張瑞東
(保利長大工程有限公司,廣東 廣州 510620)
王家村隧道左線ZK14+590~ZK15+687,長1 097 m;右線K14+571~K15+676,長1 105 m,為中長型隧道。洞門處設(shè)置為端墻式結(jié)構(gòu),考慮到進(jìn)洞安全性,于該處增設(shè)36 m大管棚,起到增強(qiáng)穩(wěn)定性的效果。整個(gè)隧道地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,Ⅲ級圍巖長度達(dá)21%,斷面凈空面為82.8~141.7 m2。
勘察得知,隧道進(jìn)口段主要分布有大量滑坡地帶,地質(zhì)以黏土為主,總體上穩(wěn)定性欠佳。早進(jìn)洞、晚出洞是推動(dòng)隧道開展的重要指導(dǎo)方針,同時(shí)注重邊坡穩(wěn)定性,在洞口淺埋段不具備高度穩(wěn)定性時(shí)需要采取可行方法,工程中應(yīng)用較為廣泛的有錨網(wǎng)噴、預(yù)注漿等。
考慮到施工進(jìn)度要求,針對洞口展開施工作業(yè)時(shí)需要做好邊坡的仰坡放線工作,在該處設(shè)置頂坡截水溝,此舉可緩解洞口坡面受沖刷的問題,嚴(yán)格遵循施工方案分層開挖坡度,并采取防護(hù)措施。為提升施工效率,基于挖掘機(jī)以高效方式開挖土方,通過風(fēng)鉆機(jī)打眼,并輔以爆破措施,但具體坡度需要建立在施工區(qū)域土石穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上,特殊情況下可增設(shè)分級臺階。考慮到觀測要求,需要增設(shè)適量觀測點(diǎn)。
隧道工程中,超前小導(dǎo)管是尤為重要的預(yù)支護(hù)方式,針對小導(dǎo)管展開注漿作業(yè),并輔以鋼拱架結(jié)構(gòu)。結(jié)束隧道洞口邊與仰坡兩部分的封閉作業(yè)后,適當(dāng)修整洞面并為之增設(shè)鋼拱架,要求該結(jié)構(gòu)與洞面達(dá)到高度貼合狀態(tài),小導(dǎo)管經(jīng)由鋼拱架最終延展到圍巖之中,通過焊接的方式連接鋼拱架與小導(dǎo)管,從而得到具有較高穩(wěn)定性的預(yù)支護(hù)體系,向小導(dǎo)管內(nèi)注入適量漿液,經(jīng)由管壁溢漿的方式實(shí)現(xiàn)對地表空隙處的注漿施工[1]。
經(jīng)大管棚注漿施工后,可支撐開挖土體,并通過混凝土鋼筋以達(dá)到護(hù)拱效果。為確保施工質(zhì)量,工程初期針對縱橫斷面展開全面測量必不可少,施工人員精準(zhǔn)測定并放出開挖輪廓線。關(guān)于大管棚注漿施工,考慮到洞口穩(wěn)定性較差的基本狀況,實(shí)行的是洞口大管棚支護(hù)方式,于地面處設(shè)置三榀型鋼拱架,經(jīng)由焊接的方式形成整體,導(dǎo)向鋼管宜設(shè)置在鋼支撐結(jié)構(gòu)上,經(jīng)混凝土澆筑施工后形成導(dǎo)向墻,并實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)向管與鋼支撐的保護(hù),在上述基礎(chǔ)上處理仰坡面,即澆筑C20混凝土。管棚鋼管施工中基于機(jī)械頂進(jìn)的方式展開,借助絲扣將各個(gè)鋼管節(jié)段連接為穩(wěn)固的整體,為提升導(dǎo)向管與鋼管連接效果,需通過速凝水泥加以處理,但有必要設(shè)置排氣孔與進(jìn)漿孔,具體內(nèi)容如圖1所示。施工中,混凝土水灰比以1∶1為宜,調(diào)節(jié)注漿壓力使其穩(wěn)定在2~3 MPa。
圖1 排氣孔與注漿孔具體尺寸
洞門圍巖不具備高度穩(wěn)定性,施工中針對洞口地表處采取加固措施,于隧洞洞頂處施工作業(yè)并得到成拱殼,以便改善含水層的排水效果[2]。地表注漿均實(shí)行的是全孔一次性注漿的方式,由此避免坍孔等不良問題;針對大范圍坍孔區(qū)域,需通過分段前進(jìn)式注漿的方式展開施工作業(yè),所用漿液水灰比為1∶1。由于部分區(qū)域不具備地表注漿條件,因此,針對該區(qū)域采取超前帷幕注漿法,做好洞面整修并開挖1.5 m,在此基礎(chǔ)上在洞口處澆筑漿墻,通過各個(gè)注漿孔可得到環(huán)形結(jié)構(gòu)。
結(jié)束地表注漿施工后,需要在工作面設(shè)置適量注漿孔(遵循梅花形布置原則,橫縱間距均為1.5 m),通過注漿的方式改善工作面穩(wěn)定性不足的問題,設(shè)置玻璃纖維錨桿并連接于軟弱地層,全面增強(qiáng)開挖面的穩(wěn)定性。進(jìn)洞后,需要在最短時(shí)間內(nèi)完成洞門的修筑施工,在此基礎(chǔ)上處理邊坡與仰拱,共同構(gòu)成穩(wěn)定支擋,隨之增設(shè)高效排水系統(tǒng),以保障邊坡不會受到施工作業(yè)的影響,時(shí)刻處于穩(wěn)定狀態(tài)。若基于超前預(yù)支護(hù)技術(shù)難以達(dá)到工程要求,還可輔以噴射混凝土的方式,此舉可以達(dá)到封閉開挖掌子面的效果。
針對洞口淺埋段展開施工作業(yè)時(shí),各個(gè)節(jié)段的可行施工方法存在差異,必須確保各環(huán)節(jié)的安全性。應(yīng)當(dāng)明確的是,盡管洞口段施工方法較多,但不可使用全斷面爆破法,否則會大幅降低圍巖穩(wěn)定性,致使洞口施工存在大量風(fēng)險(xiǎn),部分情況下還會引發(fā)坍塌事故?,F(xiàn)階段,常見的方法有兩種,一是核心預(yù)留臺階法(如圖2所示);二是雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。
圖2 預(yù)留核心土上下階施工示意圖
若洞口淺埋段主要為四級與五級軟弱圍巖時(shí),基于核心預(yù)留臺階法更具適用性。在實(shí)際施工中,需要精準(zhǔn)預(yù)留核心土,所得臺階長度以4~6 m為宜。關(guān)于上臺階的開挖作業(yè),可使用風(fēng)鉆機(jī)輔助施工并形成鉆孔,隨之采取弱爆破施工。關(guān)于下臺階部分,需預(yù)留核心土,具體尺寸為0.9~1.5 m。在洞口圍巖穩(wěn)定性不足的情況下,基于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法具有較好的適用性,需要在隧道兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)坑,此環(huán)節(jié)主要通過松動(dòng)爆破開挖的方式實(shí)現(xiàn)。除此之外,以工程需求以及現(xiàn)場環(huán)境為準(zhǔn),得到合適的導(dǎo)坑長度,通常需達(dá)到6 m或更多。為提升施工效率,為施工適配挖掘機(jī)設(shè)備,并輔以人工作業(yè)的方式。控制好導(dǎo)坑施工位置,具體在正洞正面6 m處展開,完成開挖作業(yè)后在第一時(shí)間采取支護(hù)措施,確保所得結(jié)構(gòu)具有足夠穩(wěn)定性。為了確保開挖質(zhì)量,施工之前的測量工作必不可少,后續(xù)應(yīng)對支護(hù)狀況展開動(dòng)態(tài)化監(jiān)測[3]。
基于地質(zhì)調(diào)查分析法、超前支護(hù)鉆孔等常規(guī)方法,為之輔以TSP以及紅外線探測等現(xiàn)代化物探技術(shù),可實(shí)現(xiàn)地質(zhì)超前預(yù)報(bào),存在特殊需求時(shí)還可引入超前鉆孔等方法。通過多種方法的預(yù)測,各自所得結(jié)果可相互驗(yàn)證,更為準(zhǔn)確地掌握掌子面前方地質(zhì)狀況,提升地質(zhì)預(yù)估的準(zhǔn)確性,針對可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題制定應(yīng)急措施,為后續(xù)施工提供安全保障。
TSP超期地質(zhì)預(yù)報(bào)儀是重要的工程設(shè)備,實(shí)際探測間距以100~200 m為宜,在此基礎(chǔ)上可初步掌握不良地質(zhì)所處的位置;針對富水區(qū)段,更為可行的是紅外線探測法,由于地質(zhì)環(huán)境的特殊性,探測間距需加密至20~30 m。
高速公路工程是現(xiàn)代化建設(shè)的重要部分,隧道施工中以洞口淺埋段難度較大,施工環(huán)境尤為復(fù)雜,需要得到可靠施工技術(shù)的支持,施工單位要準(zhǔn)確掌握工程實(shí)際情況,嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙有序展開各環(huán)節(jié)施工作業(yè),提升隧道洞口施工穩(wěn)定性。除此之外,對施工區(qū)域的勘察與超前預(yù)測工作必不可少,可引入TSP、紅外探測等現(xiàn)代化技術(shù),全面掌握掌子面前方的地質(zhì)狀況,以便給施工提供指導(dǎo),提升隧道洞口淺埋段施工質(zhì)量。