道工程施工中使用淺埋暗挖施工技術(shù),工作人員要認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)的專(zhuān)業(yè)要求,全面了解工程各方面專(zhuān)業(yè)指數(shù)參數(shù),關(guān)注淺埋暗挖施工中各工序之間的有效銜接,保證各工序按時(shí)、高質(zhì)量完成。地表處理與超前支護(hù)是淺埋暗挖法施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是保證隧道洞口穩(wěn)定,避免隧道沉降與塌陷的關(guān)鍵處理；之后,工作人員要分別完成初期支護(hù)、一次襯砌與二次襯砌作業(yè),嚴(yán)格遵循灌注順序,保證施工效果,為公路隧道工程建設(shè)提供技術(shù)支持。