郝釗華

在隧道施工中,洞口圍巖一般比較破碎、地質(zhì)條件差,科學(xué)合理的施工方法對隧道的安全進(jìn)洞以及今后的運(yùn)營安全都具有至關(guān)重要的作用,因此對洞口段的施工要高度重視。在本工程的施工中根據(jù)地質(zhì)及地形情況采取“早進(jìn)洞、晚出洞”,避免了大挖大刷,在保持邊仰坡的穩(wěn)定下,及時(shí)施工洞門,并采取地表注漿對地表次松散土體進(jìn)行加固,采取大管棚超前支護(hù)對洞內(nèi)進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)施工,實(shí)行了安全進(jìn)洞。

1 工程概況

欖板凳隧道為云南安楚高速公路第8標(biāo)段中唯一的隧道,位于云南省楚雄州彩云鎮(zhèn)境內(nèi),進(jìn)口里程K91+370,出口里程K91+550,全長180 m。進(jìn)口30 m、出口45 m為Ⅴ級圍巖,隧道在進(jìn)出口各設(shè)計(jì)了10 m明洞。隧道平面位于R=506.44 m,Ls=155 m的左轉(zhuǎn)彎曲線上,縱斷面位于-2.00%的下坡。

2 地表預(yù)加固施工

2.1 施工方法

采用熱軋無縫鋼管,注漿孔間距通過試驗(yàn)確定為2.4 m,呈梅花形布置。漿液材料采用純水泥漿,水灰比 0.7∶1,漿液擴(kuò)散半徑為1.5 m,注漿終壓控制在2.2 MPa～2.5 MPa。

2.2 施工工藝

1)工藝流程：平整場地→孔位放樣→鉆孔→清孔→注漿管安放→堵塞注漿孔口間隙→注漿。2)注漿順序。先灌注邊孔,使松散圍巖形成一個(gè)相對封閉的注漿環(huán)境,達(dá)到不漏漿、不跑漿,然后逐排向內(nèi)推進(jìn)。每排注漿孔中,間隔交替注漿。3)注漿結(jié)束。進(jìn)漿量小于20 L/min～25 L/min,注漿壓力逐步提高,達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后穩(wěn)定10 min。

3 超前大管棚施工

3.1 施工方法

超前大管棚采用φ 108×6 mm熱軋無縫鋼管,第一節(jié)鋼管端加工成尖錐狀,鋼管節(jié)之間采用絲扣連接。管棚環(huán)向間距40 cm,鋼管沿隧道周邊以外插角1°打入圍巖。隧道同一斷面鋼管接頭不大于50%,相鄰鋼管接頭至少應(yīng)錯(cuò)開1 m。長管棚由于施工時(shí)方向難以掌握,采取套拱加以固定。同時(shí)在管棚中加鋼筋籠以增強(qiáng)鋼管的抗彎能力。漿液采用水泥砂漿漿液,水灰比為1∶1,漿液終壓控制在0.5 MPa～1 MPa。

3.2 施工工藝

施工工藝框圖見圖1。

1)鉆孔時(shí)把套管與鉆桿同時(shí)鉆入隧道頂板前端至設(shè)計(jì)深度。2)鉆孔完結(jié)后,把套管內(nèi)孔注水清洗干凈后,取出鉆桿,套管留在孔內(nèi)供護(hù)孔用。3)把周邊有孔眼的鋼管插入套管內(nèi),鋼管用絲扣連接,鋼管終端要密封。4)鋼管在插進(jìn)后,才取套管鉆進(jìn)其他孔眼,鋼管口端與孔口周壁用水泥密封。5)注漿管用高壓把水泥漿液壓入鋼管內(nèi),漿液通過鋼管孔眼壓注入孔壁的縫隙內(nèi),固結(jié)附近巖土層,注漿采用先灌注“單”號孔,待1 d～2 d固結(jié)后,再灌注“雙”號孔的方法。6)在管棚支護(hù)下進(jìn)行隧道開挖,管棚搭接長度不小于1.5 m。

4 明暗交接處的施工(進(jìn)洞施工)

1)明暗交接處明洞采用明挖法,用挖掘機(jī)配合自卸汽車裝運(yùn)渣。2)明洞開挖至距拱頂中心下5.9 m的位置、洞口土方挖到開挖輪廓線以外時(shí)根據(jù)情況修筑鋼筋混凝土套拱,并在套拱內(nèi)預(yù)埋四榀20b工字鋼,并在其中布設(shè)41個(gè)φ 127孔口管,然后根據(jù)情況施工大管棚。在管棚施作結(jié)束后,依次分層開挖明洞至起拱線標(biāo)高。3)按設(shè)計(jì)對洞口段5 m進(jìn)行開挖。4)暗洞上半斷面施工5 m左右后,返回進(jìn)行明洞下部和暗洞下部的開挖、初期支護(hù)。5)最后進(jìn)行明暗交接處的整體二次襯砌及明洞防水結(jié)構(gòu)、洞頂回填土夯實(shí)的施工。明暗交接處二次襯砌采用全液壓模板臺車,明暗交接處的防水非常重要。暗洞按設(shè)計(jì)進(jìn)行防水板的鋪掛后留出足夠長度伸出暗洞并與明洞防水板粘結(jié)牢固,明暗交接處要按設(shè)計(jì)埋設(shè)止水帶。明洞的防水要嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行。 6)暗洞開挖時(shí)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行超前管棚預(yù)支護(hù)并注漿,在預(yù)支護(hù)的保護(hù)下采用短開挖、強(qiáng)支護(hù)的方法施工,嚴(yán)防坍塌冒頂。進(jìn)洞1 m～2 m內(nèi)采用刻槽法施工,即在圍巖開挖輪廓線上標(biāo)出工字鋼拱架的位置,人工挖成40 cm×40 cm的凹槽,將拱架安裝進(jìn)去,之后采用上弧導(dǎo)預(yù)留核心法(即臺階分部開挖法)進(jìn)行施工,上弧導(dǎo)環(huán)形部分人工風(fēng)鎬開挖,邊墻及核心土采用挖掘機(jī)開挖、裝車,自卸汽車運(yùn)輸。初期支護(hù)為Ⅰ20型鋼鋼架,φ 25×5 mm先錨后灌式中空注漿錨桿,掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù),復(fù)合式襯砌。施工中采用短開挖,強(qiáng)支護(hù),襯砌緊跟、步步為營,穩(wěn)扎穩(wěn)打,以策安全。

5 結(jié)語

對于洞口段埋深淺,地質(zhì)條件極差,受降水的影響,洞口易失穩(wěn)的復(fù)雜地形,在施工中為了保證施工安全、經(jīng)濟(jì)、順利進(jìn)洞,采取了地表預(yù)注漿與大管棚超前支護(hù)措施對土體進(jìn)行加固的措施,實(shí)踐證明采取該措施能達(dá)到以下目的：1)提高圍巖強(qiáng)度和自穩(wěn)能力,改善圍巖性質(zhì);2)維護(hù)開挖面穩(wěn)定,在隧道開挖后初期支護(hù)產(chǎn)生作用前支撐臨空圍巖;3)堵水、止水;4)維護(hù)邊、仰坡穩(wěn)定;5)通過改善圍巖狀況,以提高施工進(jìn)度及安全性。通過對洞口段軟弱、破碎、淺埋圍巖采取地表預(yù)注漿與大管棚超前支護(hù)施工,提前發(fā)揮了超前支護(hù)的作用,保證了施工的安全性,提高了隧道的長期穩(wěn)定性,具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益。為今后在軟弱破碎圍巖中安全進(jìn)洞提供了依據(jù),使隧道施工技術(shù)邁上了一個(gè)新的臺階。

[1] 彭立敏,劉小兵.交通隧道工程[M].長沙：中南大學(xué)出版社,2005.

[2] 黃成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 高利平.山嶺隧道施工工藝綜述[J].山西建筑,2008,34(2)：319-320.