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        隧道高仰坡失穩(wěn)處治措施探討

        2019-09-10 17:17:32林運(yùn)飛劉敬霜
        西部交通科技 2019年11期
        關(guān)鍵詞:右洞成孔鋼管

        林運(yùn)飛 劉敬霜

        在山嶺隧道建設(shè)過程中,由于地形地貌條件受限或造價(jià)控制等因素,部分隧道進(jìn)出口設(shè)計(jì)采用高陡邊仰坡。由于邊仰坡失穩(wěn)導(dǎo)致隧道病害或隧道施工不當(dāng)導(dǎo)致邊仰坡失穩(wěn)的案例屢見不鮮,給隧道施工和運(yùn)營帶來巨大的安全質(zhì)量隱患。文章結(jié)合靖西至龍邦高速公路樂村隧道工程實(shí)例,探討了利用深層注漿加鋼管群樁的措施對(duì)隧道高仰坡進(jìn)行處理的過程和效果。

        高仰坡;失穩(wěn);鋼管群樁;注漿

        0?引言

        在公路山嶺隧道建設(shè)過程中,隧道仰坡失穩(wěn)的案例較多。造成仰坡失穩(wěn)的因素也有很多種,如仰坡地質(zhì)條件差、未避開雨季施工、支護(hù)不及時(shí)、開挖方法不當(dāng)?shù)?。仰坡失穩(wěn)后,處治方法也多種多樣。本文通過研究仰坡失穩(wěn)原因,并采取深層注漿加鋼管群樁方式對(duì)坡體進(jìn)行加固處理,取得了較好的成效,以期指導(dǎo)今后的隧道施工建設(shè)。

        1?工程概況

        1.1?隧道仰坡、洞身地質(zhì)及原防護(hù)基本情況

        樂村隧道進(jìn)口段為剝蝕丘陵地貌,山體渾圓,地形起伏較大。隧道穿越一山脊,谷地和山頂高程在757~859 m之間,相對(duì)高差約102 m,隧道洞身最大埋深約67 m。進(jìn)洞口段位于小山丘上,山體自然斜坡坡角為20°~40°,地表植被主要為松樹及雜草等。隧道進(jìn)洞口段斜坡坡角20°~35°,斜坡在天然狀態(tài)下較穩(wěn)定。邊坡、仰坡主要由坡殘積黏土及強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖組成,被雨水沖刷較易滑塌。仰坡后方有一條三級(jí)公路,車流量較大。原設(shè)計(jì)隧道右洞進(jìn)口仰坡為三級(jí)坡,坡比1∶1-1∶1.25-1∶1.25,最大坡高約27 m,坡面防護(hù)為拱形骨架防護(hù),二級(jí)坡在第一次失穩(wěn)后施作錨桿框架梁加強(qiáng)防護(hù)。仰坡原防護(hù)形式如圖1所示。

        隧道右洞進(jìn)口圍巖以全風(fēng)化輝綠巖為主,大部分已風(fēng)化成硬塑-堅(jiān)硬黏土狀,局部為強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖及強(qiáng)-中風(fēng)化輝綠巖,裂隙發(fā)育,巖體破碎,屬極軟巖-軟巖,BQ值<250,一般無自穩(wěn)能力。掘進(jìn)時(shí)常有塌方發(fā)生,拱部及側(cè)壁容易變形破壞,在支護(hù)不及時(shí)或施工方法不當(dāng)?shù)那闆r下,容易導(dǎo)致地面下沉或產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象,施工時(shí)洞室偶有滴水狀或淋雨?duì)畛鏊?/p>

        1.2?仰坡失穩(wěn)情況描述

        2018年7月,樂村隧道右洞YK22+809.5段掌子面發(fā)生塌方冒頂。在處治過程中,由于回填體未有效壓實(shí)和及時(shí)封閉,仰坡第2級(jí)平臺(tái)大范圍開裂后未及時(shí)封閉,導(dǎo)致地表水下滲后軟化坡體,進(jìn)而引發(fā)平臺(tái)二次塌陷。

        2?邊坡處理方案與效果

        2.1?邊坡處理方案

        邊坡失穩(wěn)發(fā)生后,項(xiàng)目公司、設(shè)計(jì)院、總監(jiān)辦、總承包部等相關(guān)人員立即到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察。經(jīng)充分論證,四方一致同意根據(jù)坡體現(xiàn)狀對(duì)加固方案進(jìn)行調(diào)整,具體如下:

        (1)立即封閉仰坡坡面、平臺(tái)、坡后所有裂縫,仰坡第二級(jí)平臺(tái)設(shè)置臨時(shí)防排水措施,防止地表水下滲。

        (2)采用深層注漿+鋼管群樁對(duì)仰坡進(jìn)行加固處理(仰坡防護(hù)平面如圖2所示,系梁鋼管排樁與格梁鋼筋布置如圖3所示)。

        ①深層注漿

        (a)注漿孔位按2.5 m×2.5 m梅花型布置,孔徑≥108 mm,孔底距離洞頂2.5 m。

        (b)注漿范圍:縱向范圍為仰坡第2級(jí)邊坡中部起往大樁號(hào)方向設(shè)13排注漿孔(間距1.25 m);橫向范圍為右洞右邊墻外4.5 m至右洞左邊墻外9 m(距離約31.5 m)。

        (c)注漿鋼管采用42 mm、壁厚4 mm的帶孔鋼管,管長4~11 m。注漿鋼管管壁鉆注漿孔,開孔范圍為管底至管底以上4 m范圍內(nèi),孔徑10~16 mm,間距20 cm,梅花型布置。距管底4 m處設(shè)止?jié){閥,注漿完成后可拔管,并注漿充滿鉆孔。

        (d)化學(xué)漿液采用強(qiáng)度等級(jí)為P.C42.5的復(fù)合硅酸鹽水泥配制,設(shè)計(jì)水灰比為1∶1(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行注漿壓力調(diào)整),初壓為0.5~1.0 MPa,注漿管每延米注漿量(按開孔范圍計(jì))按1.62 m3/m參考。注漿前要進(jìn)行配比試驗(yàn),以試驗(yàn)的最佳配比為準(zhǔn)。

        (e)注漿要求添加速凝劑(水玻璃),劑量為水泥量的2%~5%,要求漿液的初凝時(shí)間≤0.5 h,終凝時(shí)間≤6 h。

        (f)注漿孔采用干作業(yè)法成孔,鉆孔角度與水平面垂直。成孔過程中應(yīng)觀測(cè)、記錄巖芯巖土類別、性質(zhì)及深度,核實(shí)與地質(zhì)資料是否吻合,并作為注漿控制的依據(jù)。

        (g)施工順序:鉆孔放樣→成孔→下鋼管→密封孔口保證注漿壓力→深層注漿→封孔。施工應(yīng)按先外排后內(nèi)排、隔孔跳打的順序進(jìn)行。

        (h)注漿順序:應(yīng)從小樁號(hào)往大樁號(hào)、由兩側(cè)向拱頂注漿。注漿前應(yīng)做注漿試驗(yàn),以確定注漿終止壓力和擴(kuò)散范圍。

        (i)終灌注漿標(biāo)準(zhǔn)壓力:注漿壓力達(dá)到1.5~2.0 MPa時(shí)且進(jìn)漿量<1 L/min,持續(xù)20~30 min,或單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的1.5~2倍。

        ②鋼管群樁

        (a)布設(shè)范圍:在第3級(jí)坡腳處設(shè)4排長11 m鋼管樁,樁頂為4×1 m系梁,布設(shè)示意及構(gòu)造圖見圖3。橫向范圍為右洞右邊墻外4.5 m至右洞左邊墻外9 m(距離約31.5 m)。

        (b)注漿鋼管采用42 mm、壁厚4 mm的帶孔鋼管。鋼管管頂以下1 m至管底按1 m的間距在管壁開孔,孔徑為10~16 mm,上下相鄰的孔位對(duì)稱開于管壁兩側(cè)。

        (c)化學(xué)漿液采用強(qiáng)度等級(jí)為P.C42.5的復(fù)合硅酸鹽水泥配制,設(shè)計(jì)水灰比為1∶1(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行注漿壓力調(diào)整),初壓為0.5~1.0 MPa,注漿管每延米注漿量(按開孔范圍計(jì))按1.62 m3/m參考。注漿前要進(jìn)行配比試驗(yàn),以試驗(yàn)的最佳配比為準(zhǔn)。

        (d)注漿要求添加速凝劑(水玻璃),劑量為水泥量的2%~5%,要求漿液的初凝時(shí)間≤0.5 h,終凝時(shí)間≤6 h。

        (e)注漿孔采用干作業(yè)法成孔,孔徑≥108 mm,鉆孔角度與水平面垂直。成孔過程中應(yīng)觀測(cè)、記錄巖芯巖土類別、性質(zhì)及深度,核實(shí)與地質(zhì)資料是否吻合,并作為注漿控制的依據(jù)。

        (f)施工順序:鉆孔放樣→成孔→下鋼管→密封孔口保證注漿壓力→注漿→封孔。施工應(yīng)按先外排后內(nèi)排、隔孔跳打的順序進(jìn)行。

        (g)終灌注漿標(biāo)準(zhǔn)壓力:注漿壓力達(dá)到1.5~2.0 MPa時(shí)且進(jìn)漿量<1 L/min,持續(xù)20~30 min,或單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的1.5~2倍。

        (3)清除第2級(jí)平臺(tái)所有開裂的混凝土面層,清除頂面松動(dòng)土體,并碾壓密實(shí),平臺(tái)鋪設(shè)復(fù)合土工膜(復(fù)合土工膜要求嵌于平臺(tái)截水溝下),培土50 cm回填綠化,完善截排水系統(tǒng)。

        (4)拆除因塌陷受損壞的骨架,并按相關(guān)要求重新施作錨桿拱形骨架,拱部與縱梁節(jié)點(diǎn)處補(bǔ)打12 m錨桿。同時(shí)增設(shè)系梁和地梁,尺寸及配筋與鋼筋混凝土骨架相同,將所有格梁連為一體。

        (5)洞門擋墻加高至第1級(jí)平臺(tái),并向兩側(cè)延伸至邊坡,與兩側(cè)邊坡坡面相接。墻背采用混凝土回填,高度不低于地梁,直接與地梁相接。要求頂部以下40 cm內(nèi)鋪設(shè)兩層8 mm鋼筋網(wǎng)片,間距20 cm×20 cm,層間距15 cm。

        (6)仰坡第1級(jí)平臺(tái)和兩側(cè)邊坡第1級(jí)平臺(tái)增設(shè)截水溝,完善排水體系。

        (7)要求增設(shè)地表沉降變形監(jiān)控量測(cè),從第1級(jí)平臺(tái)(左洞中心線處)開始,朝路線前進(jìn)方向縱向每5 m一個(gè)斷面(橫向范圍為左右每5 m一個(gè)斷面,共3個(gè)斷面),至第3級(jí)邊坡坡頂,設(shè)沉降變形觀測(cè)點(diǎn)。

        (8)施工過程嚴(yán)格按照處治方案要求施工,保留施工記錄資料、隱蔽工程影像資料等。

        2.2?塌陷的處理效果

        為監(jiān)測(cè)仰坡處理效果,分別在仰坡和隧道內(nèi)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),通過觀測(cè)數(shù)據(jù)來掌握變形情況。通過一個(gè)多月的監(jiān)測(cè),監(jiān)控量測(cè)結(jié)果顯示,仰坡累計(jì)下沉量為22 mm,累計(jì)位移量為15 mm,且逐步趨于穩(wěn)定;隧道內(nèi)拱頂累計(jì)下沉量為4.8 mm,周邊位移累計(jì)位移量為4.26 mm,且已趨于穩(wěn)定,初支無明顯變化。監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)表明,仰坡失穩(wěn)處理效果良好。

        3?結(jié)語

        (1)隧道施工過程中,應(yīng)遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則,盡量避免在隧道洞口設(shè)置高邊仰坡,實(shí)在無法避免時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況對(duì)仰坡進(jìn)行放緩,及時(shí)施作防護(hù)措施。

        (2)隧道洞口位置施工時(shí),必須嚴(yán)格按照審批的施工方案進(jìn)行施工,及時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行初噴封閉,初支及時(shí)跟進(jìn),縮短開挖時(shí)長,必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)支撐,避免掌子面后方長時(shí)間空頂,從而降低塌方風(fēng)險(xiǎn),減小大塌方的概率。

        (3)隧道冒頂處理必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行回填碾壓,做好防水處理,以免產(chǎn)生其他次生災(zāi)害。

        [1]廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.兩階段施工圖設(shè)計(jì)第五冊(cè)[R].2015.

        [2]JTG F60-2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

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