田國(guó)偉,穆垚岐
(中交路橋華東工程有限公司,上海 201210)
由于隧道繞開不良地質(zhì),有線形需要與地形地貌限制可能導(dǎo)致洞口的偏壓,加之部分偏壓隧道存在巖層陡傾順層,開挖易引起巖石沿順層滑動(dòng),影響結(jié)構(gòu)安全。因此,掌握大型松散崩坡積體地質(zhì)處嚴(yán)重偏壓且?guī)r層陡傾順層隧道進(jìn)洞施工技術(shù)很必要。本文通過四川省九寨溝(甘川界)至綿陽公路路基土建工程兩河口2號(hào)隧道進(jìn)洞施工實(shí)例,介紹主要施工技術(shù)及過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行的方案優(yōu)化及調(diào)整。
兩河口2號(hào)隧道為分離式長(zhǎng)隧道,左線隧道長(zhǎng)1 758.497m,右線隧道長(zhǎng)1 729.318m。隧道主洞凈寬與凈高為10.25,5.0m,縱坡為單向坡,坡率最大為+4%、最小為+2.5%。隧道設(shè)計(jì)速度80km/h,全隧采用復(fù)合式襯砌。
兩河口2號(hào)隧道出口K29+575—K29+610,ZK29+655—ZK29+665為加強(qiáng)偏壓明洞段,采用Mdj型襯砌;K29+565—K29+575,ZK29+642.5—ZK29+655段隧道采用Ⅰ型半明半暗結(jié)構(gòu),為Ms襯砌類型;K29+555—K29+565,ZK29+625—ZK29+642.5段隧道采用Ⅱ型半明半暗結(jié)構(gòu),為Ms襯砌類型,其中半明半暗段暗洞結(jié)構(gòu)與A5qj型襯砌結(jié)構(gòu)一致。
右線K29+200—K29+450段上方有一大型崩坡積體,據(jù)詳勘鉆探與物探成果顯示,該段隧道均位于穩(wěn)定基巖中,但由于鉆探僅為“一孔之見”,物探存在多解性,因此并不排除隧道穿越崩坡積體的可能性。
圖1 基巖邊坡裂隙赤平投影
根據(jù)邊坡赤平投影可知:巖層面CZ傾向坡外,但傾角大于坡角,對(duì)斜坡穩(wěn)定性影響不大,但巖層面CZ與L2組合交線均傾向坡外,組合交線傾角52°,小于坡角,形成楔形塊體,對(duì)邊坡整體穩(wěn)定不利,在降雨、大風(fēng)和融雪天氣,經(jīng)常發(fā)生碎塊石崩落。洞口左側(cè)有一獨(dú)立孤峰,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體極破碎,對(duì)工程有潛在威脅。此外,隧道軸線與地形等高線相交,對(duì)隧道有偏壓作用,開挖時(shí)邊坡土體易滑塌。
兩河口2號(hào)隧道進(jìn)洞實(shí)施“零開挖”進(jìn)洞理念,減少植被破壞,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。進(jìn)洞前,應(yīng)完成邊仰坡防護(hù)、洞頂截排水設(shè)施及洞門,做到一洞一坡,減少植被破壞,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
兩河口2號(hào)隧道施工采用出洞口向進(jìn)洞口單向掘進(jìn)。右洞先掘進(jìn)洞,左洞后掘進(jìn)洞。洞口施工時(shí)應(yīng)先開挖一個(gè)洞,另一個(gè)洞及兩洞間土體先不開挖;待先行洞洞門結(jié)構(gòu)、明洞完成回填且暗洞襯砌施做到一定長(zhǎng)度,再進(jìn)行后行洞的開挖,后行洞掌子面應(yīng)落后于先行洞二次襯砌35m以上。
針對(duì)隧道施工容易引起巖石沿順層滑動(dòng)問題采用以下處治措施。
1)增加巖層結(jié)構(gòu)面的抗滑力和黏聚力,采用單墩預(yù)應(yīng)力錨索、壓力注漿錨桿和注漿小導(dǎo)管對(duì)坡面進(jìn)行加固。
2)采用半明半暗形式進(jìn)洞,減少洞口開挖。
3)增強(qiáng)襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,采用A5qj型襯砌結(jié)構(gòu),并在Ⅱ型半明半暗結(jié)構(gòu)護(hù)拱中增加1層工字鋼。
4)利用隧道棄土對(duì)坡面進(jìn)行反壓。
5)延長(zhǎng)右線明洞,以實(shí)現(xiàn)對(duì)左洞半明半暗段的反壓,為防止明洞填方段的不均勻沉降,對(duì)地基進(jìn)行了加固處理,并增加結(jié)構(gòu)剛度,將明洞襯砌厚度增至70cm,沉降縫適當(dāng)加密。
6)暗洞和Ⅱ型半明半暗段采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖,控制圍巖變形。
施工工藝流程:洞外截水溝→邊、仰坡刷坡并支護(hù)(自上而下逐級(jí)支護(hù))→半明半暗施作→明洞施作→反壓回填。
進(jìn)洞施工前,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查,包括現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、自然環(huán)境、氣候氣象,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工存在干擾的危石及時(shí)進(jìn)行清理,提前進(jìn)行截水溝施工,確?,F(xiàn)場(chǎng)排水通暢,及時(shí)將坡面匯水引排至隧道施工范圍以外。截水溝距邊仰坡開挖≥5m,溝底根據(jù)山勢(shì)設(shè)置縱坡,但坡度應(yīng)≥0.3%。
1)邊、仰坡開挖前清除可能滑塌的表土、灌木,邊坡和仰坡上的浮石、危石要清除或加固,施工期間實(shí)施不間斷監(jiān)測(cè)和防護(hù)。
2)洞口邊、仰坡盡量采用機(jī)械開挖,如遇巖層較硬或遇較大孤石,則采用弱爆破,以減少對(duì)洞口圍巖的擾動(dòng)。
3)兩河口2號(hào)隧道邊、仰坡自上而下開挖。下級(jí)臺(tái)階在上級(jí)臺(tái)階支護(hù)完畢后再行開挖,嚴(yán)禁大挖大刷。
4)兩河口2號(hào)隧道洞口永久邊仰坡采用注漿小導(dǎo)管、壓力注漿錨桿和單墩預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù),如圖2所示。
圖2 邊坡防護(hù)橫斷面
兩河口2號(hào)隧道進(jìn)行洞口開挖前需進(jìn)行地基承載力檢測(cè),設(shè)計(jì)要求≥0.3MPa,部分地段應(yīng)進(jìn)行地表加固,地基注漿加固完成且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行上部基礎(chǔ)施工。
1)加固范圍及形式 兩河口2號(hào)隧道出口左右線明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ)采用φ70注漿鋼管加固,加固范圍如下: ①左線加固起止樁號(hào)為ZK29+665—ZK29+655(明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ)),ZK29+655—ZK29+625(偏壓擋土墻基礎(chǔ)); ②右線加固起止樁號(hào)為K29+610—K29+575(明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ)),K29+575—K29+545(偏壓擋土墻基礎(chǔ))。φ70注漿小導(dǎo)管平面布置如圖4所示。
圖3 φ70注漿小導(dǎo)管示意
2)地表加固施工工藝流程 清理場(chǎng)地→布孔/鉆孔→安裝小導(dǎo)管(鋼管)→注漿。
兩河口2號(hào)隧道出口K29+610—K29+575,ZK29+665—ZK29+655為加強(qiáng)偏壓明洞地段,明洞及偏壓擋土墻采用M10砂漿片石基礎(chǔ);K29+555—K29+575,ZK29+625—ZK29+655段明洞及偏壓擋土墻采用 C15片石混凝土基礎(chǔ)?;A(chǔ)加固深度要求至卵石層以下5m,且不超過基巖面0.5m。
具體施工工藝如下:按擋土墻分段,整段進(jìn)行一次性澆灌,在清理好的墊層表面測(cè)量放線,立模澆灌。
兩河口2號(hào)隧道出口半明半暗段明洞需設(shè)置護(hù)拱,開挖到洞口位置時(shí),預(yù)留洞口處核心土,作為護(hù)拱施工平臺(tái),護(hù)拱施工應(yīng)在明洞完成初支施工后進(jìn)行。兩河口2號(hào)隧道出口護(hù)拱形式如下。
1)K29+565—K29+575,ZK29+642.5—ZK29+655段(Ⅰ型半明半暗段),采用60cm厚C25混凝土+60cm/榀I20型鋼拱架。
2)K29+555—K29+565,ZK29+625—ZK29+642.5段(Ⅱ型半明半暗段),采用60cm厚C25混凝土+75cm/榀I18型鋼拱架。
兩河口2號(hào)隧道出口半明半暗明洞需進(jìn)行初期支護(hù)施工,偏壓擋土墻澆筑完成并拆模后,可組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)外側(cè)明洞初期支護(hù)施工。初期支護(hù)襯砌類型為A5qj 型,明洞初期支護(hù)形式采用26cm厚C20噴射混凝土+φ28 鋼筋網(wǎng)+I20b型鋼拱架。
現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)洞必須嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)控量測(cè)施工,尤其是加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)地表下沉監(jiān)控量測(cè)工作,現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋,用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工?,F(xiàn)場(chǎng)暗洞開挖施工每次開挖完成后及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)觀察,確定圍巖巖性、巖層產(chǎn)狀等參數(shù),并進(jìn)行周邊收斂、拱頂下沉等監(jiān)控量測(cè)工作,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整支護(hù)參數(shù)及開挖方式提供可靠數(shù)據(jù)。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)反饋數(shù)據(jù),現(xiàn)場(chǎng)施工滿足圍巖變形、地表沉降等相關(guān)要求。
實(shí)踐證明,以上施工工藝滿足四川省九寨溝(甘川界)至綿陽公路路基土建工程兩河口2號(hào)隧道大型崩坡積體地質(zhì)處偏壓且?guī)r層陡傾順層隧道進(jìn)洞施工要求,隧道進(jìn)洞施工需注意增加巖層結(jié)構(gòu)面的抗滑力和黏聚力,減少洞口挖方,增強(qiáng)襯砌支護(hù)強(qiáng)度。施工過程中根據(jù)實(shí)際情況及監(jiān)控量測(cè)反饋情況及時(shí)調(diào)整施工工藝,方可做到在確保施工安全、質(zhì)量前提下,加快施工進(jìn)度,確保工程順利完成。