黃土公路隧道施工和防排水控制

王行強(qiáng)

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹如何搞好黃土隧道施工中的初期支護(hù)、防排水控制的幾點(diǎn)體會(huì)。

關(guān)鍵詞：黃土公路；隧道施工；防排水

概述

某黃土高速公路隧道為分離式隧道，上行線隧道長(zhǎng)1501m，其中Ⅰ類(lèi)黃土段537m，縱坡0.52～1.45%；下行線隧道長(zhǎng)1310m.Ⅰ類(lèi)黃土段394m，縱坡1.13～2.54%，隧道中心間距113.4m，隧道中間設(shè)三處人行橫洞，一處行車(chē)橫洞。該隧道采用新奧法（NATM）設(shè)計(jì)和施工，現(xiàn)已建成通車(chē)。說(shuō)明新奧法適用于黃土介質(zhì)，且效果良好，值得推廣。

1 黃土隧道工程施工

1.1 黃土隧道的施工方法黃土隧道施工前，應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。對(duì)因構(gòu)造節(jié)理切割而形成的不穩(wěn)定部位，在施工時(shí)要加強(qiáng)支護(hù)措施，防止坍塌，以保施工安全。

施工中應(yīng)遵循“重地質(zhì)、超前報(bào)、管超前、弱爆破、少擾動(dòng)、短進(jìn)尺、架緊貼、強(qiáng)支護(hù)、早噴錨、勤量測(cè)、修設(shè)計(jì)、調(diào)自承、嚴(yán)治水、緊封閉”的施工原則，施工工序緊湊，精心組織施工。

開(kāi)挖方法宜采用短臺(tái)階法或分部開(kāi)挖法（留核心法），初期支護(hù)緊跟開(kāi)挖面施作。

黃土圍巖開(kāi)挖后暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，圍巖周壁風(fēng)化至內(nèi)部，圍巖體松弛加快，進(jìn)而發(fā)生坍塌。因此，宜采用復(fù)合式襯砌，開(kāi)挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼支撐作初期支護(hù)，以形成嚴(yán)密的支護(hù)體系。必要時(shí)可采用超前錨桿，管棚支撐加固圍巖。在初期支護(hù)基本穩(wěn)定后，進(jìn)行永久支護(hù)襯砌。襯砌背后回填要密實(shí)，尤其要注意拱頂回填。

做好洞頂、洞門(mén)及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水侵蝕洞體周?chē)?，造成土體坍塌。在有地下水的黃土層中施工時(shí)，洞內(nèi)應(yīng)施作良好的排水設(shè)施。水量較大時(shí)，應(yīng)采用井點(diǎn)降水法將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以改善施工條件，加快施工進(jìn)度。在干燥無(wú)水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。

1.2 黃土隧道施工注意事項(xiàng)

1.2.1 首先做好洞口、洞門(mén)及洞頂?shù)呐潘到y(tǒng)，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周?chē)斐赏馏w坍塌；

1.2.2 施工中如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴射混凝土封閉，加設(shè)錨桿，架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)?；炷羾娚錂C(jī)壓力不宜大于0.2Mpa；

1.2.3 施工時(shí)要特別注意拱腳下墻腳處斷面，如超挖過(guò)大，可用墻體同標(biāo)號(hào)混凝土回填或用漿砌片石回填。如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆；

1.2.4 黃土隧道施工，宜先做仰拱，如果不能先作仰拱時(shí)，為防止邊墻向內(nèi)位移，應(yīng)在開(kāi)挖與灌注仰拱之前，加設(shè)橫撐梁頂緊，以防墻體變形；

1.2.5 錨桿宜采用早強(qiáng)砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時(shí)，為防止噴射混凝土層塌落，可將Ф8mm的密鋼筋網(wǎng)，置于緊貼開(kāi)挖面，作為初噴混凝土層固定支撐。

2 黃土隧道管棚與支護(hù)黃土隧道施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照黃土隧道的施工方法組織施工，在進(jìn)洞之前先做好洞頂排水天溝等排水系統(tǒng)。

進(jìn)洞時(shí)洞門(mén)先作超前支護(hù)，大管棚預(yù)注漿。大管棚采用Ф89×4mm，自拱頂向兩邊按間距40cm環(huán)形布設(shè)，傾角σ=2°～5°，每環(huán)30根，每根長(zhǎng)10×2米。

在管棚施作時(shí)應(yīng)著重檢查以下項(xiàng)目：

⑴檢查開(kāi)挖的斷面中線高程和開(kāi)挖輪廓線是否符合設(shè)計(jì)要求；

⑵鋼拱架安裝垂直度允許誤差（±20mm）、中線及高程允許誤差（±5cm）均應(yīng)在允許誤差之內(nèi)；

⑶在鋼架上沿隧道開(kāi)挖輪廓線縱向鉆設(shè)管棚孔，其外插角應(yīng)不侵入開(kāi)挖輪廓線，鉆孔由高孔位向低孔位進(jìn)行，孔徑宜比管棚筋直徑大20～30mm；

⑷檢查接頭管箍及注漿孔打設(shè)是否符合設(shè)計(jì)要求；

⑸管棚注入水泥漿時(shí)，封堵塞應(yīng)有進(jìn)料孔和出氣孔。在出氣孔流漿后，方可停止壓漿。

在大管棚的掩護(hù)下，人工與機(jī)械配合采用環(huán)形開(kāi)挖，中心留核心土，環(huán)形開(kāi)挖從兩側(cè)邊墻開(kāi)始，最后開(kāi)挖拱頂處，一次進(jìn)尺控制在0.75～0.8m，堅(jiān)決避免出現(xiàn)一次進(jìn)尺太多。為使初期支護(hù)及早成環(huán)，開(kāi)挖核心土?xí)r應(yīng)距拱部開(kāi)挖面不大于5米。

初期支護(hù)緊跟掌子面施做，斷面成型后立即噴射不小于5cm厚的混凝土，封閉掌子面，安裝鋼拱架及錨桿后，再次噴射混凝土。黃土圍巖鉆孔易夾鉆，如等錨桿安裝好后再進(jìn)行下道工序施工，施工進(jìn)度將受影響，也不利于施工安全。如采取錨桿后行，且距離控制在2～3個(gè)循環(huán)之內(nèi)，在噴射混凝土?xí)r先噴一半，錨桿檢查符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，再將剩余混凝土部分噴平的方法，即安全又解決了施工進(jìn)度問(wèn)題。

核心土挖除后，應(yīng)及早施做仰拱混凝土，澆筑仰拱混凝土前，要清理浮渣和淤泥，保證仰拱坐落在新鮮巖面或原狀土上，仰拱一次澆筑長(zhǎng)度為6m，及早使襯砌成環(huán)，確保圍巖穩(wěn)定不變形。

黃土隧道施工過(guò)程中，圍巖監(jiān)控量測(cè)系“新奧法”施工的重要組成部分，施工中必須嚴(yán)格按照有關(guān)圖紙和規(guī)范執(zhí)行，只有通過(guò)對(duì)圍巖進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，才能正確地掌握圍巖與支護(hù)之間的收斂動(dòng)態(tài)，掌握圍巖與支護(hù)的動(dòng)態(tài)規(guī)律，并結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，客觀評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性，進(jìn)一步了解圍巖的彈塑性區(qū)域，裂隙發(fā)育程度等，從而達(dá)到合理調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)及調(diào)整預(yù)設(shè)計(jì)。

3 黃土隧道防排水施工控制

黃土隧道最怕水，因此，黃土隧道必須做好防、排水工作，使建成的隧道不滲、不漏，也是隧道施工成敗的關(guān)鍵。在黃土隧道的施工中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，因地制宜的采取“以排為主、防、排、堵、截相結(jié)合”綜合治理原則，達(dá)到排水暢通，防水可靠，不留隱患的目的。具體方法是：初期支護(hù)期間，表面無(wú)水區(qū)的5m內(nèi)，滲漏水區(qū)3m內(nèi)，從拱腰至墻腳，每側(cè)打不少于3個(gè)引水孔，孔深50cm，然后環(huán)形設(shè)Yas排水半管，外用1cm厚砂漿封閉半管表面。如遇局部有滲水、涌水，應(yīng)調(diào)整半管安放位置，或視情況增加半管使用數(shù)量。排水半管布設(shè)好后，應(yīng)仔細(xì)檢查初期支護(hù)表面有無(wú)滲、漏水現(xiàn)象，檢查合格后再進(jìn)行下道工序施工。

在鋪設(shè)土工布（400g/m2）前，應(yīng)檢查初期支護(hù)表面是否平整，如有鋼筋或錨桿頭外露，應(yīng)割除并用砂漿抹平，使噴混凝土表面凹凸高差不超過(guò)土±5cm；噴混凝土表面符合要求后再鋪設(shè)工工布，既能保護(hù)防水板免遭破壞，又能起到滲水作用。土工布用襯墊貼上，再用射釘槍釘上水泥釘錨固，水泥釘長(zhǎng)不得小于50mm.拱頂平均3-4點(diǎn)/m2，邊墻2-3點(diǎn)/m2，土工布鋪設(shè)20m后，再鋪設(shè)改性LDPE防水板，鋪設(shè)的防水板必須符合國(guó)標(biāo)（GB12953--91）中各項(xiàng)指標(biāo)的要求，為減少接縫，采用幅寬5～7m的防水板。采用專用熔接器熱熔粘接防水板接縫，搭接部分不得小于80mm，粘接剝離強(qiáng)度不得小于母體拉伸強(qiáng)度的80%.采用真空加壓法檢測(cè)防水板接縫粘接強(qiáng)度。在0.2Mpa壓力作用下5分鐘，粘接強(qiáng)度不得小于0.16Mpa。

防水板鋪設(shè)固定工藝隧道縱向排水采用中心排水管溝和行車(chē)道邊緣兩側(cè)設(shè)縱向排水溝的方法，將襯砌外圍的水排出洞外?？v向排水管溝在隧道設(shè)計(jì)中是常見(jiàn)的主要方法，但要注意在施工中雜物、地下水夾帶的礦物質(zhì)、泥砂在排水管溝內(nèi)積蓄，將排水系統(tǒng)堵塞，使排水系統(tǒng)失去作用，影響建成的隧道正常運(yùn)營(yíng)。為防止排水管溝堵塞，在初期支護(hù)與二次襯砌之間沿隧道縱向全長(zhǎng)與隧道同坡設(shè)置Ф160×5mmPVC半花管，在1/2斷面內(nèi)梅花狀每隔5cm鉆一個(gè)Ф6mm的圓孔，再在半圓管上部用1-2cm碎石充填。為了便于對(duì)縱向排水管溝的定期疏通，施工中經(jīng)常采用管道疏通機(jī)進(jìn)行疏通。為使積水及時(shí)排出洞外，在兩側(cè)墻腳每隔50m對(duì)稱布設(shè)檢查維修孔。管溝內(nèi)積蓄的水經(jīng)檢查孔由橫向排水管溝（PVCФ160×5mm）通過(guò)行車(chē)道邊緣排水溝或中心排水管溝排出洞外。為便于維修，在邊緣排水管溝或中心排水管溝每隔200m設(shè)一處沉淀檢查井，排水系統(tǒng)形成即便于維修檢查，又能“暢通無(wú)阻排水”的網(wǎng)絡(luò)體系，通過(guò)動(dòng)態(tài)排水，實(shí)現(xiàn)隧道不滲水、不漏水，確保正常運(yùn)營(yíng)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)黃土隧黃建設(shè)，證明黃土隧道采用新奧法施工是可行的。施工中控制好初期支護(hù)和防排水，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮圍巖的自承作用非常重要。只有控制好施工中的防、排水系統(tǒng)，才能保證運(yùn)營(yíng)后的隧道不滲、不漏。