李 鵬

1 工程概況

青銀國道主干線山西離石—軍渡段高速公路八盤山隧道,左線全長:4.097km(LK34+163～LK38+260),隧道右線長4.122km(RK34+150～RK38+272),隧道平均開挖面積:97 m2,設(shè)計(jì)為雙向四車道高速公路,單幅路基寬度為12.25 m;計(jì)算車速為80km/h;設(shè)計(jì)車輛荷載:公路Ⅰ級(jí);地震烈度:6級(jí)。隧道位于呂梁山脈中段西側(cè),屬晉陜黃土高原區(qū)。區(qū)內(nèi)溝壑縱橫,溝谷多由東向西,黃土沖溝多呈南北羽狀分布排列。通過主要地層有:三疊系下統(tǒng)劉家溝組中～細(xì)粒砂巖夾不穩(wěn)定薄層泥巖,弱～微風(fēng)化,層間結(jié)合稍差,節(jié)理較發(fā)育,巖體完整性稍差,呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。地下水呈線狀、點(diǎn)狀分布,為砂巖裂隙水及上覆巖土體松散巖類孔隙水。其中淺埋段穿越地層有:上覆上更新統(tǒng)馬蘭組黃土、第四系中更新統(tǒng)離石組黃土、第三系上新統(tǒng)保德組黏土及半固結(jié)礫巖,穩(wěn)定性較好～稍差。

2 施工方案及技術(shù)措施

2.1 洞口施工

洞口段施工包括洞外地表防排水、邊仰坡開挖和防護(hù)、明洞、進(jìn)洞和洞門施工。

1)進(jìn)洞前采取的措施。對(duì)洞門段30 m范圍內(nèi)地表進(jìn)行小導(dǎo)管注漿加固,采用φ 50鋼管,間距1 m×1 m,長度4 m～6 m,梅花形布置。2)洞口開挖。在洞頂按設(shè)計(jì)要求人工開挖并施作洞頂截水天溝和洞口地表排水溝。形成完整的排水系統(tǒng),以防地表水沖刷仰坡,危及隧道和施工。在完成洞口截、排水設(shè)施后進(jìn)行洞口段施工。洞口段土方施工用挖掘機(jī)開挖,石方采用松動(dòng)或預(yù)裂爆破,挖掘機(jī)分層挖裝,自卸汽車運(yùn)輸,人工輔助修坡。洞口邊仰坡防護(hù)采用掛網(wǎng)、噴錨防護(hù)。洞口段分層由上向下開挖時(shí),控制邊仰坡開挖高度,施工過程中加強(qiáng)對(duì)仰坡的觀察。邊仰坡支護(hù)完成后,測(cè)設(shè)隧道洞口位置,并畫出開挖輪廓線,之后在拱部范圍內(nèi)設(shè)超前小導(dǎo)管注漿加固,并緊靠巖壁架設(shè)1榀鋼架支撐并與小導(dǎo)管或錨桿尾部焊接成整體,保證進(jìn)洞施工時(shí)的安全。3)進(jìn)洞及洞口段的技術(shù)措施。在進(jìn)洞施工中實(shí)行長管棚和小導(dǎo)管超前注漿支護(hù),嚴(yán)格按環(huán)狀開挖,預(yù)留核心土,短進(jìn)尺、臺(tái)階法開挖,遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)、緊襯砌”的施工原則,及時(shí)施作初期支護(hù),盡量減少圍巖暴露時(shí)間,確保洞口施工安全。加強(qiáng)圍巖量測(cè),并通過量測(cè)數(shù)據(jù)的分析和判斷,及時(shí)反饋指導(dǎo)施工,修改支護(hù)參數(shù),確保圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。施工順序?yàn)?上臺(tái)階開挖15 m(RK34+166～RK34+181)→掌子面封閉處理→下臺(tái)階開挖 13 m(RK34+163～RK34+176),逐榀開挖;待初期支護(hù)強(qiáng)度整體提升、開挖段變形趨于穩(wěn)定后逐榀封閉→仰拱及仰拱回填;分段施工→繼續(xù)進(jìn)行上臺(tái)階開挖,緊跟仰拱。

2.2 開挖施工

1)測(cè)量放線。a.隧道中線測(cè)樁之間距,不超過 5 m,每 10 m設(shè)一水準(zhǔn)點(diǎn),并在每循環(huán)開鉆前準(zhǔn)確放出開挖輪廓線和格柵鋼架的位置。b.每次測(cè)量放線時(shí),對(duì)上一循環(huán)斷面進(jìn)行檢查。2)超前支護(hù)。本隧道RK34+163～RK34+192段圍巖類別為Ⅱ類淺埋,進(jìn)洞口設(shè)計(jì)采用φ 108mm超前長管棚和φ 42mm超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)。超前長管棚和小導(dǎo)管設(shè)計(jì)采用無縫鋼管加工,布置在隧道拱部范圍內(nèi)。長管棚的施工工序?yàn)?洞口上半斷面開挖→測(cè)量定位→施作套拱和套管→搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)→鉆孔→掃孔→安裝管棚→管棚注漿。小導(dǎo)管施工前對(duì)掌子面的巖層噴射混凝土封面作為止?jié){墻。導(dǎo)管采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔,施工前先測(cè)設(shè)開挖輪廓線,在開挖線外按設(shè)計(jì)間距布置導(dǎo)管,鉆孔完成后用高壓風(fēng)清孔,導(dǎo)管采用錘擊或鉆機(jī)頂入,并與鋼架焊接成整體。孔深應(yīng)保證導(dǎo)管插入管長的90%。鉆孔時(shí)保持5°～10°的外插角,以確保導(dǎo)管支撐效果。3)洞身開挖。Ⅱ類淺埋及Ⅱ類圍巖采用臺(tái)階法開挖,人工持小型機(jī)具開挖,遇巖石較好時(shí)采用預(yù)裂爆破施工,并嚴(yán)格控制裝藥量。臺(tái)階長度為3 m～5 m,開挖循環(huán)進(jìn)尺為0.5 m～0.75 m,上臺(tái)階采用環(huán)形開挖留核心土法施工,初期支護(hù)完成后開挖核心土;下臺(tái)階先開挖中槽,然后跳段開挖邊墻馬口,完成支護(hù)結(jié)構(gòu)。開挖前先施工超前小導(dǎo)管或超前錨桿支護(hù),開挖成洞后,盡早進(jìn)行仰拱封閉,以便形成封閉受力結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)后,待各測(cè)試項(xiàng)目所顯示的位移率明顯緩慢并已基本穩(wěn)定后,及時(shí)施作二次襯砌。4)洞身支護(hù)。a.砂漿錨桿。采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)要求鉆孔,錨桿孔位與巖面垂直,要求與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于100mm,鉆孔偏差不大于±50mm。鉆孔后用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)石屑,然后安裝錨桿,插入長度不小于設(shè)計(jì)長度的95%。成孔后用高壓風(fēng)清孔,先將內(nèi)徑4mm～5mm、壁厚1mm～1.5mm的軟塑料排氣管同錨桿一起送入鉆孔至孔底,并在孔外留0.5 m左右的富余長度,然后將注漿管固定在孔口位置,并將錨桿孔口堵塞,在確認(rèn)排氣管暢通后,采用雙管排氣法注漿,直到排氣管不排氣或溢出稀漿時(shí)停止,拔出排氣管,待砂漿達(dá)到強(qiáng)度后安裝墊板擰緊螺帽,并與拱架焊成整體。b.鋼筋網(wǎng)。本隧道鋼筋網(wǎng)采用φ 8mm鋼筋,間距15mm×15mm,預(yù)先在加工場制作成2 m×2 m的網(wǎng)片,運(yùn)至工作面安裝。鋼筋網(wǎng)在初噴混凝土之后鋪設(shè),鋼筋網(wǎng)與巖面或初噴混凝土面的間隙不小于3cm～5cm,鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不小于3cm,鋼筋使用前應(yīng)清除污銹,采用雙層鋼筋網(wǎng)時(shí),第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè),鋪設(shè)時(shí)與錨桿和鋼支撐焊接成整體。c.型鋼拱架。型鋼拱架嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求在洞外加工場分單元加工,汽車運(yùn)至洞內(nèi)分段拼裝。拱架安裝前先初噴一層混凝土,按照設(shè)計(jì)間距固定在穩(wěn)固的地基上,當(dāng)基底強(qiáng)度不足時(shí),采用加設(shè)槽鋼的辦法增強(qiáng)基腳的承載力。采用短進(jìn)尺,每75cm架立Ⅰ20a鋼拱架一榀,每循環(huán)進(jìn)尺控制在80cm以內(nèi),拱架安裝后在拱腳處打設(shè)鎖腳錨桿。鋼拱架平面應(yīng)垂直于隧道中線,其傾斜度不大于2°,鋼拱架的任何部位偏離鉛垂面不應(yīng)大于±5cm。型鋼拱架與系統(tǒng)錨桿焊接成整體,拱架間設(shè)縱向連接筋。采用分部開挖時(shí),應(yīng)及時(shí)將拱架連接成整體,以提高鋼拱架受力的整體性能。架立型鋼拱架后盡快進(jìn)行復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。d.噴射混凝土。噴射混凝土嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比拌和,配合比及攪拌的均勻性每班檢查不少于兩次。噴射混凝土前,認(rèn)真檢查隧道斷面尺寸,對(duì)欠挖部分及所有開裂、破碎、崩解的破損巖石進(jìn)行清理和處理。并埋設(shè)噴層厚度控制標(biāo)志釘,每1 m～2 m設(shè)一根。混凝土在混凝土拌合站集中拌和。噴射混凝土作業(yè)采用分段、分塊、先墻后拱、自下而上螺旋形噴射方式分層噴射,噴射時(shí)要嚴(yán)格控制風(fēng)壓、水壓,同時(shí)保證噴射速度適當(dāng),使噴嘴與受噴面保持適當(dāng)距離(0.8 m～1.2 m),噴射角度盡量接近90°,不使角隅處及鋼筋背面出現(xiàn)蜂窩或砂襄,若出現(xiàn)時(shí),及時(shí)清除,重新噴射。隧道噴射混凝土厚度大于5cm時(shí),分兩層作業(yè)。第二次噴射混凝土如在第一層混凝土終凝1 h后進(jìn)行,需沖洗第一層混凝土面。兩次噴射注意找平巖面,以便于鋪設(shè)防水層。噴射混凝土開挖時(shí),下次爆破距噴射混凝土完成時(shí)間的間隔,不得小于4 h。5)仰拱施工。依據(jù)噴錨構(gòu)筑法,仰拱混凝土應(yīng)及時(shí)施作,支護(hù)盡早閉合成環(huán),整體受力,確保支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3 結(jié)語

1)鑒于黃土高原地區(qū)的特殊地貌,區(qū)內(nèi)溝壑縱橫,隧道設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地形的測(cè)量精度,特別是施工過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,針對(duì)進(jìn)口淺埋段進(jìn)行地表復(fù)測(cè),詳細(xì)論證進(jìn)洞開挖施工技術(shù)。2)對(duì)于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段、黃土等不良地質(zhì),可采用邊仰坡掛網(wǎng)噴錨和小導(dǎo)管加固、進(jìn)洞口長管棚和小導(dǎo)管注漿支護(hù),提前發(fā)揮超前支護(hù)作用,減少地表沉降和防止圍巖坍塌,保證隧道施工安全。3)施工過程中應(yīng)當(dāng)自始至終堅(jiān)持“勤量測(cè)”和“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),動(dòng)態(tài)施工”的原則,準(zhǔn)確掌握圍巖沉降、收斂規(guī)律以及支護(hù)壓力,結(jié)合實(shí)際圍巖情況,采用合理的開挖方法,并及時(shí)調(diào)整有關(guān)的支護(hù)參數(shù)。4)經(jīng)過設(shè)計(jì)、施工方案的優(yōu)化調(diào)整,順利通過了該淺埋段,施工中未發(fā)生任何安全質(zhì)量事故,截止目前該隧道已安全通車運(yùn)營兩年之久。施工方案的成功充分說明:針對(duì)隧道不良地質(zhì)段的施工,必須對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行認(rèn)真分析,根據(jù)具體情況采取靈活有效的設(shè)計(jì)施工措施,才會(huì)取得最好的效果和最佳的效益。

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