吳 畏

朝陽寺隧道穿越渝鄰高速公路時(shí),對高速公路有影響的范圍為K18+945～K18+865(LK18+940～LK18+860),長約 80 m。該段圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí),穿越的地層為侏羅系上沙溪廟組,下伏基巖為泥巖與砂巖互層。巖層走向與洞軸線以85°夾角相交,巖層傾角9°左右,巖層層間結(jié)合一般。地下水貧乏,隧道出水形式以潮濕或滴水為主。

1 概述

由于朝陽寺隧道為大跨度、小近距、超淺埋下穿既有高速公路。因此,防止洞頂?shù)乇沓两怠p小爆破震動(dòng)對渝鄰高速公路的運(yùn)營影響是本段隧道施工控制的重點(diǎn)。在施工中將右線作為超前洞,施工完成后再進(jìn)行左線后續(xù)洞的施工。施工中采取50 m超前大管棚作為超前預(yù)支護(hù)措施,并采用微臺(tái)階施工方法,控制爆破震動(dòng)速度,減少爆破震動(dòng)對渝鄰高速公路的影響及對圍巖的擾動(dòng)。

2 超前大管棚施工

1)管棚施工機(jī)械選擇。根據(jù)洞口淺埋段50 m超前大管棚施工經(jīng)驗(yàn),選擇重慶探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MGY-80型錨固鉆機(jī)作為鉆孔機(jī)械,并對鉆機(jī)臺(tái)座進(jìn)行改裝,以滿足實(shí)際施工情況。頂管設(shè)備擬采用自制的液壓頂管裝置。

2)管棚工作室施工。在進(jìn)行管棚施工前,先擴(kuò)挖工作室,并對掌子面噴C20混凝土25 cm進(jìn)行封閉處理。根據(jù)設(shè)備尺寸及施工中的實(shí)際情況,管棚工作室縱向長度為11.0 m(包含2 m套拱),斷面較前后段擴(kuò)挖120 cm,根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整。由正常段至擴(kuò)挖段施工,在突變堵頭處采用兩排4.5 m長的R25N中空注漿錨桿并掛設(shè)兩層20 cm×20 cm φ 6.5的鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行支護(hù),倒角處噴射混凝土呈圓弧形過渡,防止應(yīng)力集中。管棚工作室擴(kuò)挖完畢等管棚施工完成后及時(shí)施作鋼格柵噴射混凝土。

3)鉆孔施工。采用隔孔施鉆方法,在先行孔完成注漿后再進(jìn)行后續(xù)孔的施工。鉆孔施工時(shí),將MGY-80型錨固鉆機(jī)安裝在施工平臺(tái)上,根據(jù)洞口管棚施工經(jīng)驗(yàn),以外插角5°～6°進(jìn)行鉆孔,當(dāng)鉆機(jī)將第一節(jié)鉆桿鉆入巖層,尾部剩余20 cm～30 cm時(shí)停止鉆進(jìn),接長第二節(jié)鉆桿,繼續(xù)施鉆,直至鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度(比管棚長0.5 m以上)后,鉆機(jī)退回原位。

4)安裝管棚鋼管。管棚鋼管采用外徑127 mm,壁厚4.5 mm的熱軋無縫鋼管,鋼管前端加工成錐形,分節(jié)長度為6 m～8 m,接頭在橫斷面上錯(cuò)開,安裝前先加工好。由于洞內(nèi)操作作業(yè)面狹小且鋼管較長阻力較大,通過試驗(yàn),采用自制的液壓頂管設(shè)備進(jìn)行送管作業(yè)。

5)注漿。注漿采用隔孔注漿,漿液擴(kuò)散半徑不小于0.5 m。隧道出口段地下水比較豐富,采用水泥—水玻璃雙液,水泥采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥,漿液濃度水灰比 W/C=1∶1,水泥—水玻璃雙液中水玻璃波美度為30,模數(shù)為2.4。注漿壓力控制在0.5 MPa～1 MPa左右,注漿時(shí)控制好注漿壓力和注漿量,并作好記錄。

6)充填并加固導(dǎo)管。先用φ 112 mm鉆頭進(jìn)行清孔、沖洗,掏盡鋼管內(nèi)殘碴,插入鋼筋籠,在鋼管內(nèi)注入M30水泥砂漿進(jìn)行棚管補(bǔ)強(qiáng)。管棚施工工藝流程見圖1。

3 微臺(tái)階法方案概述

1)采用微臺(tái)階法開挖,開挖前進(jìn)行超前大管棚預(yù)支護(hù),施工中控制爆破藥量和震動(dòng)速度,通過采用預(yù)裂控制爆破措施、限制每方爆破最大用藥量(≤1.05 kg)、每次爆破最大用藥量(≤30 kg)作為爆破施工中的控制措施,采用預(yù)裂控制爆破施工技術(shù)結(jié)合臨時(shí)仰拱施作,可滿足渝鄰高速公路爆破震速不大于5 cm/s及防止洞頂?shù)乇沓两甸_裂的要求。2)上臺(tái)階施工嚴(yán)格控制掘進(jìn)進(jìn)尺,每次掘進(jìn)0.5 m形成初期支護(hù),及時(shí)施作臨時(shí)仰拱。3)每施工2 m,在二次襯砌和初期支護(hù)之間增加一層厚30 cm的鋼格柵噴射混凝土封閉環(huán)。嚴(yán)格控制圍巖變形,及時(shí)封閉掌子面防止出現(xiàn)塌方。4)下臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn),上臺(tái)階超前距離控制在16 m以內(nèi),下臺(tái)階和仰拱距離控制在20 m以內(nèi),以便快速封閉開挖后的斷面。5)加強(qiáng)監(jiān)控量測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案。

4 監(jiān)控量測

4.1 施工量測項(xiàng)目

施工量測主要包括洞內(nèi)外觀察、凈空變化和拱頂下沉量測、地表下沉量測、爆破震動(dòng)監(jiān)測等項(xiàng)目。

4.2 量測方法

1)地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察描述。隧道掌子面每次爆破后和初噴后,通過肉眼觀察、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查,描述和填表記錄圍巖地質(zhì)情況:巖性、巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水情況、圍巖完整性與穩(wěn)定性。及時(shí)判斷圍巖級(jí)別是否相符,必要時(shí)應(yīng)拍照,測量地下水流量;觀察支護(hù)效果。每3 m必須填寫一張圍巖施工地質(zhì)記錄卡片。

2)拱頂下沉量測。拱頂下沉量測是在隧道開挖毛洞的拱頂及軸線左右各2 m～3 m共設(shè)3個(gè)帶掛鉤的錨樁,測樁埋設(shè)深度30 cm,鉆孔直徑42,用快凝水泥或早強(qiáng)錨固劑固定,測樁頭需設(shè)保護(hù)罩。通過測量一個(gè)相對基準(zhǔn)點(diǎn),用精密水準(zhǔn)儀、垂向鋼圈尺等來量測拱頂下沉。采用高精度水準(zhǔn)儀(配備放大儀)采集數(shù)據(jù)。

3)凈空收斂。周邊收斂位移量測是最基本的主要量測項(xiàng)目之一,各測點(diǎn)在避免爆破作業(yè)破壞測點(diǎn)的前提下,盡可能靠近工作面埋設(shè),一般為0.5 m～2 m,并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)在開挖后12 h內(nèi)讀取,而且在下一循環(huán)開挖前完成初期變形值的讀數(shù)。

在預(yù)設(shè)點(diǎn)的斷面,隧道開挖爆破以后,沿隧道周邊部位分別埋設(shè)測線、測樁,測樁埋設(shè)深度30 cm,鉆孔直徑 42,用快凝水泥或早強(qiáng)錨固劑固定。隧道采用臺(tái)階法施工時(shí)每斷面布設(shè)上下2條測線、測樁每斷面2對共4根。采用鋼尺式周邊收斂儀來量測周邊收斂變形。量測:采用收斂計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

拱頂下沉及凈空收斂測點(diǎn)布設(shè)示意圖見圖2,圖3。

4)地表下沉量測。渝鄰高速公路地表下沉量測對本段隧道施工十分重要。渝鄰高速公路路面下沉控制是決定朝陽寺隧道下穿渝鄰高速公路施工成敗的關(guān)鍵。沿公路軸線方向,布設(shè)3個(gè)地表下沉量測斷面(A—A,B—B,C—C),沿隧道軸線方向,布設(shè)5個(gè)地表下沉量測斷面(D—D,E—E,F—F,G—G,H—H),共布設(shè)地表下沉監(jiān)測點(diǎn)55個(gè)。這兩個(gè)方向交叉,形成網(wǎng)狀監(jiān)測點(diǎn)來監(jiān)測渝鄰高速公路路面沉降(如圖4所示),采用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測,將觀測數(shù)據(jù)整理分析后指導(dǎo)施工。

5)爆破震動(dòng)監(jiān)測。施工時(shí),特別要控制爆破震動(dòng)對高速公路正常運(yùn)營的影響,開挖過程中嚴(yán)格控制爆破藥量和爆破震動(dòng)速度,選用乳化炸藥、塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)、毫秒微差有序起爆以減小爆破震動(dòng),施工中爆破震動(dòng)速度不得大于5 cm/s。施工前進(jìn)行爆破震動(dòng)試驗(yàn)來選擇爆破參數(shù),施工中加強(qiáng)對爆破震動(dòng)的監(jiān)測。

5 效果評(píng)價(jià)

由于采用的方法恰當(dāng)、措施有力,在下穿渝鄰路時(shí),沒有出現(xiàn)任何安全事故,也未影響渝鄰路的正常運(yùn)營,通過現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果可得,洞內(nèi)拱頂下沉及位移收斂值均較小,符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,質(zhì)量令人滿意。本次施工方案對今后類似工程提供了參考。

[1]JTJ 042-94,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG D70-2004,公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]朱月貴,王 松.淺談小凈距隧道的施工[J].山西建筑,2008,34(11):335-336.