李衛(wèi)紅
忻保高速公路L21合同段起訖樁號(hào)為K151+500~K160+380,長(zhǎng)8.8 km,地處忻州市岢嵐縣境內(nèi),主要工程為“兩隧十二橋”,隧道工程分別為沙塔隧道(黃土隧道)、水峪貫隧道。
沙塔隧道:分離式,左線(xiàn)起訖樁號(hào)為K152+595~K153+035,長(zhǎng)440 m;右線(xiàn)起訖樁號(hào)為K152+558~K153+145,長(zhǎng) 587 m。整個(gè)隧道包括明洞26 m,Ⅴ級(jí)淺埋245 m,Ⅴ級(jí)44 m,Ⅳ級(jí)712 m。隧道洞口巖性以Qm3堅(jiān)硬亞黏土為主,垂直節(jié)理發(fā)育,具大孔隙,呈松散結(jié)構(gòu),易受水的侵蝕,中等壓縮性;洞口較陡,坡角30°~40°,洞口邊坡穩(wěn)定性較差。地形溝壑交錯(cuò),隧道出口段嚴(yán)重偏壓淺埋。埋深25 m以下的部分約占隧道全長(zhǎng)的1/3。
1)隧道出口段原設(shè)計(jì)為側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖,施工中采用三臺(tái)階分部上導(dǎo)坑預(yù)留核心土的方法施工(見(jiàn)圖1),開(kāi)挖掘進(jìn)和初期支護(hù)結(jié)合地形地質(zhì)條件,嚴(yán)格按“管超前,禁爆破,早噴錨,強(qiáng)支護(hù),緊封閉,勤量測(cè)”原則進(jìn)行施工。2)工藝控制要點(diǎn)。a.預(yù)留核心土三臺(tái)階開(kāi)挖的方法,上臺(tái)階開(kāi)挖130°,接腿兩次至拱腳。核心土長(zhǎng)度2.5 m~3.5 m。上導(dǎo)坑每次開(kāi)挖控制一榀鋼拱架(見(jiàn)圖2)。b.隧道在上斷面進(jìn)洞20 m后,停止掌子面施工,開(kāi)挖9 m仰拱并成環(huán)。c.施工中上下臺(tái)階長(zhǎng)度不超過(guò)15 m,仰拱與掌子面長(zhǎng)度不超過(guò)30 m,二襯與掌子面長(zhǎng)度不超過(guò)50 m。d.接腿施工必須左右錯(cuò)開(kāi)6榀以上。洞內(nèi)作業(yè)坡道采用上導(dǎo)坑出渣填筑下導(dǎo)坑的方法,嚴(yán)禁先拉中槽的方法以防止拱腳失穩(wěn),開(kāi)挖標(biāo)高至距拱腳30 cm時(shí),必須采用人工清理,防止超挖,接腿及落底每次開(kāi)挖不超過(guò)2榀,仰拱每次開(kāi)挖不能超過(guò)5榀或3 m。e.上下導(dǎo)坑連接處的連接螺栓一定要全部擰緊,如果因?yàn)殚_(kāi)挖時(shí)變形造成無(wú)法全部帶齊螺栓,要采用插入鋼筋頭與上下拱架焊接,這是防止收斂的有效手段。f.洞口地表設(shè)置沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)和拱頂觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。在大跨上下1 m范圍內(nèi)設(shè)置收斂觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定期量測(cè)以指導(dǎo)施工。洞內(nèi)Ⅴ級(jí)淺埋及洞口段預(yù)留沉降量20 cm。
1)設(shè)置超前管棚,管棚長(zhǎng)度20 m,間距40 cm布置,管棚直徑為108。2)沖溝內(nèi)進(jìn)行鋼管注漿及混凝土封面,鋼管長(zhǎng)度 6 m,間距100 cm,梅花形布置,鋼管直徑為89。3)盡量縮短暴露開(kāi)挖時(shí)間,堅(jiān)持拱部每次開(kāi)挖一榀。在掉塊嚴(yán)重地段打設(shè)超前錨管以保證施工安全。4)施工過(guò)程中山體出現(xiàn)開(kāi)裂及下沉,我們采取了如下措施:a.停止左右掌子面的掘進(jìn),并對(duì)滲水進(jìn)行引排處理;b.全部人員撤離施工現(xiàn)場(chǎng),并在隧道口及隧道之間山體上安排安全員,對(duì)隧道山體及邊坡進(jìn)行全天候望監(jiān)控;c.經(jīng)監(jiān)測(cè)確定山體穩(wěn)定后,進(jìn)行隧道二襯施工及山體卸載沖溝反壓回填;d.一期反壓完成兩個(gè)月后,隧道重新開(kāi)始施工。
1)在施工階段我們對(duì)洞口進(jìn)行了實(shí)際勘察,左洞改變了明暗交界里程,暗洞增加了10 m,明洞增加了40 m。2)左洞洞口上導(dǎo)坑開(kāi)挖35 m后,掌子面停工,開(kāi)挖并施工了兩板18 m仰拱及二襯,做到了及時(shí)封閉和成環(huán),經(jīng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示,最大拱頂下沉為15 cm,最大收斂值為6 cm。3)隧道在開(kāi)挖中出現(xiàn)了滲水,開(kāi)挖時(shí)拱頂、側(cè)壁有遇水軟化掉塊、坍塌的現(xiàn)象。土質(zhì)開(kāi)挖時(shí)的含水量在32%~35%之間。開(kāi)挖后在10 min之內(nèi)掌子面有發(fā)亮水膜出現(xiàn),20 min內(nèi)有滴水狀水珠出現(xiàn),隨之拱頂、側(cè)壁出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)發(fā)生坍塌,影響開(kāi)挖安全。4)滲水防治措施。a.掌子面先噴封閉、短開(kāi)挖每次開(kāi)挖一榀,及時(shí)噴射混凝土;b.采用潮噴工藝:速度快,脫落少,并加碳素纖維和防裂劑;c.加大拱腳連接鋼板,原設(shè)計(jì)鋼板尺寸為30 cm×24 cm,變更后鋼板尺寸為 50 cm×40 cm,以加大接觸面積;d.縱向透水管及時(shí)接出進(jìn)行排水。
1)黃土隧道與石質(zhì)隧道最大的區(qū)別就是下沉變形和收斂變形很難穩(wěn)定,因此,二襯與掌子面的距離越近越好。
2)黃土隧道中系統(tǒng)錨桿、超前錨管在施工中作用不大,只要起到固定拱架的作用即可。只要堅(jiān)持短進(jìn)尺,可進(jìn)行優(yōu)化。
[1] 武飛龍.黃土隧道施工[J].山西建筑,2009,35(13):340-341.