彭小慶

(山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心(有限公司)，山西 太原 030006)

1 項(xiàng)目背景

此公路工程項(xiàng)目的全線長(zhǎng)度為18.31 km，其中包括一條穿山隧道，該隧道項(xiàng)目的長(zhǎng)度為2.08 km，采用的是單洞雙向通車(chē)，隧道進(jìn)口端處在高山的山腰之上，屬于峽谷地貌，同時(shí)下穿既有國(guó)道，隧道洞口的覆蓋層結(jié)構(gòu)是破碎堆積體，其最小埋深為11 m，由于受到不同工況條件的影響邊坡可能會(huì)出現(xiàn)大面積失穩(wěn)現(xiàn)象，從而致使洞頂坍塌，甚至產(chǎn)生冒頂危險(xiǎn)，直接影響既有國(guó)道通車(chē)安全，因此，進(jìn)洞施工難度系數(shù)比較高。此淺埋隧道的進(jìn)口端地質(zhì)剖面情況見(jiàn)圖1。

圖1 隧道進(jìn)口端地質(zhì)剖面圖

2 施工工藝

此公路淺埋隧道進(jìn)洞施工嚴(yán)格貫徹“零開(kāi)挖、早進(jìn)洞，短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、多量測(cè)”的基本原則[1]。首先制作抗滑樁增強(qiáng)破碎堆積體的穩(wěn)定性；然后建立排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效排水；邊坡清理作業(yè)，并實(shí)施邊仰坡錨噴支護(hù)，其中洞口、明洞土石方的開(kāi)挖施工需要分為兩步，首先對(duì)隧道的拱部以上部分進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)，從而為暗洞施工創(chuàng)造有利條件，然后對(duì)隧道拱部的下部土石方進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，當(dāng)暗洞掘進(jìn)到穩(wěn)定地層之后，需要把握時(shí)機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖。此外，暗洞拱頂施工選擇的是大管棚超前支護(hù)技術(shù)，而循環(huán)開(kāi)挖選用的是超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)破碎堆積體中的盲區(qū)，徑向選用的是中空注漿錨桿加固，然后實(shí)施鋼架支護(hù)與噴射混凝土支護(hù)，隧道洞口段選擇三臺(tái)階方式進(jìn)行開(kāi)挖，其中循環(huán)進(jìn)尺大約是1榀拱架，從而實(shí)現(xiàn)安全進(jìn)洞。

3 進(jìn)洞準(zhǔn)備

3.1 抗滑樁

在隧洞的右側(cè)建立4根長(zhǎng)度為28 m的抗滑樁(具體規(guī)格為2 m×2.5 m)，以增強(qiáng)破碎堆積體的穩(wěn)定性，以免邊坡發(fā)生坍塌。而樁護(hù)壁與鎖口選擇噴射C25混凝土(厚度為2.5 cm)，節(jié)長(zhǎng)度為1.0 m[2]。鎖口長(zhǎng)度為2.18 m，必須保證鎖口和護(hù)壁相配套。抗滑樁選擇的是人工開(kāi)挖方式，按照由上至下的順序進(jìn)行，首先開(kāi)挖中間土方，然后向四周開(kāi)挖，每一節(jié)的高度需要結(jié)合土質(zhì)、施工條件情況而定(基本為1 m)，開(kāi)挖后需要及時(shí)澆筑C20護(hù)壁混凝土，以增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性。而鋼筋是工廠下料加工，然后在孔內(nèi)進(jìn)行綁扎成型，主筋以套筒方式進(jìn)行連接。樁身選擇的是C30混凝土，以直流方式澆筑，在澆筑施工完成后應(yīng)按照規(guī)定要求實(shí)施養(yǎng)護(hù)。

3.2 排水系統(tǒng)

隧道進(jìn)洞必須提前完成排水系統(tǒng)施工，以保證洞口排水順暢，防止洞口段土體受排水影響而出現(xiàn)沉降變形。選取隧洞仰坡與地面交線的6 m外建立矩形截水溝(0.4 m×0.6 m)，詳細(xì)位置應(yīng)結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)地形條件進(jìn)行調(diào)整。綜合分析徑流與設(shè)計(jì)基本要求，可以建立急流槽等，合理地引入路塹天溝。

3.3 邊仰坡

需要貫徹從上至下的順序進(jìn)行分層開(kāi)挖，以2 m為單位開(kāi)挖一層，開(kāi)挖施工以機(jī)械設(shè)備為主，此階段必須重視防護(hù)處理，可以設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，同時(shí)開(kāi)挖施工與開(kāi)挖線間隔距離為1 m，通過(guò)風(fēng)鎬人工方式完成開(kāi)挖，以免出現(xiàn)超欠挖等現(xiàn)象，在清刷邊坡之后才可以開(kāi)始實(shí)施邊坡、仰坡錨噴支護(hù)[3]。邊坡、仰坡都選擇錨網(wǎng)噴防護(hù)，具體參數(shù)如下：①砂漿錨桿，直徑為22 mm，長(zhǎng)度為3.5 m，Φ6鋼筋網(wǎng)(20 cm×20 cm)；網(wǎng)噴C25混凝土，厚度為10 cm。

3.4 管棚施工

選擇管棚鉆進(jìn)設(shè)備從隧道拱部的115°之內(nèi)，以1°～3°的外插角完成鋼管棚(長(zhǎng)度為30 m)施工，其中管棚使用的是熱軋無(wú)縫鋼管(規(guī)格為Φ89×6 mm)，節(jié)段長(zhǎng)度分別為3、6 m，環(huán)向間隔距離為40 cm，建立在襯砌拱115°范圍之內(nèi)，同時(shí)完成注漿充填與松土層的有效固結(jié)，以增強(qiáng)隧道拱部圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性[4]。

1)導(dǎo)向套拱。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求建立導(dǎo)向套拱，斷面尺寸為60 cm×200 cm，在護(hù)拱內(nèi)安裝了3榀I18工字鋼架，同時(shí)設(shè)置鎖腳導(dǎo)管。此外，鋼架外緣需要安裝導(dǎo)向鋼管(規(guī)格為Φ108×4 mm)，將鋼架和導(dǎo)向鋼管連接成為一個(gè)整體，但必須提高其穩(wěn)定性。

2)建立管棚。隧道洞口覆蓋層屬于破碎堆積體，若是選擇普通引孔頂進(jìn)施工形式，在鉆進(jìn)施工階段易發(fā)生卡鉆與塌孔問(wèn)題，從而難以確保施工效果。由此該隧道工程選擇“跟管”技術(shù)方式，且導(dǎo)管和鉆頭同步實(shí)施鉆進(jìn)，以防止發(fā)生塌孔等現(xiàn)象，從而符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求。選擇管棚鉆機(jī)設(shè)備，通過(guò)動(dòng)力鉆頭完成內(nèi)鉆桿與大管棚的共同實(shí)施，通過(guò)高壓氣流把孔內(nèi)雜物清理干凈，從而實(shí)現(xiàn)一次成孔。為了保證鉆機(jī)順利施工，應(yīng)在開(kāi)挖面上搭設(shè)鉆機(jī)施工平臺(tái)，必須確保平臺(tái)穩(wěn)定，以免鉆孔施工過(guò)程中鉆機(jī)擺動(dòng)而影響鉆孔效果。當(dāng)鉆機(jī)就位之后，需要結(jié)合鉆孔實(shí)際要求調(diào)整定位方向，然后把鉆桿穿過(guò)孔口管，并對(duì)鉆桿延伸平行線進(jìn)行固定，從而為鉆機(jī)鉆進(jìn)施工提供導(dǎo)向。鉆進(jìn)階段應(yīng)保證導(dǎo)管與鉆頭相跟進(jìn)，其中導(dǎo)管直徑為90 mm，節(jié)長(zhǎng)度分別為3、6 m，要將鋼管的接頭進(jìn)行錯(cuò)開(kāi)，而導(dǎo)管以螺旋套絲的方式相連接。在鉆進(jìn)時(shí)必須嚴(yán)格控制鉆桿回轉(zhuǎn)，以免損壞鉆頭或者是造成鉆桿脫節(jié)。

3)管棚注漿。注漿施工選擇的是單液注漿泵，操作順序?yàn)橛傻椭粮撸{材料為純水泥漿(比例為1∶1)，注漿壓力為1～2 MPa，當(dāng)壓力達(dá)標(biāo)后維持約15 min則停止注漿[5]。此階段應(yīng)先對(duì)“單”號(hào)孔進(jìn)行注漿，然后對(duì)“雙”號(hào)孔進(jìn)行注漿。為了能夠增強(qiáng)管棚鋼管的剛度，當(dāng)注漿施工完成之后管內(nèi)應(yīng)選擇砂漿泵進(jìn)行M30水泥砂漿壓注，具體方式是通過(guò)注漿管注入底部，一邊退一邊注地將管內(nèi)注滿砂漿。

4 洞身開(kāi)挖

隧道進(jìn)口端洞身開(kāi)挖需要貫徹“管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、多量測(cè)”的基本原則進(jìn)行施工，開(kāi)挖形式為環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土，而臺(tái)階應(yīng)分部進(jìn)行開(kāi)挖，將隧道開(kāi)挖面按照從大至小的順序?qū)崿F(xiàn)斷面開(kāi)挖，每一次循環(huán)進(jìn)尺需要控制為1榀拱架。開(kāi)挖施工流程如圖2所示。針對(duì)局部注漿未達(dá)標(biāo)區(qū)域，應(yīng)選擇超前小導(dǎo)管進(jìn)行二次注漿加固，以提高圍巖注漿密實(shí)度。小導(dǎo)管材料為熱軋無(wú)縫鋼管(規(guī)格為Φ42×4 mm)，長(zhǎng)度為3.5 m，環(huán)向間隔距離為40 cm，仰角為9°，注漿液選用的為水泥凈漿(水灰比例為1∶1)，建立在襯砌拱部位置。

隧道洞身開(kāi)挖選擇的是機(jī)械開(kāi)挖方式，其中上臺(tái)階、中臺(tái)階以及下臺(tái)階的斷面高度分別為4.09、3.02、2.53 m。首先對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖，同時(shí)保留核心土，而開(kāi)挖進(jìn)尺和拱架間隔距離基本一致，初噴混凝土(厚度為3～5 cm)實(shí)現(xiàn)掌子面封閉處理，建立中空注漿錨桿(型號(hào)為SV-1)，通過(guò)縱向連接筋(22 mm)把所有榀拱架連接成為一個(gè)整體，上臺(tái)階的鋼拱架兩側(cè)拱腳位置需要建立注漿鎖腳錨管(Φ42 mm，數(shù)量為2根，長(zhǎng)度為3.5 m)。在拱部支護(hù)施工結(jié)束之后，需要取掉核心土，以左右錯(cuò)開(kāi)的方式對(duì)中臺(tái)階馬口進(jìn)行開(kāi)挖，錯(cuò)開(kāi)間隔距離為3 m。中臺(tái)階進(jìn)尺為5 m，并左右錯(cuò)開(kāi)進(jìn)行下臺(tái)階馬口開(kāi)挖，當(dāng)下臺(tái)階初期支護(hù)結(jié)束之后，應(yīng)及時(shí)取掉核心土，并進(jìn)行仰拱施工，保證鋼拱架閉合成環(huán)。

圖2 隧道洞口開(kāi)挖段施工流程

5 總 結(jié)

破碎堆積體環(huán)境下公路淺埋隧道工程近接施工難度級(jí)別比較高，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大，所以必須嚴(yán)格貫徹“零開(kāi)挖、早進(jìn)洞”的基本原則，選擇邊坡處治、排水施工、管棚施工以及小導(dǎo)管注漿等一系列措施，從而保證隧道施工質(zhì)量及安全。

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