何瀟洋

一、工程概況

甘肅渭源至武都高速公路鄧2#隧道，隧道最大埋深61m，頂部覆蓋厚3～5m的坡積碎石土層，右線全長686m。右線進(jìn)口段位于岷江階地，坡面較平緩，表層覆蓋坡積碎石層，顆粒巖性以板巖為主，尖棱角狀，稍濕，中密；以下為階地沖洪積、角礫、碎石，稍濕、中密；下伏基巖為三疊系隆務(wù)河群的砂巖，灰褐色，中厚層狀構(gòu)造，巖層較破碎。隧道主要在坡碎石土及強(qiáng)風(fēng)化的板巖中開挖，圍巖無自穩(wěn)能力，成洞條件差。

二、施工方案

洞外山體坡腳位置的滑坡?lián)踝o(hù)工程和抗滑樁要最先施工，將地表清理干凈、整平以后，使用鋼管注漿加固的方式來對地表進(jìn)行處理，采取此項措施的主要目的為對黃泥堆滑坡體的變形問題進(jìn)行高效的抑制，樁背土體、抗滑樁受力段和樁兩側(cè)的摩阻力共同構(gòu)成了拱效應(yīng)，錨固力主要是由滑動面以下的錨固段來提供，實現(xiàn)對滑坡體的有效穩(wěn)定，防止出現(xiàn)從樁間滑出的問題，并實現(xiàn)對襯砌受力和隧道挖掘施工的高效控制。將樹枝狀截排水系統(tǒng)設(shè)置在隧道洞頂滑坡范圍之內(nèi)，地表水能夠以最快的速度從滑坡范圍之內(nèi)流出，做好滑坡范圍之內(nèi)的洼地、裂縫的夯實和整平工作，將地表水下滲問題控制在可控的范圍之內(nèi)。以超前大管棚支托為依據(jù)，使用三步短臺階留核心土法來完成進(jìn)洞挖掘施工任務(wù)，在挖掘施工的同時，完成支護(hù)施工任務(wù)，使得封閉成環(huán)得以快速完成。

三、施工關(guān)鍵技術(shù)

1.抗滑樁施工

抗滑樁的施工程序：場地整平→放線、定樁位→挖第一節(jié)樁孔土方→綁扎護(hù)壁鋼筋、支模澆灌第一節(jié)商品混凝土護(hù)壁→在護(hù)壁上二次投測標(biāo)高及樁位十字軸線→安裝活動井蓋、設(shè)置垂直運輸架、安裝電動葫蘆（或卷揚機(jī)）、吊土桶、潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和周邊尺寸→拆上節(jié)模板、綁扎第二節(jié)鋼筋、支第二節(jié)模板、澆灌第二節(jié)商品混凝土護(hù)壁→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆灌商品混凝土護(hù)壁工序，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計深度→對樁孔尺寸、深度、擴(kuò)底尺寸、持力層進(jìn)行全面檢查驗收→清理虛土、排除+孔底積水→在抗滑樁四周搭設(shè)雙排腳手架→綁扎樁身鋼筋→支模并澆灌樁身商品混凝土。

做好滑體坡面清理工作，將陡峭的坎壁和陡坡鏟除掉，填充好裂縫。在抗滑樁施工時，地面要事先進(jìn)行大致的整平處理，在于山體靠近的一側(cè)要修建寬度保持在3m左右的平臺，設(shè)置3m高的漿砌片石臨時擋墻在孔樁靠山一側(cè)，在3m以上的位置處，使用噴涂混凝土的方式來設(shè)置坡面防護(hù)。為了有效預(yù)防松散滑坡體出現(xiàn)下移的情況，使用跳躍式間隔挖掘施工技術(shù)來完成抗滑樁施工任務(wù)，奇數(shù)號樁事先挖掘施工，在樁身混凝土澆筑施工結(jié)束以后，偶數(shù)號樁才開始挖掘施工。樁孔挖掘施工達(dá)到最低一層滑動面以下5m位置處時，將鋼筋籠下放，接著對樁身混凝土進(jìn)行連續(xù)灌注施工。抗滑樁開挖程序的具體情況詳見下圖1所示。

圖1 抗滑樁開挖程序（單位：cm）

2.抗滑擋墻及坡面防護(hù)施工

在滑坡體坡腳位置處，對M10漿砌片石抗滑擋墻采取分段施工的策略，抗滑擋墻的高度設(shè)置為4m，長度設(shè)置為240m，一個施工段的長度設(shè)置為15m左右。在抗滑擋墻施工結(jié)束以后，將土石填筑到抗滑擋墻的后面，已形成反壓的狀態(tài)，使其抗滑作用達(dá)到最佳的效果。M7.5漿砌片石坡面防護(hù)工程的具體施工位置為抗滑擋墻頂面至河岸防護(hù)頂線204.5m標(biāo)高位置處，防護(hù)層的厚度設(shè)置為0.5m，并將0.2m厚的砂礫石墊層設(shè)置在防護(hù)層的下面，起到積極的防護(hù)作用。

3.加固地表

在加固地表時，使用的主要方法為注漿加固法，使用φ75鋼管開展地表注漿施工任務(wù)時，具體的施工位置為隧道中線左右側(cè)各5m和7m位置處，實現(xiàn)對塊石土和松散碎石土的高效固結(jié)。

（1）地表整平和清理干凈以后，在加固施工范圍之內(nèi)完成布孔施工任務(wù)，實現(xiàn)對單管理論注漿量的準(zhǔn)確計算。

（2）鉆機(jī)運送到施工位置以后，及時完成鉆孔施工任務(wù)。開孔孔徑設(shè)置為φ9，鉆孔施工達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)以后，將灌漿管插入，結(jié)合現(xiàn)場試驗的具體數(shù)值來對注漿作業(yè)的注漿參數(shù)進(jìn)行確定。地表注漿施工時，遵循的主要施工順序為從外到內(nèi)的施工順序，將止?jié){墻設(shè)置在注漿施工范圍的四周，使得漿液流失問題得到高效的抑制。地表注漿參數(shù)的具體情況詳見下表1所示。

表1 地表注漿參數(shù)

表2 大管棚注漿參數(shù)

4.大管棚施工

將大管棚作業(yè)平臺設(shè)置在洞口位置處，上斷面覆蓋層被清除干凈以后，開始澆筑大管棚C15混凝土導(dǎo)向墻，墻的寬度設(shè)置為2m，將三棍格柵鋼架設(shè)置在其內(nèi)部，做好導(dǎo)向管的預(yù)埋工作，確保其精確度滿足相關(guān)的要求。導(dǎo)向墻的施工強(qiáng)度達(dá)到八成左右時，使用KSD-25型水平定向鉆機(jī)完成拱部φ89大管棚施工任務(wù)，管棚的加固圍巖寬度設(shè)置為3m，環(huán)向間距要保持在0.5m左右，長度要達(dá)到35m左右。

為了更好地提高注漿施工質(zhì)量，需要進(jìn)行以下幾個方面的參數(shù)設(shè)計：

（1）注入材料和配合比：注入材料采用水泥-水玻璃雙液體，水泥采用425普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用ii型水玻璃，體積質(zhì)量為1.25g/cm3，水玻璃濃度為35be°，水泥水灰比為0.6：1～1：1，水泥和水玻璃漿體積比為1：0.5。

（2）注入壓力：0.5～1.2MPa。

（3）漿液擴(kuò)散半徑：R=0.7×0.3=0.21m，取0.3m。

（4）單根鋼管注漿量：

式中：r為鋼管半徑，0.108/2=0.054m；L為鋼管長度，考慮與鉆機(jī)連接，取24m；R為漿液擴(kuò)散半徑，取0.3m；H為地板孔隙率，堆積體測試為11%；α為漿液有效填充率，取0.9；β為漿液損耗系數(shù)，取1.15；在經(jīng)過計算后，一根鋼管的注入量：Q=0.992m3。

（5）注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗，參數(shù)通過試驗后可適當(dāng)調(diào)整。

（6）技術(shù)措施：為加強(qiáng)管棚剛度，在鋼管內(nèi)放入鋼筋籠。

管棚開展壓注純水泥漿液時，在注漿施工以前，要及時完成注水試驗工作，使得后續(xù)的施工任務(wù)得以有序開展。在注漿施工全部完成以后，在對注漿量進(jìn)行控制時，要結(jié)合壓力大小和理論計算值來完成相關(guān)的施工任務(wù)，大管棚注漿參數(shù)的具體情況詳見下圖2所示。

管棚管注漿孔間距按試驗結(jié)果確定，一般可取1.0～2.0m。漿液的初凝時間應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)條件和管棚管注漿目的確定。在砂土地基中，漿液的初凝時間宜為5～20min；在黏土地基中，宜為1～2h。此外，管棚管注漿量和管棚管注漿有效范圍應(yīng)通過現(xiàn)場管棚管注漿試驗確定，在黏性土地基中，漿液注入率宜為15%～20%；管棚管注漿點上的覆蓋土厚度應(yīng)＞2m。對劈裂管棚管注漿的管棚管注漿壓力，在砂土中，宜選用0.2～0.5MPa；在粘性土中，宜選用0.2～0.3MPa。對壓密管棚管注漿，當(dāng)采用水泥砂漿漿液時，坍落度宜為25～75mm，管棚管注漿壓力為1～7MPa。當(dāng)坍落度較小時，管棚管注漿壓力可取上限值。當(dāng)采用水泥-水玻璃雙液快凝漿液時，管棚管注漿壓力應(yīng)小于1MPa。在進(jìn)行人工填土施工過程中，應(yīng)采用多次管棚管注漿，間隔時間按漿液的初凝時間根據(jù)試驗結(jié)果確定一般應(yīng)≤4h。

5.挖掘施工與支護(hù)

（1）短臺階設(shè)置為三步式，將核心土留好，挖掘施工以人工環(huán)形挖掘施工為主。在管棚超前支護(hù)施工時，使用風(fēng)鎬完成挖掘施工任務(wù)，每次挖掘施工的長度要保持在0.6m左右，并將一棍N1拱部格柵鋼架安裝到位，接著完成混凝土的初噴施工。在二次掛網(wǎng)完成以后，對混凝土進(jìn)行復(fù)噴，厚度設(shè)置為20cm，鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距設(shè)置為25cm。槽部挖掘施工達(dá)到10cm左右時，完成拱部φ42施工，鎖腳小導(dǎo)管和徑向小導(dǎo)管的環(huán)向間距設(shè)置為0.5m，在加固處理圍巖時，使用的主要方法為注漿施工法。

（2）拱部注漿達(dá)到一定強(qiáng)度以后，挖掘施工使用小挖掘機(jī)錯開施工策略，小挖掘機(jī)的機(jī)型比較小，沒有尾部，因此在隧道內(nèi)可以自由施工。臺階的長度要盡量控制在5m以內(nèi)，在一側(cè)挖掘施工結(jié)束以后，將邊墻格柵鋼架安裝就位，完成混凝土初噴施工任務(wù)，兩側(cè)掛網(wǎng)施工結(jié)束以后，對混凝土進(jìn)行復(fù)噴施工。

（3）邊墻徑向小導(dǎo)管注漿施工達(dá)到預(yù)計強(qiáng)度以后，使用專用挖掘機(jī)完成挖掘施工任務(wù)，挖掘施工需要到隧道底部方可結(jié)束，同時完成邊墻格柵鋼架的安裝施工任務(wù)，按照設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)分次完成混凝土澆筑施工任務(wù)。

6.仰拱超前施工及混凝土填充

事先開展填充混凝土和仰拱施工的主要目的為對不良地質(zhì)隧道進(jìn)行高效的處理，使其受力閉環(huán)得以快速形成，高效地抑制了隧道變形塌方問題和圍巖被破壞的問題。隧道出渣施工結(jié)束以后，在隧洞拱部注漿和養(yǎng)護(hù)的施工段內(nèi)，及時完成仰拱挖掘施工任務(wù)，并將混凝土及時的填充好。

7.二次襯砌及防水層施工

混凝土填充施工和仰拱施工結(jié)束以后，初期支護(hù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，將復(fù)合式防水板鋪設(shè)好。隧道二次襯砌施工與挖掘面的距離保持在30m左右，使用鋼筋混凝土完成襯砌施工任務(wù)。

在襯砌施工以前，先將鋼筋捆扎結(jié)實，依據(jù)先墻后拱的施工方法來完成簡易臺架搭設(shè)施工任務(wù)，使用的小塊組合鋼模板的數(shù)量為三套，混凝土的運輸車輛為兩臺，兩臺車輛交替施工。隧道水質(zhì)體現(xiàn)出了弱溶出性侵蝕的特點，因此對襯砌耐腐蝕混凝土的抗?jié)B等級進(jìn)行設(shè)置時，要保持在S6以內(nèi)。經(jīng)過大量的實驗以后，對混凝土中添加耐腐蝕外加劑、石子、砂子和水泥的比例進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)置，使其達(dá)到最佳的施工效果。在通常情況里，養(yǎng)護(hù)的時間要保持在48h以上，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到6MPa左右時，才能將模板拆除掉，模板拆除以后，養(yǎng)生時間要保持在兩周以上。

四、結(jié)語

隧道洞口施工的過程中，邊墻會有小坍塌的問題發(fā)生，究其原因為在對地表注漿進(jìn)行設(shè)計時，對加固寬度考慮不夠周全，使得側(cè)壓力在不斷增加時，出現(xiàn)了小坍塌的問題。在具體施工時，使用的補(bǔ)強(qiáng)措施為洞內(nèi)徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)方式，將不良事件的發(fā)生機(jī)率控制到最低。在挖掘支護(hù)施工結(jié)束以后，仰拱和襯砌施工要及時完成，將施工支護(hù)造成的襯砌受力問題進(jìn)行合理的管控。如果襯砌混凝土前期施工出現(xiàn)了裂縫問題的先兆，會隨著施工的不斷推移而演變成為裂縫問題，因此，要結(jié)合監(jiān)控所得數(shù)據(jù)信息，對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行事先修改，確保其強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求完全一致，給二次襯砌施工創(chuàng)造絕佳的機(jī)會。