衛(wèi)學(xué)軍

山西路橋第五工程有限公司 山西太原 030000

公路建設(shè)規(guī)模在社會經(jīng)濟發(fā)展的促進作用下而逐步擴大，施工期間易遇到較復(fù)雜的地質(zhì)條件，不利于工程建設(shè)工作的順利開展。黃土地區(qū)的地質(zhì)條件特殊，于該處施工大斷面隧道時，易誘發(fā)質(zhì)量問題甚至安全事故。對此，需要從實際建設(shè)條件出發(fā)，引入先進的施工技術(shù)，切實提高大斷面黃土隧道的施工質(zhì)量。

1 工程概況

某黃土隧道工程，全長1241m，最大、最小埋深分別為56m、12m，屬黃土淺埋隧道。隧道結(jié)構(gòu)方面，主體部分為曲墻帶仰拱復(fù)合式襯砌，施工材料為C35防水混凝土，抗?jié)B等級不低于P10。出于安全層面的考慮，加強初期支護，采取的是“鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴射混凝土”相結(jié)合的方案，以形成完整、穩(wěn)定的初期支護結(jié)構(gòu)體系[1]。

2 大斷面黃土隧道的施工難點

地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，黃土地區(qū)主要含三層，自上而下分別為新黃土、老黃土、第三系泥巖。各部分的性質(zhì)不盡相同，其中新黃土的土體相對疏松，受外部壓力的作用，易出現(xiàn)土體變形、下沉現(xiàn)象。在常規(guī)的大斷面黃土隧道施工中，常采用的是掌子面分割開挖的方法，期間根據(jù)實際情況適時增設(shè)臨時支護結(jié)構(gòu)。但該方法存在局限之處，即擾動性較強，易導(dǎo)致本就缺乏穩(wěn)定性的圍巖進一步變得疏松，且洞內(nèi)作業(yè)空間有限，大型設(shè)備難以順利進場，不利于施工進程的高效推進。并且，隧道的圍巖條件錯綜復(fù)雜，存在諸多潛在影響因素，需根據(jù)實際情況靈活改變方法，由此帶來施工周期長、質(zhì)量可控性差、安全隱患多等問題。針對大斷面黃土隧道的施工難點，需要采取適應(yīng)性更強、效率更高的施工技術(shù)[2]。

3 大斷面黃土隧道施工技術(shù)分析

3.1 套拱及管棚施工

套拱基礎(chǔ)用C25混凝土澆筑而成，按設(shè)計要求，將提前加工成型的鋼板和鋼筋預(yù)埋到位；配套φ42mm的鎖腳錨桿，利用該裝置穩(wěn)固套拱內(nèi)鋼板腳底，以免施工期間出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

于套拱上安裝2榀I20a型鋼拱架，彼此間用連接鋼筋穩(wěn)定連接。待工字鋼架安裝完成后，由技術(shù)人員檢測，確定導(dǎo)向管的具體位置。在本工程中，導(dǎo)管采用的是φ127mm×5mm鋼管，具體如圖1所示。套拱施工期間，于相鄰兩導(dǎo)向管間設(shè)置φ22mm錨栓，在采取此方法后，可抵消鉆孔時的反力，減小外力所帶來的不良影響。

圖1 套拱中導(dǎo)向管示意圖

大管棚成型后，鉆機就位，進入鉆孔施工環(huán)節(jié)。鉆進期間，操作人員精準(zhǔn)控制設(shè)備的作業(yè)姿態(tài)，鉆桿和鉆具各自的軸線應(yīng)共處相同的直線上。導(dǎo)向管施工中，外插角按1°-3°控制。鉆孔作業(yè)落實到位后，及時澆筑水泥砂漿，隨著時間的推移，待水泥砂漿凝固后，即可關(guān)閉預(yù)先設(shè)置在管外的閥門，按照此方式有序施工。

鋼管選用的是φ108mm×6mm熱軋無縫鋼管，按照環(huán)向間距40cm的標(biāo)準(zhǔn)依次設(shè)置，鋼管絲扣長15cm，相鄰鋼管接頭錯開量至少達到1m，具體根據(jù)實際情況靈活調(diào)整。鋼管需穩(wěn)定設(shè)置在襯砌拱部，實際位置與設(shè)計位置的誤差不可超過20cm。于明洞襯砌外設(shè)置套拱，縱向長2.0m、厚60cm。

3.2 三臺階法施工

根據(jù)隧道進口段的施工條件，采用三臺階法施工，基本思路為：測量放線→上、中臺階超前支護→鉆孔→注漿→扒渣→裝渣→打設(shè)錨桿→噴射混凝土→施作仰拱→施作二次襯砌。

開挖施工中，首先處理的是上邊的弧形導(dǎo)坑，再轉(zhuǎn)為左右錯位開挖的方法，由此完成中臺階的開挖作業(yè)，期間密切關(guān)注現(xiàn)場情況，及時挖除上中臺階的核心土，再施作下臺階的仰拱，期間各道工序緊密銜接，形成流水化作業(yè)模式，盡可能在短時間內(nèi)實現(xiàn)仰拱封閉成環(huán)的目標(biāo)。

各階段開挖的關(guān)鍵作業(yè)要點有：

（1）上臺階開挖：經(jīng)前期的超前支護作業(yè)后，若無誤即可進入上臺階開挖環(huán)節(jié)，采取機械設(shè)備為主、人工為輔的方法，預(yù)留核心土，高度2.3-2.5m。

（2）中臺階開挖：以兩側(cè)左右錯開的方式開挖，原因在于經(jīng)前期施工后，已經(jīng)形成具有穩(wěn)定性的上臺階初期支護結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮出支護的作用，因此具備錯開開挖中臺階的施工條件。挖掘機應(yīng)在中臺階的核心土處穩(wěn)定運行，由專員操作，精準(zhǔn)控制開挖進尺，隨后再由人工修整，全面保證開挖質(zhì)量。

（3）下臺階開挖：施工方法與上臺階相類似，開挖長度取3-4榀拱架間距。

（4）出碴：各部分開挖期間將產(chǎn)生棄碴，為避免現(xiàn)場堆積現(xiàn)象，宜利用挖掘機裝載，由自卸車轉(zhuǎn)移至指定堆放場所。

3.3 初期支護施工

以隧道開挖進度為準(zhǔn)，合理安排初期支護作業(yè)，保證兩項工作同步開展。嚴格按照設(shè)計要求控制施工長度，未經(jīng)許可時不可隨意變更；及時設(shè)置支撐裝置，發(fā)揮出防護作用；密切測量挖掘深度，根據(jù)實測數(shù)據(jù)指導(dǎo)后續(xù)的開挖施工，在安全的環(huán)境下完成各項開挖作業(yè)[3]。

3.4 二襯施工

為充分發(fā)揮出二次襯砌的支護作用，需嚴格控制其與仰拱的安全距離，具體根據(jù)現(xiàn)場圍巖等級而定，Ⅳ級圍巖時該值≤90m，Ⅴ圍巖時該值≤40m。此外，根據(jù)各施工部位選擇合適的材料，填充環(huán)節(jié)以C15混凝土為宜，仰拱施工可采用C30混凝土。以施工要求為準(zhǔn)，在攪拌站集中生產(chǎn)適量質(zhì)量達標(biāo)的混凝土，遵循隨拌隨用的原則，將出廠后的混凝土及時轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場，檢測其坍落度，滿足要求后方可用于澆筑，優(yōu)先施工仰拱中心，逐步向兩邊對稱推進。為確?；炷辆哂凶銐虻拿軐嵭院推秸?，澆筑期間利用振搗器振搗。需注意的是，振搗器的作業(yè)點位應(yīng)具有合理性，不可出現(xiàn)振搗點過密或過于疏松的情況。

圖2 隧道初期支護施工

3.5 防排水施工

初支與二襯間設(shè)置防水板（1.5mm厚）和無紡布，縫隙處使用雙焊接縫。

根據(jù)施工要求，在矮邊墻處設(shè)置防水板，該板材結(jié)構(gòu)與二襯間易形成縱向接縫，為盡可能避免此問題，在二襯施工前便制作合適尺寸的襯砌臺車，對其兩側(cè)底模采取加長處理措施。仰拱以上的部分采取二襯混凝土一次澆筑成型的方法。經(jīng)過一系列的技術(shù)優(yōu)化后，可以提高矮邊墻的施工效率，并且可減少防水板兩側(cè)的縱向接縫，具有較好的綜合應(yīng)用效果。

隧道為上坡施工，在此條件下，隨著掌子面的開挖，部分水（指的是灑水濕潤處理后多余的水）易向下流淌，從而聚積在仰拱開挖處。針對此問題，采取的是霧炮機噴霧降塵的方法，此時可以有效減少多余的水分，由此避免水分大范圍聚集在仰拱開挖處的情況。在錨桿鉆孔施工環(huán)節(jié)，加強對用水量的控制，在不影響施工質(zhì)量的前提下盡可能減少用水量，以免因水分過多而流淌至仰拱基坑處。此外，經(jīng)仰拱開挖作業(yè)后，需隨即組織仰拱混凝土回填，通常該間隔時間不超過1h。

4 結(jié)語

綜上所述，大斷面黃土隧道的地質(zhì)條件特殊，隧道開挖期間易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。對此，工程技術(shù)人員需遵循因地制宜的原則，做好前期勘察工作，根據(jù)現(xiàn)場施工條件合理制定施工方案，適配先進的施工技術(shù)，以規(guī)范化的方式將相關(guān)工作落實到位，保證大斷面黃土隧道的施工質(zhì)量。