王劍鋒

(貴州橋梁建設(shè)集團有限公司)

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山體偏壓隧道洞口施工技術(shù)

王劍鋒

(貴州橋梁建設(shè)集團有限公司)

摘要：以惠興高速公路第十八合同段納窯隧道為例，對山體偏壓隧道洞口施工技術(shù)做了具體的探討。

關(guān)鍵詞：山體偏壓隧道；洞口施工技術(shù)；監(jiān)測

1工程概況

惠興高速公路第十八合同段納窯隧道，是一座上、下行分離的四車道高速公路隧道，起訖樁號分別為：左線ZK153+957～ZK155+975，全長2 018 m，右線YK153+955～YK155+985，全長2 030 m。

2地質(zhì)概況

出口段斜坡，屬單一面凸坡，坡向約為250°，自然角為35°。該工程隧道洞口的巖性為強風(fēng)化泥巖和灰?guī)r溶蝕區(qū)，受到構(gòu)造作用偏強，溶蝕裂隙極發(fā)育，坡面和巖層的走向呈同向斜交，不利于坡體的穩(wěn)定。隧道洞口的邊坡是殘坡積碎石土和強～中風(fēng)化灰?guī)r所構(gòu)成的，節(jié)理裂隙發(fā)育，貫通性十分好，為Ⅴ級圍巖，成洞條件較差。

3洞口段監(jiān)控量測

3.1　地表下沉量測

在該隧道施工中，地表下沉的量測有助于判斷坑道的開挖對于地面的影響。納窯隧道使用蘇光DSZ2水準(zhǔn)儀，在山體偏壓段布設(shè)了7個量測斷面，同時出于數(shù)據(jù)采集的便利性考慮，要求每一個量測斷面都要同拱頂下沉量測斷面處于同一斷面上。在拆除側(cè)壁之前，隧道開挖8~10 d之后地面的沉降與位移逐漸穩(wěn)定，總共的下沉量處于3~5 cm之間，而水平的方向則是朝著溝壑側(cè)平移了1~2 cm；在拆除側(cè)壁之后，因為偏壓，導(dǎo)致地面的下沉量和朝著溝壑側(cè)橫向移動的量均增大，隧道左側(cè)山腳出現(xiàn)臨空，山體受到擾動，加上連續(xù)暴雨的影響，在雨水的侵蝕作用下，隧道左側(cè)山體土體與巖層面產(chǎn)生了層間滑動，從而導(dǎo)致洞外邊仰坡及原地表邊坡均出現(xiàn)不同程度的開裂。采取措施對其進行處理之后，當(dāng)?shù)孛嫦鲁恋目偭吭黾拥搅? cm左右，水平的位移增加到了5 cm左右即穩(wěn)定下來。下圖1即為地表下沉監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)變化。

圖1　地面的下沉變化數(shù)據(jù)

3.2　凈空收斂監(jiān)控量測

在洞身開挖的過程中，圍巖朝著坑道方向的位移直接體現(xiàn)了圍巖內(nèi)部的松弛程度及范圍，從而實現(xiàn)對圍巖穩(wěn)定性進行評價。納窯隧道使用了BJSD-2E隧道收斂儀，并布設(shè)了5個測點4條測線(見圖2)，從而實現(xiàn)對凈空收斂情況的準(zhǔn)確監(jiān)控量測。

圖2　監(jiān)控量測的測線布設(shè)示意圖

根據(jù)量測的結(jié)果可以看出，該隧道的凈空收斂總值為3~5 cm，其主要產(chǎn)生于開挖之后的10 d中，各個分部的開挖過程中，仰拱閉合之后逐漸平穩(wěn)。下圖3 即為凈空收斂的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化示意圖。

圖3　凈空收斂變化示意圖

3.3　拱頂下沉監(jiān)控量測

對拱頂下沉進行監(jiān)控量測的儀器主要是水準(zhǔn)儀以及水準(zhǔn)尺，要求拱頂下沉的量測斷面必須和凈空收斂的量測斷面處于同一斷面，而測點布設(shè)于圖2中的A點，偏壓段布設(shè)10個測點，經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，其10 d后逐漸穩(wěn)定，總沉降量為4~9 cm，由于偏壓的原因，導(dǎo)致拱頂測點逐漸朝著溝壑側(cè)偏移，最大的偏移量2 cm左右。下圖4即為拱頂下沉的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化示意圖。

圖4　拱頂下沉數(shù)據(jù)變化示意圖

4山體偏壓隧道洞口施工

4.1　洞口工程

洞口工程的施工工序如下所示：大邊墻→回填水泥混合土→洞口邊坡開挖→長管棚→洞門擋墻。

在納窯隧道的進口端洞口處存在偏壓問題，因此不得直接大開大挖，應(yīng)采取 “明洞暗進”的施工方法，遵循“早進晚出、少開挖”的原則。注意應(yīng)在左洞左側(cè)坡腳設(shè)置混凝土抗滑擋土墻并回填土石方進行反壓。

4.2　洞口開挖

在對隧道洞口的施工過程中，應(yīng)重視洞頂截水溝的開挖。開挖設(shè)備使用的是挖掘機、裝載機(裝碴)以及自卸汽車(運輸)；同時，人工進行刷坡，根據(jù)事先加工好的坡度架實現(xiàn)對刷坡坡度的有效掌握，要求每次的開挖高度處于2 m左右，坡度復(fù)核無誤之后，再進行錨桿、掛網(wǎng)和臨時支護等施工。洞口開挖的順序應(yīng)為由上至下，一直到仰坡坡底標(biāo)高，而仰坡坡底標(biāo)高的標(biāo)高下，則是根據(jù)長管棚套拱厚度弧線中間預(yù)留核心土開挖。在已開挖成型的洞內(nèi)左右側(cè)壁設(shè)置注漿鋼花管，其規(guī)格為Φ42×4 mm，長為8 m，同時鋼花管的縱、環(huán)向間距應(yīng)為1.2 m。

4.3　洞口邊、仰坡的防護施工

首先，在左線左側(cè)山體距離拱腳邊緣1.5 m的位置設(shè)置Φ150 mm鋼管樁，深入至仰拱以下2 m，以達到加固目的，鋼管樁的間距應(yīng)為1.5 m×1.5 m，布置成梅花形；樁頂設(shè)置鋼筋混凝土鎖口梁，鋼管內(nèi)灌注1∶0.5水泥漿。其次，在隧道洞口的施工過程中，采取“邊開挖、邊支護”的工作方法，確保施工安全。每次的工作高度保證在2 m，盡量不進行搭架作業(yè)。

4.4　大邊墻施工

大邊墻基礎(chǔ)主要為殘坡積碎石土及強～中風(fēng)化灰?guī)r，其地質(zhì)承載力約600 kPa。在對邊墻與地表的間隙進行水泥混合土的回填施工之前，應(yīng)將地表的植被清理干凈；其次，施工時所使用的水泥混合土，要求其28 d抗壓強度達到2.0 MPa；最后，水泥混合土必須攪拌均勻，采取分層壓實的施工方法，每一層的厚度≤30 cm。水泥混合土的回填順序為從里至外，在隧道的洞門處使用M7.5漿砌片石防護。

4.5　管棚施工

(1)在進行長管棚的施工之前，應(yīng)做好邊坡的防護，設(shè)置錨索框架梁，錨固隧道上方山體。

(2)在C25混凝土套拱中進行4榀型鋼拱架和孔口管的埋設(shè)，要求型鋼拱架和孔口管焊接為一個整體。其中，使用坐標(biāo)法固定孔口管所處的位置，焊接角度方向嚴(yán)格遵守設(shè)計的要求。

(3)搭設(shè)平臺或是開挖洞口土方預(yù)留平臺、安裝鉆孔機。①鉆機平臺要求能夠一次性搭設(shè)完成，鉆間隔孔。②鉆機的安裝必須牢固，要求不得在施鉆時出現(xiàn)不均勻下沉、擺動、位移以及傾斜等問題，以免影響最終的成孔效果。

(4)鉆孔：①為了提高插管的便利性，鉆孔直徑必須要大于管棚設(shè)計直徑(20～30 mm)；②利用測斜儀，對鉆孔進行測量，若是發(fā)現(xiàn)偏斜問題，應(yīng)及時糾正。

(5)安裝管棚鋼管：①在進行鋼管接頭時，主要使用的為絲扣連接技術(shù)。②利用鉆機將鋼管頂進，若是中途出現(xiàn)故障，則停機清孔，無礙后繼續(xù)插入。

(6)注漿：該工程注漿使用的為水泥漿液，要求其水灰比1∶1，注漿初壓處于0.5～1.0 MPa，終壓處于1.5～2.0 MPa，漿液的擴散半徑≥0.5 m。值得注意的是，在注漿前，應(yīng)進行現(xiàn)場試驗，確定注漿參數(shù)，從而確保其施工可靠、有序。

5結(jié)語

綜上所述，在惠興高速公路第十八合同段納窯隧道的施工過程中，對于隧道洞口山體偏壓問題的處理獲得了良好的效果，通過洞口段監(jiān)控量測以及合理的技術(shù)措施，避免了塌方、滑坡等事故的出現(xiàn)，確保了隧道施工質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]蔣正華.隧道洞口地形偏壓段的新型設(shè)計與施工方法[J].公路工程，2010，(2)：28-29.

[3]許金勇.圍巖破碎區(qū)偏壓隧道洞口段半明半暗施工技術(shù)[J].交通世界(建養(yǎng).機械)，2011，(11)：15-16.

作者簡介：王劍鋒(1977-)，男，貴州普安人，工程師，主要從事公路工程方面的工作。

收稿日期：2014-10-20

中圖分類號：U445

文獻標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0110-02