嚴(yán)靈軍，戢祥，陳園

(資陽市水務(wù)投資有限責(zé)任公司，四川資陽，641300)

1 工程概況

毗河供水一期工程包括茍家灘取水樞紐、總干渠(長156.3km)、樂陽干渠(12.31km)、新生水庫充水渠、十里河水庫充水渠、鯉魚水庫充水渠及15條骨干渠道配套工程，總長381.36km。擬建工程位于總干渠第一流量上段，隸屬成都市新都區(qū)木蘭鎮(zhèn)分水村六組，繞城高速公路外側(cè)成金青快速通道兩側(cè)。該段車流量很大，當(dāng)?shù)亟煌ú块T不允許斷道施工，因此，采取隧洞施工方案。隧洞位于成金青快速通道路面以下約9.8m深，覆蓋層較薄，施工難度較大。

2 隧洞洞挖施工工藝

該隧洞長72m，永久結(jié)構(gòu)凈空尺寸為6.5m×6.25m(寬×高)，襯砌厚度80cm。全隧洞縱向采用φ108管棚由兩端洞口向隧洞中間搭設(shè)，每端長40m，拱部180°范圍內(nèi)環(huán)向間距30cm，兩側(cè)邊墻環(huán)向間距50cm，中間搭設(shè)段8m，管棚采用地質(zhì)管，跟管進(jìn)的施工，管棚外插角1.5°。隧洞初期支護(hù)采用I20b工字鋼，間距50cm，鋼架全封閉，確保封閉成環(huán)，提供穩(wěn)定的支護(hù)力，頂部采用φ8鋼筋網(wǎng)，縱橫向布置，間距20cm。全斷面采用C25噴混凝土，厚28cm；永久結(jié)構(gòu)全斷面采用0.8m厚C25鋼筋混凝土，混凝土采用抗?jié)B、抗凍等級為W4F50。

本隧洞洞挖施工的主要流程為：

洞頂外抗滑樁施工→洞口開挖(槽挖)施工→洞口導(dǎo)向墻施工→大管棚施工→超前小導(dǎo)管(若需要)→隧洞洞挖→鋼支撐施工→掛網(wǎng)施工→噴射混凝土。

2.1 抗滑樁施工

渠道左右岸樁基施工交替進(jìn)行，抗滑樁樁基中心點(diǎn)間距為2m，施工中進(jìn)行分序施工。旋挖鉆孔沿軸線方向進(jìn)行布置，鉆孔和澆筑分兩序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，其中Ⅰ序孔為旋挖鉆進(jìn)孔、Ⅱ序?yàn)榛炷翝仓?，Ⅰ、Ⅱ序孔交替間隔布置。開鉆前先進(jìn)行場地平整、夯實(shí)、清除雜物，埋設(shè)護(hù)筒；旋挖機(jī)就位后，開始鉆孔，鉆孔中做好記錄，孔深測量達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)及時(shí)進(jìn)行清孔；自檢合格后，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理驗(yàn)收同意后終孔；終孔后采用吊車吊裝已加工成型的鋼筋籠；鋼筋籠埋設(shè)到位后，經(jīng)驗(yàn)收合格后埋設(shè)混凝土導(dǎo)管，及時(shí)進(jìn)行澆筑混凝土，在澆筑混凝土的同時(shí)拔出導(dǎo)管和護(hù)筒。

2.2 洞口開挖(槽挖)施工

在進(jìn)、出口開挖(槽挖)施工前，上部來水會(huì)對邊坡造成影響，可能導(dǎo)致槽挖道路邊坡垮塌，先在槽挖道路邊坡坡頂均設(shè)置一條1.2m×1.2m的C20混凝土截水溝(厚度20cm，坡度3%)攔截地表水。槽挖方向?yàn)檠爻山鹣麓┧矶炊纯谳S線方向，開挖前對洞口上方進(jìn)行清表處理及排危處理，確認(rèn)安全后開挖坡比按1∶1.5，設(shè)置1m馬道，在洞頂邊坡坡腳、馬道邊坡坡腳、洞口邊坡開挖開口線外5m處均設(shè)置一條內(nèi)徑0.5m×0.5m的C20混凝土截水溝(厚度25cm)及2m×2m×2m的集水坑，集水坑中設(shè)自動(dòng)抽水水泵。

2.3 洞口導(dǎo)向墻施工

導(dǎo)向墻長2m，厚50cm的C25混凝土，導(dǎo)向墻內(nèi)預(yù)埋φ146熱軋鋼管作為孔口管，鋼管壁厚6mm，長2m，并在頂拱180°范圍內(nèi)環(huán)向間距30cm，兩側(cè)邊墻環(huán)向間距50cm進(jìn)行布設(shè)，共計(jì)59根。在工作平臺(tái)上先行定位架立I20b鋼拱架(間距50cm)，工字鋼之間用φ22鋼筋進(jìn)行焊接，環(huán)向間距1m，并在鋼拱架上按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定方向和角度使用φ16鋼筋制作環(huán)向箍筋將φ146孔口管與鋼拱架焊接牢固；再采用木模板立套拱模板，套拱外側(cè)采用φ48雙排鋼管腳手架背方支撐，腳手架立桿間排距70cm，橫桿步距1m，套拱內(nèi)采用鋼支撐支撐木模板，鋼支撐間距60cm，步距80cm；最后澆筑套拱混凝土。

2.4 大管棚施工

φ108超前大管棚按設(shè)計(jì)圖紙要求采用P110熱處理地質(zhì)管，外徑108mm，長度為40m，從洞口兩端同時(shí)相向施工，在隧洞中間位置搭接8m。

2.4.1 管棚加工

施工時(shí)采用25t汽車吊吊運(yùn)專業(yè)車絲車床和專業(yè)加工車床放置生活區(qū)內(nèi)，專業(yè)技工在現(xiàn)場按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管身鉆孔、加工、分段切割、連接端車絲、連接端焊接等施工工藝。φ108管棚導(dǎo)管構(gòu)造詳見圖1。

圖1 φ108管棚導(dǎo)管構(gòu)造

2.4.2 鉆機(jī)平臺(tái)施工

φ108超前大管棚施工選用專用水平鉆機(jī)配，每個(gè)洞口分別布置2臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工，共計(jì)4臺(tái)。鉆孔施工前需在洞口前布置鉆機(jī)平臺(tái)，平臺(tái)寬15m×長9m(含4m寬沉淀池)，建基面位于隧洞邊墻大管棚最低處孔位向下1.2m處，采用20cm厚C20混凝土硬化平臺(tái)基礎(chǔ)平面。移動(dòng)式操作平臺(tái)采用I20b型工字鋼進(jìn)行焊接。

2.4.3 鉆孔及管棚跟進(jìn)

(1)鉆孔

管棚施工的質(zhì)量直接影響后期洞挖施工，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制平面位置。管棚導(dǎo)管鉆孔使用正反旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊鉆鉆進(jìn)，并采用自動(dòng)跟進(jìn)套管工藝。管棚施工前用油漆畫出孔口點(diǎn)位，鉆機(jī)對準(zhǔn)點(diǎn)位進(jìn)行試鉆，試鉆初期先慢速低壓，等鉆進(jìn)一定距離后，對孔位進(jìn)行校核，校核無偏差后再開始鉆進(jìn)，每鉆完一孔便立即跟進(jìn)一根管棚，達(dá)到正常施工后才可提高鉆進(jìn)速度。

(2)清孔

用長度4m的φ108mm管進(jìn)行清孔。當(dāng)遇下管有難度時(shí)，進(jìn)行來回清孔，并用高壓空氣進(jìn)行吹洗，確?？變?nèi)無雜物。

(3)下管

水平導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)工藝施工，通過水平鉆機(jī)以一定的角度將管棚鋼管鉆入土體，鋼棚之間用長12cm絲扣焊接連接，再鉆下一節(jié)管棚長度，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。管棚接桿的同時(shí)，插入管內(nèi)鋼筋籠，每節(jié)φ16主筋接頭位置采用套筒機(jī)械連接。若頂進(jìn)時(shí)遇到困難，頂不進(jìn)去，應(yīng)立即查明原因，必要時(shí)重新進(jìn)行清孔后再將管頂進(jìn)。

(4)注漿封堵

鉆孔完成后反循環(huán)退出鉆桿，并保留下導(dǎo)管，安裝鋼筋籠，對孔洞進(jìn)行注水泥漿。注漿初期壓力盡量控制在0.5MPa，終壓控制在2.0MPa。注漿結(jié)束后馬上對孔口進(jìn)行封堵。

2.5 超前小導(dǎo)管施工

在隧洞中間段難免可能出現(xiàn)個(gè)別大管棚位置偏移，為防止大管棚與鋼拱架之間的土層掉塊，并根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，對鋼拱架與大管棚之間的土層中增設(shè)部分超前φ42注漿小導(dǎo)管。小導(dǎo)管長度4.5m，在拱頂180°范圍內(nèi)，環(huán)向間距0.3m，搭接長度2.5m。

2.5.1小導(dǎo)管的加工制作

小導(dǎo)管采用φ=42mm，L=4.5m的鋼管，鋼管的管口位置安裝φ6mm鋼筋加強(qiáng)環(huán)；鋼管尾部留30cm范圍內(nèi)不鉆孔，其余部分每隔15cm在環(huán)向鉆10mm四個(gè)孔眼，并成梅花形布置；鋼管頭部加工成尖型，長度10cm。注漿小導(dǎo)管加工詳見圖2。

圖2 注漿小導(dǎo)管加工

2.5.2 鉆孔與頂進(jìn)

在拱頂處用油漆標(biāo)出孔位，采用手持電風(fēng)鉆鉆孔，鉆桿采用專業(yè)定制。鉆桿比小導(dǎo)管略大5mm，鉆孔后頂進(jìn)鋼管，小導(dǎo)管安裝后用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔。

2.5.3 注漿

施工時(shí)將五根小導(dǎo)管與注漿設(shè)備連接，開始注漿時(shí)應(yīng)低壓，注漿壓力一般控制在0.5MPa內(nèi)。在注漿過程中，時(shí)刻注意灌入漿液情況，并做好相應(yīng)記錄。

2.6 隧洞洞挖施工

2.6.1 測量放線

洞挖前使用全站儀對掌子面開挖線進(jìn)行測量放線，用紅油漆將開挖輪廓線標(biāo)在掌子面上，并測出洞頂中心線、兩側(cè)起拱點(diǎn)(腰線)等施工控制點(diǎn)，測量人員及時(shí)對作業(yè)班組人員進(jìn)行交底。

2.6.2 開挖方法

隧洞開挖時(shí)，采用1.5m3挖掘機(jī)進(jìn)行隧洞開挖斷面中心部位，最后由4人用鐵鍬修邊和處理欠挖(臨近開挖結(jié)構(gòu)線30cm內(nèi))。同時(shí)考慮成都粘土收斂變形較大，可能會(huì)侵占永久襯砌結(jié)構(gòu)線，將隧洞開挖斷面頂拱180°范圍內(nèi)豎直向上擴(kuò)挖8cm，作為預(yù)沉降區(qū)域。

開挖時(shí)首先進(jìn)行隧洞頂部上臺(tái)階開挖，人工輔助修邊，完成后立即進(jìn)行上臺(tái)階臨時(shí)支護(hù)施工。上臺(tái)階開挖應(yīng)先進(jìn)行上臺(tái)階環(huán)形開挖，并預(yù)留上臺(tái)階“核心土”，降低掌子面向洞內(nèi)臨空面位移的風(fēng)險(xiǎn)，環(huán)形開挖成型后及時(shí)進(jìn)行上臺(tái)階的工字鋼支撐、掛網(wǎng)、噴混凝土等；下臺(tái)階分左、右側(cè)分步開挖，先左側(cè)臺(tái)階掏槽開挖，左側(cè)開挖完成后及時(shí)進(jìn)行工字鋼接腿等，再右側(cè)臺(tái)階掏槽開挖，右側(cè)開挖完成后及時(shí)進(jìn)行工字鋼接腿等，最后開挖下臺(tái)階中部及底板仰拱位置，并安裝仰拱處工字鋼，回填C15混凝土，使每個(gè)支撐形成一個(gè)封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且封閉環(huán)(或落底)位置距離掌子面不得大于12m。上臺(tái)階和下臺(tái)階始終保留5m的距離。“核心土”和下臺(tái)階的開挖應(yīng)在上臺(tái)階的初期支護(hù)完成且噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%方可進(jìn)行開挖。隧洞洞挖施工順序詳見圖3。

圖3 隧洞洞挖施工順序

隧洞洞挖施工順序：①上臺(tái)階環(huán)形開挖；②上臺(tái)階初期支護(hù)；③上臺(tái)階核心土開挖；④左下臺(tái)階掏槽開挖；⑤左下臺(tái)階初期支護(hù)；⑥右下臺(tái)階掏槽開挖；⑦右下臺(tái)階初期支護(hù)；⑧下臺(tái)階中部開挖；⑨臨時(shí)仰拱初期支護(hù)；⑩弧形底板回填調(diào)平。

2.7 鋼支撐施工

I20b型鋼支撐由一根拱段和兩根直段工字鋼構(gòu)成，拱段與直段之間采用連接鋼板螺栓連接，并在接頭處采用φ25鎖腳錨桿與鋼支撐焊接，鋼支撐之間采用φ22連接筋焊接，環(huán)向間距1m。

鋼支撐各個(gè)單元元件在工地加工場進(jìn)行加工，加工完后進(jìn)行試拼，以檢查接口部位是否錯(cuò)位。待上臺(tái)階環(huán)形開挖后，進(jìn)行人工修整后，用全站儀放出安裝位置線，人工借助機(jī)具進(jìn)行架立拱部鋼支撐，立好后在其起拱線位置設(shè)置兩根φ25、L=3.0m鎖腳錨桿來固定；待下臺(tái)階開挖后及時(shí)接直腿鋼支撐，拱腳立在堅(jiān)固的基礎(chǔ)上，若出現(xiàn)懸空現(xiàn)象澆筑混凝土支墩，使之成為一個(gè)整體，下臺(tái)階工字鋼安裝好后在拱腳采用鎖腳錨桿來固定。

2.8 掛網(wǎng)施工

現(xiàn)場進(jìn)行錨桿施工，并留出10cm頭部不嵌入土體，人工現(xiàn)場綁扎安裝φ8單層鋼筋網(wǎng)片，安裝時(shí)緊貼頂部的巖面。鋼筋網(wǎng)與錨桿之間采用點(diǎn)焊。

2.9 噴射混凝施工

隧洞初期支護(hù)噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土在木蘭A處拌合站進(jìn)行生產(chǎn)，采用小型混凝土罐車運(yùn)至洞外，再用小型運(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi)，采用濕噴機(jī)噴射作業(yè)。本工程的的噴混凝土厚度為28cm，施工時(shí)分三次進(jìn)行噴射混凝土，每次噴射的混凝土厚度控制在10cm，確保噴射混凝土厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)?shù)谝淮螄娚涞幕炷两K凝后再進(jìn)行下一層的噴射混凝土。噴射混凝土噴嘴應(yīng)正對巖面，并與巖面保持1m距離，噴射時(shí)路線呈小螺旋形狀，繞圈的直徑大約20cm，后一圈與前一圈的搭接為1/3直徑，噴射時(shí)均勻，直至將巖面覆蓋完。在噴射混凝土終凝后2h就開始噴水養(yǎng)護(hù)。

2.10 隧洞變形監(jiān)測

為了掌握圍巖和支護(hù)動(dòng)態(tài)情況，了解支護(hù)構(gòu)件的作用及其效果，為施工提供安全的保障，在施工中，對圍巖支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，隧洞監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)均按照國家二等水準(zhǔn)測量精度進(jìn)行。

2.10.1 洞內(nèi)外觀測

洞內(nèi)外觀察包括開挖掌子面的情況和初期支護(hù)完成區(qū)域的變形情況。掌子面情況：每次開挖后進(jìn)行一次，并認(rèn)真記錄圍巖情況；初期支護(hù)完成區(qū)域的變形情況：每天對噴射混凝土、錨桿、鋼支撐的情況進(jìn)行兩次監(jiān)測。洞外加強(qiáng)對洞口地表情況、地表沉陷、路基邊坡穩(wěn)定性、地表滲水情況進(jìn)行監(jiān)測。

2.10.2 周邊位移和拱頂下沉量測

量測隧洞斷面的收斂情況，包括量測拱頂下沉、凈空水平收斂以及底板鼓起。拱頂下沉和水平收斂量測斷面的間距為5m。各測點(diǎn)應(yīng)在保證安全的情況下盡量靠近工作面，并及時(shí)獲得初始讀數(shù)。

2.10.3 公路路面監(jiān)控量測

為了確保監(jiān)測點(diǎn)不受公路行車的影響，測量布置在公路路面左、中、右防護(hù)欄桿沿隧洞中心線方向分別布置3排點(diǎn)。施工期間采用水平視線法每天監(jiān)測兩次，異常情況下應(yīng)加大頻次，隧洞開挖結(jié)束后，每星期監(jiān)測一次。

施工中對觀測獲得的資料及時(shí)進(jìn)行記錄、整理，并及時(shí)向上級反饋工作中實(shí)際觀測情況，在量測當(dāng)天進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并得出相對結(jié)果。每周對所有監(jiān)測項(xiàng)目的各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行總結(jié)，并將監(jiān)控量測成果報(bào)告提交現(xiàn)場監(jiān)理。觀測數(shù)據(jù)采用計(jì)算機(jī)處理，發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)異常時(shí)，立即復(fù)測，并及時(shí)向現(xiàn)場監(jiān)理和有關(guān)各方匯報(bào)，同時(shí)在施工現(xiàn)場及時(shí)將量測信息反饋到施工過程中去，指導(dǎo)施工。

3 結(jié)語

在成都粘土段施工隧洞，粘土的自穩(wěn)能力較差，尤其是受到地下水的影響更為嚴(yán)重。在隧洞開挖后，隨著周邊應(yīng)力的釋放將產(chǎn)生較大的收斂變形，極易造成圍巖的失穩(wěn)并造成塌方，甚至冒頂。老成金青隧洞也屬于成都粘土段，當(dāng)時(shí)主要采用超前小導(dǎo)管技術(shù)，支鋼拱架、打錨桿、噴射混凝土等措施，但是最終效果不理想，出現(xiàn)了塌方、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。新成金青下穿隧洞主要采用大管棚超前支護(hù)施工技術(shù)，分層分部開挖斷面、盡量縮短開挖循環(huán)進(jìn)尺、支鋼拱架、超前小導(dǎo)管、錨桿、噴射混凝土、加強(qiáng)變形觀測等綜合措施，在保障了成金青道路的安全暢通情況下，順利地將本隧洞貫通。