林昭瑋（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

注漿戴帽法在洞口淺埋偏壓穿越水溝隧道的應(yīng)用

林昭瑋
（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

本文以洞口淺埋偏壓穿越水溝的隧道施工為工程實例，結(jié)合隧道施工方案的對比分析，詳細闡明了注漿戴帽法的設(shè)計與施工工藝。通過注漿戴帽施工監(jiān)測結(jié)果分析和應(yīng)用效果可知，該方法在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞口施工是可行的，為同類工程提供參考價值。

淺埋偏壓穿越水溝注漿戴帽隧道

0 引言

根據(jù)“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃，在“十三五”期間，交通運輸總投資規(guī)模將達到15萬億元，其中公路系統(tǒng)是最大的固定資產(chǎn)投資板塊。在新一輪熱潮中，工程建設(shè)規(guī)模日趨擴大，隧道工程項目將越來越多。在工程實踐中，遇淺埋、偏壓、穿越水溝等的隧道工程較為常見。采用常規(guī)的施工方法、施工工藝一般無法滿足工程質(zhì)量安全的要求，因此，如何選擇恰當?shù)氖┕し椒ǎ_保工程施工的質(zhì)量安全，降低工程成本是施工技術(shù)人員的重要工作。

圖1 洞口環(huán)境圖（單位：cm）

1 工程概況

貴州境惠水至羅甸（黔桂界）第7合同段納散隧道設(shè)計為分離式隧道，左洞508m，右洞510m，隧道洞身圍巖以IV級為主，洞口段以V級為主，隧道區(qū)上覆土層為第四系殘坡積層碎石土，沖洪積層卵石土，下伏基巖為三疊式中統(tǒng)許滿組粉砂質(zhì)泥巖。右洞口樁號YK45+488，洞口覆蓋層薄，埋深淺，洞口自然山坡坡度約30~40°，洞門偏壓嚴重，地表有一天然水溝穿越，具體洞口環(huán)境如圖1所示。

2 隧道施工方案分析與選取

2.1 施工方案比較

根據(jù)工程概況中的洞口環(huán)境描述，洞口情況較為復雜，處理不當容易產(chǎn)生坍塌和側(cè)壁失穩(wěn)。如何安全通過洞口淺埋偏壓穿越水溝段成為本隧道施工質(zhì)量安全控制的重點、難點。

為了確保安全進洞及隧道結(jié)構(gòu)安全，項目業(yè)主組織相關(guān)人員開會研討，經(jīng)過對圖紙的閱讀、現(xiàn)場查勘，有以下四種方案可以采用：方案一、設(shè)計檔土墻進行地表回填，然后對地表進行注漿，最后開挖進洞方案；方案二、申請設(shè)計變更，在淺埋偏壓穿越水溝段開挖邊坡，按明洞施工方法進洞；方案三、反壓回填穩(wěn)定土，再鋪設(shè)漿砌片石；方案四、注漿戴帽方案，即通過管棚注漿預加固，設(shè)置鋼筋砼蓋板，并在蓋板上鋪設(shè)漿砌片石的施工方法。

通過四種施工方案（如表1所示）的對比分析，結(jié)合洞頂穿越水溝的實際情況，最終決定采用管棚注漿預加固，設(shè)置鋼筋混凝土蓋板，并在蓋板上鋪設(shè)漿砌片石的方案，即注漿戴帽方案。

表1施工方案對比分析表

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2.2 施工處治范圍

通過工程類比以及本段隧道的地形、地質(zhì)條件，采用管棚注漿預加固，橫向范圍按隧道開挖中線右側(cè)18m，左側(cè)5m，樁號YK45+475～YK45+488。

3 注漿戴帽法設(shè)計與施工工藝

3.1 注漿戴帽法設(shè)計

3.1.1 管棚設(shè)計

本隧道管棚設(shè)計為30m，鋼管采用熱扎無縫鋼管Φ108mm，壁厚為6mm，鋼管環(huán)向間距為50cm，外插角為1°～3°，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm。

3.1.2 鋼筋混凝土蓋板設(shè)計

混凝土強度采用C25，厚度為60cm；縱向（N1）、橫向（N2）鋼筋采用直徑25mm，構(gòu)造筋（N3）采用直徑12mm，間距20cm，雙層布置，層距49cm。因為蓋板在邊坡上，所以為了防止砼外漏，蓋板砼模板要密封處理。蓋板鋼筋設(shè)計如圖2所示。

圖2 鋼筋混凝土蓋板鋼筋布置圖（單位：cm）

3.2 注漿戴帽法施工工藝

3.2.1 套拱施工

套拱施工應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求，并注意以下施工事項：

（1）導向管應(yīng)選擇適當?shù)闹睆剑鶕?jù)設(shè)計圖紙要求，一般選擇直徑應(yīng)大于設(shè)計的管徑，避免在施工過程因?qū)蚬苤睆叫?，出現(xiàn)砂石卡鉆的現(xiàn)象。

（2）導向管的定位安裝應(yīng)該準確，保證其外插角在1°～3°，避免在鉆孔時由于鉆頭的自重產(chǎn)生下垂，從而使管棚侵入洞身界限，在洞身開挖時被損壞，無法起到支撐作用，也導致洞身上部注漿厚度無法達到預期設(shè)計要求。

3.2.2 鉆孔清孔

鉆孔應(yīng)待套拱砼強度達到設(shè)計要求后方能開始施工。采用KY-140型潛孔鉆。因鉆孔場地在陡坡位置，為了保障施工安全，保證施工質(zhì)量和施工進度，鉆孔應(yīng)“由下向上”。鉆孔前應(yīng)做好場地平整，保證鉆機的安全。鉆孔至設(shè)計長度后，需采用高壓空氣對孔內(nèi)砂石進行清除，然后送入鋼花管。

3.2.3 管棚安裝

管棚的長度應(yīng)該滿足設(shè)計及規(guī)范的要求。管棚鋼管在跟進過程中要派專人進行套接加長，管棚相接時，保證管棚中線在同一軸線上，順絲擰緊，不得出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，并確保連接頭與管棚鋼管絲扣緊密結(jié)合，避免出現(xiàn)不同軸、偏心現(xiàn)象，導致管棚碰到孔壁，造成孔壁坍塌、卡管現(xiàn)象。

3.2.4 注漿準備

使用高壓注漿泵進行注漿，水泥漿配合比為，水泥∶水=1∶0.5。

3.2.5 注漿

通過向管棚內(nèi)注漿，水泥漿在壓力的作用下滲透，對地下圍巖的裂縫、空隙進行充填、擠壓，從而改善圍巖的性質(zhì)，增強圍巖的強度和整體穩(wěn)定性。在管棚作用下，對隧道的側(cè)向偏壓力起抵抗作用。顯然，注漿施工是本方案的重要環(huán)節(jié)，起著關(guān)鍵性的作用。注漿過程中，當注漿壓力達到設(shè)計要求（2MPa）后，不能立即終壓，應(yīng)繼續(xù)注漿15min以上方能終壓，以保證注漿質(zhì)量。

3.2.6 鋼筋砼蓋板施工

（1）蓋板施工

待管棚注漿后漿液達到設(shè)計強度后，方能進行蓋板施工。蓋板施工前應(yīng)先進行清表，將洞頂?shù)谋硗燎宄?，直至圍巖裸露。在地表使用砂漿鋪設(shè)墊層，墊層鋪設(shè)應(yīng)盡量平順，避免砼澆筑時，水泥漿的流失，同時也保證了鋼筋較容易綁扎。

（2）鋼筋綁扎

鋼筋采用直徑25mm，橫、縱向間距20cm，雙層布置，兩層之間間距為49cm，用鋼絲進行綁扎固定。

（3）模板安裝

在蓋板的周邊安裝模板，上部應(yīng)進行密封處理。模板的支撐應(yīng)牢固。

（4）混凝土澆筑

混凝土采用強度C25，厚度為60cm，砼厚度最小部分不得小于60cm。砼澆筑過程應(yīng)緩慢進行，避免澆筑速度過快導致模板脹模。在地理環(huán)境無法保證，模板安裝較為困難時，可采用分層澆筑。但第一次澆筑完成后，必須對澆筑面進行拉毛處理，保證第二次澆筑的砼與第一次澆筑的砼有足夠的粘結(jié)力。

（5）表面拉毛

鋼筋砼蓋板澆筑完成后，應(yīng)將表面拉毛處理，保證鋼筋砼蓋板與漿砌片石的粘結(jié)能力，而不脫層或出現(xiàn)滑移。3.2.7漿砌片石施工

漿砌片石應(yīng)待鋼筋砼蓋板強度達到設(shè)計要求后實施。按照設(shè)計圖紙的要求，砌筑M7.5的漿砌片石。通過漿砌片石的砌筑，有效的減小了隧道偏壓應(yīng)力。另外在漿砌片石的施工應(yīng)考慮與隧道地貌的整體性，達到與自然景觀協(xié)調(diào)一致。

4 注漿戴帽法監(jiān)測與施工效果

4.1 監(jiān)控測量

測量監(jiān)控，能夠掌握圍巖和支護動態(tài)，了解支護構(gòu)件的作用及效果，確保隧道施工及運營安全與經(jīng)濟，將監(jiān)控量測結(jié)果反饋設(shè)計及施工中，指導設(shè)計施工。本項目的監(jiān)控量測由業(yè)主委托具有相應(yīng)資質(zhì)的第三方實施。在洞口淺埋偏壓穿越水溝隧道施工過程中，監(jiān)控量測顯得尤為重要，應(yīng)特別重視監(jiān)控量測工作，確保隧道施工安全。蓋板砼澆筑完成，達到一定強度后應(yīng)按規(guī)范要求進行監(jiān)控量測點位布設(shè)。以便施工過程及時進行監(jiān)控量測工作。本項目洞口斷面YK45+480監(jiān)控量測曲線如圖3所示。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及曲線揭示，最大拱頂下沉值為-11.66mm，收斂速率相對比較穩(wěn)定。測量監(jiān)控單位同意按施工方案進入下一道工序施工。

4.2 方案應(yīng)用效果

施工方案始終堅持貫徹“零開挖”進洞的環(huán)保理念。特殊段處理施工歷時2個多月，與其它方案比較優(yōu)點在于：（1）因地制宜，施工過程避免了大量的洞口土石方開挖或回填，造成生態(tài)破壞。（2）提高了施工安全和施工進度。

通過洞身開挖過程中對特殊段洞內(nèi)外觀察和測量，未發(fā)現(xiàn)危及施工安全的較大裂縫和洞身失穩(wěn)側(cè)移現(xiàn)象，施工過程未出現(xiàn)坍塌或冒頂事故。結(jié)合開挖過程中監(jiān)控量測的指導作用，工程于2013年6月20日完成特殊段洞頂?shù)奶幚恚?月24日開始進行淺埋偏壓穿越水溝段洞身開挖，9月份順利穿過淺埋偏壓穿越水溝段。

圖3 監(jiān)控量測曲線圖

5 結(jié)語

通過貴州境惠水至羅甸（黔桂界）第7合同段納散隧道工程實踐可以看出，注漿戴帽法在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞口施工中是可行的。不僅順利安全的通過淺埋偏壓穿越水溝段，質(zhì)量得到了有效保障，而且該施工方法對隧道原地面的破壞更小，符合環(huán)保理念。在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞門施工中可供參考、借鑒。

[1]JGJF60-2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG F801-2004,公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].

[3]劉鋒.淺埋偏壓隧道施工技術(shù).中國科技博覽，2010(10).

[4]程新軍.三斷嶺淺埋偏壓隧道施工技術(shù).公路隧道，2004(4).