王葉清

摘 要:本文基于筆者參與某高速公路隧道工程的實(shí)踐,該隧道穿越溝谷淺埋段實(shí)際施工為例,探討了施工方案的選擇和技術(shù)措施,分析了淺埋地段隧道的施工工藝及關(guān)鍵施工工序,相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞:隧道穿越淺埋施工技術(shù)

中圖分類號(hào):TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0049-01

1工程概況

某隧道全長(zhǎng)4928m,起訖里程DK140+198～DK145+126,為單線隧道,設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h。DK144+433～DK144+502段為溝谷淺埋段,覆蓋層厚5m～7m,溝內(nèi)常年流水,水量較大,溝水流量一般在13000～15000m3/d。地表有公路通過(guò),居民房屋集中。淺埋段縱斷面圖。該段地層巖性主要為粗圓礫土,松散且膠結(jié)性差。洞身受地表水的補(bǔ)給,地下水發(fā)育,為中等富水區(qū)。原設(shè)計(jì)地表采用φ70鉆孔進(jìn)行注漿加固,洞身采用φ60中管棚超前支護(hù),預(yù)注水泥-水玻璃雙液漿,全環(huán)設(shè)置工16型鋼鋼架,間距0.8米/榀。

2施工方案選擇

DK144+433～DK144+502淺埋段原設(shè)計(jì)要求在隧道開(kāi)挖前對(duì)地表進(jìn)行注漿加固并防水,注漿范圍為線路左右側(cè)各15m,深度達(dá)到土石分界下1m,注漿完畢后采用M10水泥砂漿封孔,并恢復(fù)原地貌。但實(shí)際施工中,由于地表居民阻撓,地表加固方案無(wú)法實(shí)施。在此情況下,經(jīng)建設(shè)四方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)踏勘并多次經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案比選論證后,確定通過(guò)加強(qiáng)隧道支護(hù)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道的安全施工。

(1)開(kāi)挖至DK144+507里程前,通過(guò)與地表居民協(xié)商,對(duì)其臨時(shí)搬遷補(bǔ)償,并對(duì)地表及村民房屋實(shí)施監(jiān)測(cè)。(2)通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算,將原設(shè)計(jì)φ60中管棚變更為φ108大管棚,并加密鋼架間距為0.6m/榀。

3技術(shù)措施

3.1 洞內(nèi)大管棚、小導(dǎo)管施作

洞身拱部設(shè)φ108大管棚,環(huán)向間距40cm,L=30m,打設(shè)角度向上傾斜3°～5°,縱向搭接3m～5m,每環(huán)20根。為便于洞內(nèi)大管棚施作,提前擴(kuò)挖洞內(nèi)大管棚工作室。開(kāi)挖前在加工廠提前制作好I16型鋼鋼架,鋼架比正常斷面擴(kuò)大60cm～70cm,洞室縱向長(zhǎng)度6m～8m。洞室施工完畢后安裝正常斷面的鋼拱架,并焊接導(dǎo)向管。由于淺埋段圍巖為砂礫石、卵石,施工中采用偏心錨桿鉆機(jī)跟管施作φ108(外徑)×6mm(壁厚)大管棚,解決了一般的管棚鉆機(jī)打好孔后再插入鋼管時(shí)塌孔難以插入的難題。大管棚施做完畢后,相鄰兩管之間由于局部注漿不密實(shí),出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象時(shí),在大管棚相鄰兩管之間增加φ42超前小導(dǎo)管,L=4m,打設(shè)角度向上傾斜3°～5°,縱向搭接1.2m,同時(shí)注水泥-水玻璃雙液漿加固地層。

3.2 四臺(tái)階九步開(kāi)挖法

四臺(tái)階九步開(kāi)挖法是以三臺(tái)階七步開(kāi)挖法為基本模式,將三臺(tái)階七步開(kāi)挖法中的上臺(tái)階再分為兩個(gè)臺(tái)階,各部位的開(kāi)挖與支護(hù)沿隧道縱向錯(cuò)開(kāi),平行推進(jìn)的施工方法。即先采用大管棚(超前小導(dǎo)管)護(hù)頂,將隧道斷面分為四個(gè)臺(tái)階分步開(kāi)挖,仰拱緊跟下臺(tái)階并及時(shí)閉合成環(huán)。采用該法施工時(shí),在各臺(tái)階形成一定的步距,而且同一臺(tái)階左右工作面形成相互錯(cuò)開(kāi)后,即可在各工作面按每循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行平行流水作業(yè)。施工時(shí)每循環(huán)進(jìn)尺按1榀鋼架間距控制,各臺(tái)階步距控制在3m～5m,同一臺(tái)階左右工作面錯(cuò)開(kāi)不少于2榀鋼架。

3.3 規(guī)范監(jiān)控量測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是隧道施工管理的重要組成部分,它不僅能指導(dǎo)施工,預(yù)報(bào)險(xiǎn)情,確保安全,而且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲得圍巖動(dòng)態(tài)的信息(數(shù)據(jù)),為修正和確定初期支護(hù)參數(shù),混凝土襯砌支護(hù)時(shí)間提供信息依據(jù),為完善設(shè)計(jì)與指導(dǎo)施工提供可靠的足夠的數(shù)據(jù)。針對(duì)廟子溝淺埋段地質(zhì)及地表情況,監(jiān)控量測(cè)采用地表量測(cè)與洞內(nèi)量測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

(1)洞內(nèi)外觀察。

①洞內(nèi)外觀察分開(kāi)挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分,開(kāi)挖工作面觀察在每次開(kāi)挖后進(jìn)行,觀察內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況等,當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況基本無(wú)變化時(shí),可每天進(jìn)行一次,觀察后及時(shí)記錄填寫開(kāi)挖面地質(zhì)描述。②在觀察過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件惡化,初期支護(hù)發(fā)生異常,應(yīng)立即采取相應(yīng)應(yīng)急措施,并進(jìn)行不間斷觀察。③對(duì)已經(jīng)施工區(qū)段的觀察,每天至少進(jìn)行一次,觀察內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的狀況,以及施工質(zhì)量是否符合規(guī)定要求。④洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲透觀察等內(nèi)容。

(2)拱頂下沉及周邊收斂量測(cè)。

拱頂下沉及周邊收斂量測(cè)在同一斷面進(jìn)行,并采用相同的量測(cè)頻率,量測(cè)頻率根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖工作面距離選擇較高的一個(gè)量測(cè)頻率。

(3)地表下沉量測(cè)。

地表測(cè)點(diǎn)與洞內(nèi)水平凈空變化和拱頂下沉在同一橫斷面位置布設(shè)觀測(cè)點(diǎn),進(jìn)行地表下沉監(jiān)控量測(cè),量測(cè)斷面的間距按下表10m布置。橫斷面方向地表下沉量測(cè)的測(cè)點(diǎn)間隔取2m～5m,隧道中線附近測(cè)點(diǎn)適當(dāng)加密,隧道中線兩側(cè)量測(cè)范圍不小于H+B。地表下沉量測(cè)應(yīng)在開(kāi)挖工作面前方H+h(隧道埋置深度＋隧道高度)處開(kāi)始,直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉,下沉基本停止為止。地表下沉量測(cè)的頻率和拱頂下沉和水平相對(duì)凈空變化的量測(cè)頻率相同。

(4)測(cè)點(diǎn)布置。

凈空變化,拱頂下沉和地表下沉設(shè)置在同一斷面。洞內(nèi)周邊收斂量測(cè)、拱部下沉根據(jù)淺埋段開(kāi)挖方法設(shè)置4條水平測(cè)線。

(5)監(jiān)測(cè)資料整理、數(shù)據(jù)分析及反饋。

現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)所取得的原始數(shù)據(jù),不可避免的會(huì)具有一定的離散性,其中包含著測(cè)量誤差。因此,應(yīng)對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理的目的是:將同一量測(cè)斷面的各種量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比、相互印證,以確定量測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性;探求圍巖變形或支護(hù)系統(tǒng)的受力隨時(shí)間變化的規(guī)律,判定圍巖和初期支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)。在取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后,及時(shí)由專業(yè)監(jiān)測(cè)人員整理分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4施工總結(jié)

通過(guò)以上的施工技術(shù)措施,孔家坪隧道安全穿越了DK144+433～DK144+502溝谷淺埋段。(1)通過(guò)方案優(yōu)化,取消了原設(shè)計(jì)地表加固措施,克服了外部環(huán)境對(duì)施工的影響,達(dá)到了35米/月的施工進(jìn)度。(2)采用先進(jìn)的管棚鉆進(jìn)工藝,兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)工作,每天可完成60m管棚施工任務(wù)。(3)針對(duì)該段地層較為破碎的特點(diǎn),施工中將三臺(tái)階七步法改為四臺(tái)階九步法開(kāi)挖,確保了施工安全。(4)由于溝谷段地表水下滲,要求管棚注漿及防排水施工質(zhì)量要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工,該段二襯施工后未出現(xiàn)明顯的滲漏水現(xiàn)象,取得了較好的效果。(5)通過(guò)嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)及對(duì)地表房屋的監(jiān)控,地表房屋未見(jiàn)開(kāi)裂下沉現(xiàn)象,為今后類似工程施工提供了思路和參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王偉鋒,畢俊麗.軟巖淺埋隧道施工工法比選[J].巖土力學(xué),2007(S1).

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