張宏軍

（新疆華天工程建設(shè)股份有限公司，新疆 烏魯木齊830000）

0 引言

某標(biāo)段隧道工程起點(diǎn)里程樁號為K14 ＋592.92，終點(diǎn)里程樁號為K15＋950.725，左線長1 360.709m，右線長1 358.071m，其為單洞單線布設(shè)。該隧道為馬蹄形斷面，全部為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用暗挖法施工。區(qū)間隧道Ⅵ級圍巖段里程樁號為K15+770.012（右線K15+784.45）～K15+950.725，隧道所穿越的底層為富水的粗砂～礫砂～碎石土層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層，地質(zhì)條件差，開挖困難，施工風(fēng)險(xiǎn)高。本項(xiàng)目工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，變化明顯，尤其是區(qū)間隧道圍巖級別由Ⅱ級過渡到Ⅵ級，施工方法變化頻繁。

表1 隧道結(jié)構(gòu)主要支護(hù)參數(shù)表

表1（續(xù)）

1 工程重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及對策

安全、快速通過富水性軟弱Ⅵ級圍巖段隧道施工是隧道施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。區(qū)間隧道Ⅵ級圍巖洞身穿越的圍巖主要為粉質(zhì)黏土、粗礫砂夾卵石、強(qiáng)風(fēng)化粗粒花崗巖，地下水量豐富，具弱承壓性、弱滲透性，隧道埋深8～12m，左線下穿2～3層磚混結(jié)構(gòu)房屋，無法進(jìn)行地面降水，并且該段為車站端頭進(jìn)洞隧道施工的起點(diǎn)，如何安全、快速通過可能存在初期支護(hù)“軟巖較大變形、易失穩(wěn)”段落是本工程施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為此采取以下對策：

（1）進(jìn)洞措施采取端頭12m 范圍地面旋噴樁加固；

（2）遵循開挖前先止水的原則，Ⅵ級圍巖采取水平旋噴樁超前支護(hù)，掌子面全斷面注漿止水加固措施，確保開挖過程中不出現(xiàn)涌水流沙險(xiǎn)情；

（3）采用短臺階法進(jìn)行開挖，上臺階預(yù)留核心土，臺階長度控制在3～5m，上下行隧道掌子面前后錯(cuò)進(jìn)施工，并嚴(yán)格遵循隧道“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的原則；當(dāng)采用短臺階施工無法滿足安全要求時(shí)，備用施工方法為臺階法加臨時(shí)仰拱或采用CRD 法施工；

（4）做好監(jiān)控量測工作，根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)分析及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù)，以指導(dǎo)施工；

（5）仰拱和襯砌應(yīng)緊跟掌子面進(jìn)行施工，若監(jiān)控量測數(shù)據(jù)異常時(shí)立即對初支進(jìn)行加固，及時(shí)施工二次襯砌，并做到開挖一段、襯砌一段。

針對本工程上述特點(diǎn)，該段區(qū)間隧道由2個(gè)施工區(qū)域組織施工：

（1）位于小學(xué)附近的區(qū)段設(shè)置施工豎井+橫通道進(jìn)入隧道施工，分別向南北方向掘進(jìn)；

（2）西岸主體結(jié)構(gòu)靠近南端兩端封頂后在南端墻掛洞門進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道施工；從西岸進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道施工工作區(qū)域主要承擔(dān)Ⅵ級軟弱圍巖隧道施工任務(wù)；豎井施工區(qū)域主要承擔(dān)區(qū)間隧道Ⅱ～Ⅴ級圍巖隧道開挖支護(hù)施工任務(wù)及南向隧道襯砌作業(yè)，北向隧道襯砌由西岸作業(yè)區(qū)域進(jìn)行施工。

2 開挖支護(hù)施工技術(shù)實(shí)施

2.1 施工方案

區(qū)間暗挖隧道采用鉆爆法和人工開挖的方法施工，主要工藝流程如下。

（1）Ⅵ級圍巖隧道

采用臺階法施工。施工方案流程為：水平旋噴樁超前支護(hù)，超前小導(dǎo)管注漿和全斷面注漿加固，人工開挖，出渣，初期支護(hù)，仰拱襯砌，拱墻襯砌。

（2）Ⅴ級圍巖隧道

采用臺階法施工。施工方案流程為：超前支護(hù)，鉆孔，裝藥，放炮排煙，出渣，初期支護(hù)，仰拱襯砌，拱墻襯砌。

（3）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖隧道

進(jìn)行全斷面開挖。施工方案流程為：鉆孔，裝藥，放炮排煙，出渣，初期支護(hù)，仰拱襯砌，拱墻襯砌。

（4）區(qū)間隧道Ⅵ級圍巖段

該段地下水較為豐富，且以砂土為主，在隧道開挖前采用環(huán)向水平旋噴樁、超前小導(dǎo)管注漿和全斷面注漿加固，從而保證區(qū)間隧道施工的無水作業(yè)。此段隧道為實(shí)現(xiàn)快速封閉，采用臺階法施工，臺階長度控制在3～5m，上臺階開挖過程中應(yīng)預(yù)留核心土開挖，施工應(yīng)嚴(yán)格遵循軟土淺埋暗挖隧道施工方針。

Ⅵ級圍巖采取“洞內(nèi)環(huán)向水平旋噴樁+超前小導(dǎo)管注漿和全斷面注漿加固”為主要思想的施工方案。臺階法人工暗挖，每次進(jìn)尺0.5m，臺階距離為3～5m，預(yù)留核心土開挖，以發(fā)揮掌子面三維支撐作用。

2.2 水平旋噴樁施工

施工時(shí)采用水平鉆機(jī)進(jìn)行水平孔的打設(shè)，當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，撥出鉆桿，同時(shí)通過水平鉆機(jī)、鉆桿、噴嘴以大于35MPa 的壓力將漿液噴射到土體內(nèi)，并且利用流體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞。與此同時(shí)鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一面低速徐徐外拔，有效地確保了水泥漿和土體之間的充分?jǐn)嚢?。待膠結(jié)硬化后形成直徑比較均勻的樁體且具有一定強(qiáng)度后，則在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴止水帷幕。利用旋噴樁抗剪切以及抗滑移作用，有效地確保了隧道掘進(jìn)安全。

水平旋噴施工工藝流程見圖1。

圖1 水平旋噴施工工藝流程圖

進(jìn)行水平旋噴施工時(shí)，應(yīng)注意以下幾方面內(nèi)容。

（1）采取水平旋噴樁進(jìn)行支護(hù)施工前，應(yīng)先檢查鉆機(jī)運(yùn)行是否正常、回油管的快速接頭是否完好、機(jī)臺各種油管有無損傷、啟動(dòng)柜是否完好（包括啟動(dòng)柜內(nèi)的各種開關(guān)、繼電器、變壓器、機(jī)柜等）、三聯(lián)泵有無損傷、檢查液壓油液面高度是否在油箱高度2/3以上、電機(jī)是否受潮、鉆具是否齊全、高壓注漿泵運(yùn)行是否正常、高壓注漿管路是否暢通、壓力表是否正常等。

（2）鉆開孔并安裝孔口管，同時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工現(xiàn)場地質(zhì)及水文條件選定孔口管（孔口密封裝置結(jié)構(gòu)見圖2）。退出鉆具，準(zhǔn)備安裝孔口管；將一根直徑為127mm、長0.8m 的孔口管埋入已開好的孔內(nèi)，孔口管外露0.30m；在撐子面植4 根直徑為12mm的鋼筋，鋼筋用錨固劑固結(jié)，將鋼筋與孔口管焊接牢固，加固孔口管。

圖2 孔口密封裝置結(jié)構(gòu)圖

（3）高壓旋噴。進(jìn)行高壓噴漿前應(yīng)檢查高壓注漿泵，查看泵壓讀數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求（不小于35MPa），泵壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)才能開始噴漿。在進(jìn)行噴漿施工前應(yīng)檢查鉆桿接頭處是否漏氣，如漏氣，則應(yīng)將鉆桿退回，查出漏氣位置重新密封，或更換鉆具。另外，還需檢查噴嘴是否堵住。本工程采取的噴漿參數(shù)為漿液水灰比1∶1；注漿壓力不小于35MPa。

（4）封孔。噴漿至孔口掌子面0.50m時(shí)，應(yīng)停止噴漿；卸下孔口管最外端的密封裝置，關(guān)閉循環(huán)液排出口；快速拔出鉆桿和鉆頭，關(guān)閉大球閥；高壓旋噴注漿完成后應(yīng)在循環(huán)液排出口處安裝壓力表，然后用250泵補(bǔ)注漿，注漿壓力控制在0.8～1.0MPa。

（5）清洗管道及設(shè)備。每根樁施工完畢后都應(yīng)用清水高壓沖洗管道及設(shè)備，確保管道內(nèi)不留殘?jiān)?，清洗完畢后移至下一樁位。鉆機(jī)移到下一孔位，應(yīng)核查相鄰樁的成樁時(shí)間，后施工的樁必須在相鄰樁成樁時(shí)間超過初凝時(shí)間后，前一根樁漿液達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能開鉆，確保相鄰樁相互咬合，因此移至下一孔位時(shí)應(yīng)跳過1～3根后再施作較合適。

2.3 開挖支護(hù)

超前小導(dǎo)管施工前應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求，在掌子面上準(zhǔn)確劃出本循環(huán)需施設(shè)的小導(dǎo)管孔位。采用手持風(fēng)鉆鉆孔，孔深應(yīng)適當(dāng)超深。將前端加工成尖錐狀，尾部焊一圈Φ8mm 加強(qiáng)筋。除尾部1m外，管壁四周鉆Φ8mm的壓漿孔，以便漿液向四周圍巖內(nèi)壓注。

施工時(shí)，手持風(fēng)鉆先鉆孔，再用去掉回轉(zhuǎn)爪的風(fēng)鉆將鉆桿換成特殊釬尾，用沖擊的辦法將導(dǎo)管貫入孔中。為防止注漿漏漿，在小導(dǎo)管的尾部用膠泥麻筋纏箍成楔形，以便鋼管頂進(jìn)孔內(nèi)后其外壁與巖壁間隙堵塞嚴(yán)密。鋼管尾端外露足夠長度，并與格柵鋼架焊接在一起。鋼管頂進(jìn)時(shí)，注意保護(hù)管口不受損變形，以便與注漿管路連接。

注漿前先檢查導(dǎo)管孔口是否達(dá)到密閉標(biāo)準(zhǔn)，以防漏漿，然后按設(shè)計(jì)比例配漿，采用活塞式電動(dòng)注漿機(jī)壓注漿，注漿壓力為0.5～0.7MPa，一般按單管達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓不少于20min，進(jìn)漿量仍達(dá)不到注漿終量時(shí)，亦可結(jié)束注漿。注漿結(jié)束后，將管口封堵，以防漿液倒流管外。

3 結(jié)語

安全、快速通過富水性軟弱Ⅵ級圍巖段隧道施工是隧道施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)；區(qū)間暗挖隧道采用鉆爆法和人工開挖的方法施工。實(shí)踐表明，本工程可以安全、快速地通過可能存在初期支護(hù)“軟巖較大變形、易失穩(wěn)”的段落，可為同類工程提供參考借鑒。

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