摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了在巖層較薄，巖土較為松散等不利施工地質(zhì)條件下采用地表注漿、超前管棚施工和三臺(tái)階法開(kāi)挖處理技術(shù)進(jìn)行高速公路隧道施工技術(shù)與信息化施工監(jiān)測(cè)措施，并對(duì)施工效果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞:高速公路隧道;地表注漿;三臺(tái)階法;新奧法;監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):U455.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)12-0145-03

1工程概況

湖南某高速公路隧道工程全長(zhǎng)1250m，由于洞頂覆蓋層薄，設(shè)10m明洞。其進(jìn)洞段地形坡度僅為9°，并直接受F1斷層影響。

本隧道工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，圍巖為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r坡積而成的黃褐色碎石土，結(jié)構(gòu)松散，其間夾雜砂土。F1斷層為傾角35°，東西推復(fù)的逆掩顯壓性結(jié)構(gòu)面，填充物為灰?guī)r透鏡體、斷層泥及灰?guī)r角礫。厚度2m左右，呈片理化帶和角礫狀，方解石脈膠結(jié)，并被白色斷層泥包裹、很濕、松散，影響長(zhǎng)度15m左右。由于巖層較薄，巖土較為松散，直接影響隧道施工的安全，因此施工應(yīng)采取合理的技術(shù)措施，以保證施工的順利進(jìn)行。

2隧道進(jìn)洞掘進(jìn)施工方案設(shè)計(jì)

根據(jù)不利施工的巖層地質(zhì)條件，采用地表注漿預(yù)加固技術(shù)把有凝膠、充填性能的漿液材料壓人地層中，對(duì)松散圍巖進(jìn)行充填-擠密-固結(jié)，改善圍巖的物理力學(xué)性能，提高圍巖地基承載力、抗剪強(qiáng)度及自穩(wěn)能力，而且可以充填和堵塞地層中的縫隙，減少注漿區(qū)地層的滲透系數(shù)及隧道開(kāi)挖的滲水量。

超前管棚施工后可加強(qiáng)其范圍內(nèi)的圍巖穩(wěn)定性，加快施工進(jìn)度。超前管棚施工質(zhì)量的好壞來(lái)自于導(dǎo)向墻中導(dǎo)向管的預(yù)埋質(zhì)量，其預(yù)埋位置準(zhǔn)確對(duì)管棚穩(wěn)固圍巖起到非常重要的作用，同時(shí)還可以避免管棚伸人開(kāi)挖斷面內(nèi)，具體如下:

2.1邊坡的加固處理及排水

邊仰坡按設(shè)計(jì)開(kāi)挖完成后，立即打設(shè)5m長(zhǎng)Φ22砂漿錨桿，梅花型布置，間距100cm×100cm;安裝Φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸15cm×15cm;噴射C25鋼纖維混凝土，厚度10cm，及時(shí)封閉圍巖，保證邊仰坡的圍巖穩(wěn)定性。在邊仰坡外修建臨時(shí)梯形截水溝，深60cm，底層鋪10cm級(jí)配碎石，面層碼砌25cm厚的漿砌片石，坡度順地形，及時(shí)排除山上的匯水，盡量避免邊仰坡被雨水沖刷，見(jiàn)下圖1。

2.2洞口段加固處理措施

2.2.1洞內(nèi)加固

大管棚Φ108×6超前支護(hù)，長(zhǎng)度18m，共33根，水泥-水玻璃注漿飽滿密實(shí)，初期支護(hù)采用18號(hào)工字鋼支撐，鋼支撐縱向間距50cm，單層Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸20cm×20cm，噴射C25鋼纖維混凝土，厚度為30cm。

2.2.2開(kāi)挖方案

隧道開(kāi)挖根據(jù)”弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的原則，三臺(tái)階法左右斷面分部開(kāi)挖，嚴(yán)格按照新奧法的施工原理及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)，穩(wěn)妥前進(jìn)。相鄰工作面距離大約5m左右，小型機(jī)械配合人工出渣，確保施工工序互不干擾。

3隧道進(jìn)洞掘進(jìn)施工技術(shù)

3.1地表處理

3.1.1測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，把洞口里程準(zhǔn)確位置測(cè)設(shè)出來(lái)，并用比較顯眼的指示標(biāo)志標(biāo)示出來(lái)，然后根據(jù)邊仰坡的位置把洞頂臨時(shí)截水溝用紅線連接標(biāo)示。

3.1.2洞頂臨時(shí)截水溝開(kāi)挖

截水溝開(kāi)挖坡度應(yīng)參考原地面地形，設(shè)置較緩的坡度，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的原則，把截水溝連接到路基排水溝。

如坡度較大時(shí)，截水溝砌筑時(shí)每10m增設(shè)一個(gè)跌水槽，減緩水流沖擊力。

3.1.3截水溝砌筑

截水溝砌筑采用M7.5號(hào)漿砌片石，座漿砌筑，大面朝下，光面朝外，砂漿飽滿，相鄰砌縫間距大于8cm，線形平順。

3.1.4邊仰坡加固

按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行處理。

3.2大管棚施工

3.2.1施工說(shuō)明

超前管棚第一節(jié)鋼管前端加工成尖錐狀，鋼管節(jié)長(zhǎng)4m、6m，管節(jié)之間采用絲口連接。管棚環(huán)向間距40cm，導(dǎo)向孔內(nèi)預(yù)埋Φ127×5mm的鋼管，鋼管外側(cè)端部于套供外側(cè)平齊，內(nèi)側(cè)伸出部分埋人土中，鋼管軸線與隧道軸線之間成2°空間夾角，見(jiàn)圖2。

3.2.2施工工藝

3.2.2.1工藝流程(見(jiàn)圖3)

3.2.2.2鉆孔

鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，在澆筑好的套供上標(biāo)出孔位和孔號(hào)，孔號(hào)分為奇數(shù)孔和偶數(shù)孔。奇數(shù)孔采用無(wú)縫鋼管，偶數(shù)孔采用鋼花管。鉆孔順序?yàn)橄茹@偶數(shù)孔用于注漿，后鉆奇數(shù)孔用于檢查注漿質(zhì)量。

3.2.2.3安裝注漿管

清孔、檢查鉆孔合格后，采用鉆機(jī)定位送管器推送鋼管。鋼管用4～6m管節(jié)逐段接長(zhǎng)，連接頭采用厚壁管箍，上滿絲扣，絲扣長(zhǎng)度不小于15cm;為保證均勻性，鋼管接頭應(yīng)縱向錯(cuò)開(kāi)，偶數(shù)第一節(jié)用4m，奇數(shù)第一節(jié)用6m，以后各節(jié)都用6m。

3.2.2.4注漿

孔號(hào)為偶數(shù)的管棚完成后，可對(duì)這部分管棚進(jìn)行注漿。

3.2.2.5注漿結(jié)束

進(jìn)漿量小于20～25L/min;注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后穩(wěn)定10min以上;注漿結(jié)束后采用1:1水泥砂漿充填無(wú)縫鋼管。

3.3洞身開(kāi)挖施工

導(dǎo)向墻、超前管棚施工完成后，開(kāi)始暗洞上臺(tái)階的施工。由于施工使邊、仰坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為了保證隧道安全進(jìn)洞施工，有效地控制拱頂沉降，在洞口10m范圍加強(qiáng)支護(hù)，見(jiàn)圖4。

3.3.1上臺(tái)階加強(qiáng)支護(hù)

利用預(yù)留核心土開(kāi)挖進(jìn)洞，按設(shè)計(jì)要求隨挖隨支鋼架，并在每榀工型鋼架兩側(cè)拱腳以上20cm處加設(shè)[18工字鋼橫向支撐，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定，兩端焊接在工型鋼架上，起支撐作用，保證環(huán)向支護(hù)鋼架兩拱腳不回收。橫向支撐間采用Φ22縱向連接筋連接，間距1m，并噴射混凝土使之形成板式結(jié)構(gòu)，以此來(lái)加大受力面積，有效地控制初支的收斂與沉降。在每榀拱架兩側(cè)拱腳處增設(shè)Φ50鎖腳錨管，避免拱腳出現(xiàn)應(yīng)力集中，每側(cè)4根，共8根，每根長(zhǎng)5m，偏斜工型鋼架10～20°斜向下打人，尾部與鋼架焊接牢固，并進(jìn)行注漿加固，增加鎖腳錨管的剛度和錨固力。

3.3.2中臺(tái)階加強(qiáng)支護(hù)

上臺(tái)階縱向支護(hù)距離有5m時(shí)，中臺(tái)階開(kāi)始施工。開(kāi)挖時(shí)，預(yù)留梯形核心土，先由兩側(cè)拱架處掏槽開(kāi)挖，每開(kāi)挖75cm支一榀工型鋼架，并網(wǎng)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，中臺(tái)階也按上臺(tái)階要求加設(shè)橫向支撐及鎖腳錨桿，參數(shù)相同。

3.3.3下臺(tái)階加強(qiáng)支護(hù)

中臺(tái)階挖支3~4m后，下臺(tái)階開(kāi)挖進(jìn)洞。開(kāi)挖時(shí)，預(yù)留矩形核心土，每75cm支一榀鋼架，網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。兩拱腳處打Φ50鎖腳小導(dǎo)管，共8根，每根長(zhǎng)5m，偏斜工型鋼架10～20°打入，尾部與鋼架焊接牢固，并進(jìn)行注漿加固。側(cè)壁支護(hù)完成，開(kāi)挖核心土至仰拱底。

3.3.4仰拱

仰拱底加設(shè)工字鋼支撐，與下臺(tái)階工型鋼架焊接牢固，支撐間采用Φ22縱向連接筋連接，間距l(xiāng)m，并噴射混凝土使之形成板式結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行仰拱混凝土施工，混凝土施工要緊跟下臺(tái)階(仰拱施工一般為2~3m)，先形成封閉的環(huán)，控制住拱腳處的位移。

3.4防水層施工

本隧道工程選用ECB復(fù)合型防水卷材，長(zhǎng)度23.5m/卷，寬度2.1m，厚度1.2mm，300g/m2無(wú)紡布。

3.4.1初期支護(hù)基面檢查

鋪設(shè)無(wú)紡布前仔細(xì)檢查初期支護(hù)是否有侵限，是否有突出的鋼筋頭及鋼管頭;噴射混凝土局部凹凸進(jìn)行抹平處理。有滴水處，要進(jìn)行堵漏處理。

3.4.2鋪設(shè)ECB復(fù)合型防水板

采用無(wú)射釘懸掛鋪設(shè)防水板，全斷面施工時(shí)逐環(huán)進(jìn)行。

3.4.2.1施工流程圖如下圖5:

3.4.2.2防水板施工要點(diǎn)

a.防水板吊繩與預(yù)埋件之間要綁扎牢固，防止在施工中脫落。

b.要保證相鄰兩環(huán)防水板搭接寬度，搭接寬度不小于100mm。

c.相鄰兩條接縫需錯(cuò)開(kāi)，并錯(cuò)開(kāi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處不小于600mm，以保證與下一組襯砌防水板搭接寬度及操作方便。

d.防水板焊接。搭接處采用熱楔式焊機(jī)雙縫焊，搭接寬度為10cm，雙焊縫每條縫寬1cm，每條焊縫間有1.5cm寬的空腔，作為充氣檢查使用。焊縫應(yīng)均勻連續(xù)，不得有漏焊、假焊、焊焦、焊穿現(xiàn)象。

e.防水層的質(zhì)量檢查。除對(duì)防水卷材母材檢查外，重點(diǎn)應(yīng)檢查防水卷材的焊縫質(zhì)量。經(jīng)熱熔壓焊在一起的防水層呈透明狀，無(wú)氣泡，表明焊接質(zhì)量良好，在必要的時(shí)候，可做充氣試驗(yàn)，用針頭(可用注射針頭代替)向兩條焊縫間空腔內(nèi)注入壓縮空氣(可用打氣筒進(jìn)行)。充氣0.15MPa，3min后氣壓下降值不超過(guò)0.03MPa為合格。

3.4.2.3施工質(zhì)量保證措施

a.原材料必須達(dá)到有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且無(wú)破損。

b.防水卷材在焊接前不得有油污、浮土等雜物。

c.對(duì)雙焊縫焊機(jī)應(yīng)及時(shí)清潔，以免熱楔塊表面帶有雜物而影響焊接質(zhì)量。

d.操作人員受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗，人員固定。

e.考慮二次襯砌混凝土的擠壓作用，鋪設(shè)防水卷材時(shí)要適量放松，拱頂一般為3%~5%，拱腰要有8%左右的富余量。

f.在防水層上綁扎或焊接鋼筋時(shí)應(yīng)采取保護(hù)措施(如加擋板或澆水)，以防損壞。

g.施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙和明火作業(yè)，施工時(shí)操作人員應(yīng)盡量穿軟底鞋進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。

4隧道施工監(jiān)測(cè)措施

隧道新奧法施工中監(jiān)控量測(cè)是一個(gè)重要組成部分，利用監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析圍巖變形規(guī)律和支護(hù)狀態(tài)，以指導(dǎo)施工。

周邊收斂位移監(jiān)測(cè)洞口段10~15m范圍內(nèi)布設(shè)3~5個(gè)點(diǎn)。隧道開(kāi)挖爆破后，盡可能早的在隧道的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設(shè)測(cè)樁，保證快、近。快就是在爆破開(kāi)挖完成后12h內(nèi)或在下一循環(huán)爆破前完成測(cè)點(diǎn)埋設(shè)，并讀取初讀數(shù);近就是測(cè)點(diǎn)埋設(shè)要盡量靠近開(kāi)挖工作面，不要超過(guò)2m，有保護(hù)條件時(shí)，測(cè)點(diǎn)可安設(shè)在距開(kāi)挖工作面0.5m左右的斷面上，量測(cè)效果更好。測(cè)點(diǎn)埋設(shè)深度30cm左右，鉆孔采用鉆眼桿打孔，早強(qiáng)錨固劑固定，測(cè)點(diǎn)表面要用保護(hù)罩防護(hù)。凈空水平收斂?jī)蓽y(cè)點(diǎn)應(yīng)在同一水平線上，用標(biāo)定好的DSS30A收斂?jī)x量測(cè)收斂變形。量測(cè)頻率1~15d為2次/d，16~30d為1次/2d，l~3個(gè)月2次/周，3個(gè)月后3次/月。

拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)布置在隧道的拱頂中軸線處，測(cè)點(diǎn)表面設(shè)一個(gè)掛鉤，與周邊位移量測(cè)同一個(gè)斷面，作為圍巖周邊位移量測(cè)的補(bǔ)充，采用高精度的水準(zhǔn)儀和鋼尺量測(cè)拱頂?shù)慕^對(duì)下沉量，量測(cè)頻率同周邊收斂位移頻率，拱頂下沉/周邊收斂位移見(jiàn)圖6。

本隧道自2006年l2月30日第一次放炮進(jìn)洞后，經(jīng)過(guò)三個(gè)半月的及時(shí)觀測(cè)和數(shù)據(jù)收集整理分析，嚴(yán)格按照隧道施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的收斂、位移允許數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，確保了隧道的施工安全。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，三臺(tái)階法開(kāi)挖處理松散碎石隧道比較安全，開(kāi)挖支護(hù)工序循環(huán)，施工比較好組織。分解開(kāi)挖斷面，有利于維持圍巖的自身穩(wěn)定，逐個(gè)開(kāi)挖支護(hù)，機(jī)械設(shè)備投入少，周轉(zhuǎn)靈活，節(jié)省施工費(fèi)用，加快施工進(jìn)度。由于本隧道工程采取了綜合的質(zhì)量與安全保證措施，使本隧道工程施工取得了良好的綜合效益，可為類似工程參考借鑒。

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