楊濤（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東珠海519000）

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三道嶺隧道淺埋段施工綜合治理技術(shù)

楊濤
（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東珠海519000）

摘 要：介紹了新建吉圖琿客運(yùn)專線Ⅶ標(biāo)段三道嶺隧道進(jìn)口，一段淺埋隧道施工過程中采取洞頂覆蓋土層袖閥管注漿、地表水溝封閉處理、分部開挖加強(qiáng)支護(hù)、提高隧道襯砌的防水能力、對隧道四周圍巖注漿等綜合治理措施，使工程得以順利進(jìn)行。成功經(jīng)驗(yàn)可與同行們共享。

關(guān)鍵詞：淺埋隧道；袖閥管注漿；開挖；支護(hù)

淺埋隧道圍巖加固工程中多數(shù)采用注漿加固的方法。三道嶺隧道進(jìn)口淺埋段地處斷層破碎帶，洞頂覆蓋土層薄，地表水溝中有季節(jié)性水流。施工過程中，采用了袖閥管注漿、地表水溝封閉處理、開挖過程中加強(qiáng)支護(hù)、加強(qiáng)隧道襯砌防水能力等綜合措施，成功地通過了隧道淺埋段，沒有發(fā)生塌方事故，避免了隧道襯砌滲水、漏水施工通病的發(fā)生。

1　工程概況

新建吉圖琿客運(yùn)專線Ⅶ標(biāo)段三道嶺隧道，進(jìn)口里程DK252＋347，出口里程DK253＋585，隧道全長1 238m。隧道除中段部分在R－7 000m的左轉(zhuǎn)曲線上，進(jìn)出口均在直線段上。隧道縱坡分別為＋7．4‰、＋1‰的單面上坡，隧道最大埋深約85m。在DK252＋416～DK252＋446之間有一條f1斷層，地表為一條沖溝，此處隧道中線處的覆蓋層厚度僅有12．3m。

三道嶺隧道地處低山丘陵區(qū)，地勢起伏。沿線分布的主要地層為第四系全新統(tǒng)（Q4）、上更新統(tǒng)（Q3）、下更新統(tǒng)（Q1）；第三系上新統(tǒng)（βN2）、中－上新統(tǒng)（N（1－2）d）、古－漸新統(tǒng)（Ed）、古新統(tǒng)（E1）等。表層為人工堆積層（Q4ml）雜填土，下面是坡、洪積層（Q4dl＋pl），土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，中、粗、礫砂，下伏基巖為上新統(tǒng)（βN2）玄武巖、砂礫巖、泥質(zhì)砂巖等。這一隧道淺埋段洞身處于人工堆積層和坡洪積層中。

f1斷層破碎帶走向?yàn)镹40W，斷層面傾向南，傾角70°，斷層寬度約30m。

2　方案選擇

三道嶺隧道進(jìn)口一段隧道，不但淺埋，而且地處f1斷層破碎帶，地表還有一條季節(jié)性沖溝。處理不當(dāng)，施工過程中不但可能發(fā)生塌方、冒頂?shù)葠盒允鹿?，隧道建成以后還可能出現(xiàn)襯砌漏水、滲水的毛病。施工過程中采取了以下治理措施：

（1）對洞頂軟弱土層采用注漿加固的措施。為確保注漿效果，采用袖閥管注漿加固的方法。把注漿范圍加深至隧道仰拱開挖面以下2m，采取不同的注漿材料，加密隧道左側(cè)（地表水溝上游）的注漿管個(gè)數(shù)。

（2）袖閥管注漿工作開始之前，先平整隧道頂部的場地，順坡，將地面用水泥土（底層）和混凝土（面層）硬化，待袖閥管注漿工作完成以后，將隧道頂部的水溝改為漿砌水溝，使洞頂無積水，減少地表流水的滲漏。地面硬化和漿砌水溝的長度為隧道中線左側(cè)（上游）50m，中線右側(cè)（下游）30m。

（3）施工過程中采用分部開挖的方法，加強(qiáng)超前支護(hù)和初期支護(hù)，初期支護(hù)盡早成環(huán)，二次襯砌盡早封閉，避免塌方事故的發(fā)生，確保施工安全。

（4）提高隧道襯砌的防水等級，提高襯砌混凝土的自防水能力，嚴(yán)格控制隧道防水工程和襯砌工程的施工質(zhì)量。

3　袖閥管注漿施工

3．1袖閥管注漿施工參數(shù)的確定

在確定袖閥管注漿施工參數(shù)之前，先在施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：當(dāng)以1．0～1．2 MPa的注漿壓力壓注水泥和水玻璃雙漿液時(shí)，擴(kuò)散半徑可以達(dá)到0．6～0．65m；壓注純水泥漿時(shí)，擴(kuò)散半徑可以達(dá)到0．7～0．75m。因此，把袖閥管注漿孔的間距×排距設(shè)計(jì)為1．0m×1．0m（壓注水泥和水玻璃雙漿液時(shí)）和1．2m×1．2m（壓注純水泥漿時(shí)）。注漿孔均按梅花形布置。

注漿范圍：注漿范圍的長度按f1斷層破碎帶的寬度加2×5．0m計(jì)算，注漿范圍的寬度按隧道開挖面以外再布置3排注漿管計(jì)算，注漿孔的深度因地面的高低不同而不同，按注漿孔的底部要達(dá)到隧道仰拱開挖面以下2 m的要求，逐孔分別進(jìn)行計(jì)算。本次注漿孔在平面上的布置為：沿隧道中線方向的長度為40m，隧道中線左側(cè)的寬度為10m，隧道中線右側(cè)的寬度設(shè)計(jì)為9．6m。因此，隧道左側(cè)共布置41個(gè)／行×11行＝451個(gè)雙漿液注漿孔，隧道右側(cè)共布置34個(gè)／行×8行＝272個(gè)純水泥漿注漿孔。

注漿孔橫剖面布置如圖1所示。

圖1　注漿孔在橫剖面上的布置圖（單位：cm）

注漿分類：隧道中線的左側(cè)壓注水泥和水玻璃雙漿液，隧道中線的右側(cè)壓注水泥漿。注漿壓力：1．0 ～1．2MPa。

水泥和水玻璃雙漿液的體積比按1∶1配制，其中水泥漿的水灰比為1∶1，水玻璃用35～40Be′配同體積的清水。純水泥漿的水灰比為1∶1。

3．2袖閥管注漿設(shè)備選型

選用適合在破碎巖層中鉆孔的MD－90C型套管鉆機(jī)（扭矩5kN·m，轉(zhuǎn)速15～95r／min，上拔力70kN，立軸行程2 000mm，鉆桿90mm，鉆孔深度≥100 m，主電機(jī)功率32kW，額定加壓力35 kN）。

選用DML－30－2B型雙液注漿機(jī)（注漿壓力0～9MPa，電機(jī)功率16kW）。選用PW－120型泥漿泵（壓力1．0～10 MPa，電機(jī)功率6kW）。選用JM－180攪漿機(jī)（500L，電機(jī)功率6kW）。

3．3袖閥管注漿施工

袖閥管注漿按常規(guī)方法施工。具體的施工工藝流程和施工方法見參考文獻(xiàn)［1］。

袖閥管注漿施工中必須注意以下幾個(gè)問題：

（1）由于袖閥管注漿施工場地高低不平，所以，每個(gè)注漿孔的深度都各不相同，必須逐個(gè)測出孔口標(biāo)高，計(jì)算出該孔的鉆孔深度。

（2）為確保注漿質(zhì)量，要將鉆機(jī)架設(shè)平、穩(wěn)，準(zhǔn)確就位，鉆孔的孔位偏差≯5 mm，鉆孔的傾斜度≯1%，孔深偏差≯200mm。

（3）鉆孔時(shí)要勻速鉆進(jìn)，保證泥漿供應(yīng)，防止塌孔事故發(fā)生。

（4）施工中使用粗砂代替套殼料取得了良好的效果。方法是先下PVC外管，再在外管四周填充經(jīng)過篩分的粗砂，最后將管口3m段用細(xì)石混凝土封閉。

（5）按每500mm一段進(jìn)行分段注漿。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比配制注漿漿液，其粘稠度、初凝和終凝時(shí)間、防滲性和耐久性等必須符合設(shè)計(jì)要求。

（6）注漿過程中要定時(shí)檢查和記錄注漿壓力、注漿量等，隨時(shí)分析、判斷注漿工作是否正常。當(dāng)注漿量達(dá)到計(jì)算值以后，將注漿壓力保持在2．0MPa，注漿量保持在0．4L／min，再壓注15min后才能停止注漿。

（7）按照先周邊再中間的順序進(jìn)行注漿。

4　開挖和襯砌施工

4．1施工原則

淺埋段隧道必須遵循“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、早封閉、勤量測”的原則組織施工。施工過程中要加強(qiáng)監(jiān)控量測工作。f1斷層寬度為30m，淺埋段按Ⅴ級圍巖設(shè)計(jì)，長度為40m。

4．2施工方法

（1）隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑微臺階法進(jìn)行開挖。必須嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺≯1．0m，側(cè)壁導(dǎo)坑中的兩層臺階和中洞核心部分的三層臺階前后錯(cuò)開距離≯2m，左右側(cè)壁導(dǎo)坑之間的落后距離≯7m。

（2）各分部開挖時(shí)盡量采用人工開挖，必須爆破時(shí)一定要放小炮，用毫秒雷管分段起爆的方法控制每段的起爆藥量。

（3）要加強(qiáng)超前支護(hù)。拱部施作大管棚，外側(cè)邊墻施作超前注漿小導(dǎo)管，側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)施作臨時(shí)超前支護(hù)。

三種超前支護(hù)的敷設(shè)部位如圖2所示，超前支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)如表1所示。

（4）初期支護(hù)采用掛網(wǎng)錨噴加鋼架支撐的支護(hù)形式。側(cè)壁導(dǎo)坑臺階開挖以后，立即對掌子面和兩側(cè)圍巖巖面初噴5cm厚C25混凝土進(jìn)行封閉，支立拱、墻鋼架和側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)的臨時(shí)初支鋼架，掛網(wǎng)、錨、噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。拱、墻鋼架和側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)臨時(shí)初支鋼架支立以后，立即焊接鋼架之間的縱向連接鋼筋，設(shè)置鎖腳錨桿，安裝工字鋼橫撐。初期支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)如表2和表3所示。

圖2　三種超前支護(hù)的敷設(shè)部位示意圖

表1　超前支護(hù)參數(shù)表

表2　錨、網(wǎng)、噴參數(shù)表

表3　初期支護(hù)鋼架參數(shù)表

（5）分部開挖工作進(jìn)行時(shí)，周邊的拱、墻鋼架和中間的臨時(shí)初支鋼架及橫撐等都要一一對接，焊接牢固，焊接縱向連接鋼筋，盡早形成環(huán)狀初支體系。拱、墻鋼架節(jié)點(diǎn)和墻底鋼架處設(shè)置鎖腳錨管。

（6）通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析，確定二襯的施作時(shí)間。當(dāng)圍巖變形趨于穩(wěn)定以后，分次拆除臨時(shí)初支鋼架，快速澆筑仰拱和整體澆筑二襯混凝土，盡早將二襯封閉成環(huán)。

為提高二襯的自防水能力，將混凝土的標(biāo)號提高一個(gè)等級，并且采用C30、P8防水混凝土澆筑二襯。

5　結(jié)束語

經(jīng)全體參建人員的共同努力，三道嶺隧道進(jìn)口淺埋段的開挖、襯砌施工已經(jīng)順利、安全地完成，施工過程中沒有出現(xiàn)塌方事故。監(jiān)控量測資料說明，隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，雨季中這段隧道沒有出現(xiàn)漏水、滲水等現(xiàn)象。證明這段淺埋段隧道施工的綜合處理方案是正確的，方法是可行的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。經(jīng)驗(yàn)可供同類工程參考。

參考文獻(xiàn)

［1］姜迪．盾構(gòu)隧道鄰近高架橋樁基時(shí)的地層加固措施［J］．國防交通工程與技術(shù)，2015（1）：68－71

Comprehensive Harnessing Techniques for the Construction of the Shallow－Depth Section of the Sandaoling Tunnel

Yang Tao
（7th Engineering Co．Ltd．of the 19th Bureau Group of China Railway，Zhuhai 519000，China）

Abstract：Introduced in the paper are a whole set of comprehensive harnessing techniques adopted for the

construction of the entrance of the Sandaoling Tunnel，Contracted Section VII of the newly－built Ji－Tu－Hui Passengers－Oriented Railway，the construction of a shallow－depth section of the tunnel，where the top of the tunnel is covered with earth that is consolidated by means of slip－casting with mini－vale－tubes，groud water ditches are sealed，excavation is performed section by section with supporting intensified，the waterproof capability of the tunnel lining is strengthened and the surrounding rock of the tunnel is also slip－cast with concrete mortar．With all the above－mentioned technical measures taken，the project is successfully completed．Our successful experience may be shared with our colleagues．

Key words：shallow－depth tunnel；slip－casting with mini－valve－tube；excavate；support

作者簡介：楊 濤（1973—），男，工程師，主要從事土木工程施工技術(shù)管理工作 154172851＠qq．com

收稿日期：2015－09－24

中圖分類號：U455．4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672－3953（2016）01－0078－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．021