劉洋

(中鐵九局集團有限公司,遼寧沈陽 110051)

淺談軟弱圍巖隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

劉洋

(中鐵九局集團有限公司,遼寧沈陽 110051)

結(jié)合重慶渝湘高速公路曾家灣隧道等施工實踐,論述在隧道施工過程中,洞口加固、雙側(cè)壁開挖進(jìn)洞過程等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制,保證順利進(jìn)洞,為今后隧道進(jìn)洞施工積累經(jīng)驗。

軟弱圍巖 洞口加固 隧道開挖 進(jìn)洞

1 前言

在隧道施工中，能否順利進(jìn)洞，是下步正洞施工的關(guān)鍵。隧道進(jìn)洞主要考慮洞口的穩(wěn)定，為正洞的安全有序的施工創(chuàng)造條件。由于隧道洞口段山體巖層通常為軟弱且覆蓋較薄，在進(jìn)洞前必須做好洞口段的巖體調(diào)查來初步確定加固方法及進(jìn)洞的開挖方法。

重慶渝湘高速公路曾家灣隧道進(jìn)口段山體圍巖破碎、大多為坡積土，有100余延長米全風(fēng)化泥巖，圍巖富含水、地下水位較高。若不采用特殊的加固方法對洞口進(jìn)行加固，在下一步的正洞施工中將面臨較大的安全威脅。經(jīng)反復(fù)的方案比選與論證，確定了拱腳設(shè)鉆孔樁基礎(chǔ)的大管棚強支護(hù)施工方案。作者結(jié)合重慶渝湘高速公路曾家灣隧道進(jìn)洞施工，根據(jù)隧道進(jìn)洞施工時所采用的施工方法談些認(rèn)識。

2 進(jìn)洞方案設(shè)計

隧道入口段100m埋置于全風(fēng)化泥巖，為避免發(fā)生暗挖塌方事故，提高隧道暗挖安全系數(shù)和可靠性，參考以往類似施工經(jīng)驗，在管棚支護(hù)設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，加大管棚的支護(hù)能力，實際施工采用大管棚(鋼管帷幕)強支護(hù)施工防護(hù)方案。

本方案以大直徑鋼管、延長管棚支護(hù)長度，擴大管棚的防護(hù)范圍，提高管棚支護(hù)能力為主。采用直徑φ108mm鋼管、間距30cm、長度50m管棚，管棚支護(hù)范圍增加管棚至拱腳以下最寬處，管棚布置范圍180度，管內(nèi)壓注水泥砂漿。為了保證管棚鉆機鉆孔位置準(zhǔn)確和提高洞門支撐能力、抗傾覆穩(wěn)定性，加大型鋼混凝土導(dǎo)向墻截面積和長度。管棚導(dǎo)向墻長度增加至3米，導(dǎo)向墻向下延伸，拱腳增加直徑1.5m鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。鋼筋混凝土樁置于管棚導(dǎo)向墻下，支撐樁與導(dǎo)向墻連接成一體，鋼筋混凝土樁對導(dǎo)向墻起支撐作用，管棚的土壤握裹力對導(dǎo)向墻起到抗拔錨固作用。洞口端部側(cè)壁圍巖得到支擋，提高了進(jìn)洞安全性。

該工藝方法大大提高了管棚的支護(hù)能力，提高了暗挖進(jìn)洞的施工安全性。管棚全部承受了頂部垂直土壓力，有利于開挖施工作業(yè)安全、有利于加快施工進(jìn)度。

3 管棚施作安全性分析

3.1 鋼筋混凝土支撐樁設(shè)計

導(dǎo)向墻樁基礎(chǔ)承受其自重、導(dǎo)向墻重量、管棚及其部分覆蓋土壓力，抵抗洞門側(cè)向土壓力。

鋼筋混凝土支撐樁支撐能力：導(dǎo)向墻、鋼筋混凝土支撐樁自重、管棚以及部分管棚覆蓋土壓力，估計荷載每根380噸。樁基置于全風(fēng)化圍巖內(nèi)。

鋼筋混凝土支撐樁按直徑φ120cm、有效深度10m進(jìn)行設(shè)計，并對樁基進(jìn)行配筋。

圖1 管棚混凝土套拱結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 管棚的抗拔錨固與支護(hù)能力分析

洞口仰坡開挖后，不穩(wěn)定仰坡土石方產(chǎn)生向下傾斜滑移的水平推力，對管棚產(chǎn)生推拔力。管棚對上方傾斜滑移土體起到錨固抗拔作用。

管棚承受覆蓋土壓力。前端處于未開挖土體支撐，后端處于導(dǎo)向墻、工字鋼架支撐。

管棚覆蓋土按12米厚估算，按最不利的無粘聚力松散土，假設(shè)覆蓋土沒有一點自穩(wěn)能力、全部由管棚承受，以臺階法、全斷面開挖法的最大開挖截面估計管棚支護(hù)能力，工字鋼支撐拱架按1米間距布置，根據(jù)以往經(jīng)驗開挖空間管棚會有一定的位移變量，但均在可控范圍以內(nèi)。管棚施作結(jié)束后，注入砂漿以增強其鋼度。

4 進(jìn)洞施工工藝及方法

4.1 施工工藝流程

洞口刷坡—→搭設(shè)鉆孔平臺—→鉆孔灌注樁—→筑導(dǎo)向墻平臺—→澆注型鋼混凝土導(dǎo)向墻—→鉆孔、安管棚、注水泥砂漿—→挖洞門—→挖明洞仰拱基坑—→澆注明洞仰拱鋼筋混凝土—→臺階法暗挖進(jìn)洞15米—→施做洞口7米仰拱鋼筋混凝土—→澆注洞門明暗12米二襯鋼筋混凝土—→臺階法進(jìn)洞暗挖續(xù)30米—→管棚下后10米改為雙側(cè)壁導(dǎo)坑法暗挖—→繼續(xù)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法暗挖。(混凝土套拱結(jié)構(gòu)見圖1所示)

澆注洞門明暗12米二襯鋼筋混凝土—→明洞二襯鋼筋混凝土—→繼續(xù)暗洞二襯鋼筋混凝土。暗洞二襯鋼筋混凝土應(yīng)依據(jù)施工情況及時跟進(jìn)。

圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工示意圖

4.2 施工方法

4.2.1 洞口刷坡

由上往下按設(shè)計斷面坡度分階進(jìn)行刷直，挖至拱頂標(biāo)高時，填筑導(dǎo)向墻樁基鉆孔平臺。導(dǎo)向墻樁基鉆孔平臺影響范圍刷坡工作，待樁基完成后進(jìn)行。

邊坡洞口仰坡多余土石方采用挖掘機挖出，預(yù)留20cm厚由人工挖出。

邊坡加固防護(hù)，依次刷坡進(jìn)度跟進(jìn)施工。小導(dǎo)管注漿錨桿采用錨桿鉆機施工，壓漿后掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土封閉。

4.2.2 導(dǎo)向墻鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)

鉆孔灌注樁鉆孔作業(yè)平臺填筑后，埋設(shè)鋼護(hù)筒，安裝鉆孔機械。鉆孔采用沖擊鉆。成孔后，換漿清渣，鋼筋籠綁扎成型后吊裝入孔，樁基按水下混凝土灌注工藝施工。

4.2.3 導(dǎo)向墻

為了安裝管棚導(dǎo)向管，導(dǎo)向墻內(nèi)埋設(shè)I18工字鋼，型鋼混凝土導(dǎo)向墻提高了承載能力。

導(dǎo)向墻底部采用填土筑島胎模，表面鋪設(shè)一層油氈紙隔離，I18工字鋼彎曲成導(dǎo)向墻的等弧形，再固定導(dǎo)向管，安裝就位后安裝側(cè)模板。模板采用竹膠模板或通用組合鋼模板?；炷林苯雨P(guān)注，人工搗固密實。

導(dǎo)向墻與樁基設(shè)置1m厚過渡承臺，以布置接茬連續(xù)鋼筋。

4.2.4 管棚帷幕

管棚帷幕采用專用水平鉆機施工，按設(shè)計外插角度先鉆孔，然后將鋼管插入孔內(nèi)，鋼管接長采用內(nèi)插接頭套管焊接方式接長，鋼管按設(shè)計要求留孔洞，每根鋼管安裝到位后壓力灌注水泥砂漿，鋼管端口封口包壓。鋼管要長出導(dǎo)向墻100mm，將鋼管與導(dǎo)向墻錨固。其錨固方法采用端部焊接、孔內(nèi)注漿，或在管外焊接剪力鍵與注漿握裹成一體。

4.2.5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法暗挖進(jìn)洞

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于Ⅱ級圍巖和淺埋段施工，采用人工開挖或機械手開挖，人工配合小型機械出碴。

施工方法詳見雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序圖。(見圖2)

4.2.6 明洞鋼筋混凝土拱圈、暗洞二襯鋼筋混凝土施工

明洞鋼筋混凝土拱圈及暗洞二襯鋼筋混凝土襯砌，采用定型鋼模板臺車，臺車長12米，即一次澆注12延米襯砌。

為增加洞口的安全性，應(yīng)及早完成明洞和二襯鋼筋混凝土澆注。為保證隧道防水質(zhì)量，將洞口明暗分界段鋼筋混凝土拱圈一次澆筑完畢，即洞內(nèi)6米、洞外6米。

5 結(jié)語

在隧道進(jìn)洞施工過程中，加強洞口的防護(hù)是一個重要的環(huán)節(jié)，洞口安全措施是否合理，不僅僅影響隧道進(jìn)洞的施工，而且還將影響整個隧道的正洞施工能否順利完成。本文介紹的加強洞口支護(hù)及進(jìn)洞的施工方法，在作者以往負(fù)責(zé)的幾座隧道施工中已被充分證明是可行的，對今后隧道進(jìn)洞施工具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]孫令偉.管棚法在隧道塌方處理中的應(yīng)用[J].中南公路工程,2000,(4).