滑坡堆積帶偏壓隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

侯永濟(jì)

摘要：結(jié)合小磨公路勐臘四號(hào)隧道工程實(shí)例，介紹洞寬11.3m的隧道在滑坡堆積帶的進(jìn)洞施工技術(shù)，包括增設(shè)抗滑樁和偏壓墻、明洞暗作、引排地表水、大管棚和小導(dǎo)管超前支護(hù)及短進(jìn)尺臺(tái)階分部開(kāi)挖等。

關(guān)鍵詞：山嶺隧道；滑坡堆積帶；進(jìn)洞；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-8136(2009)29-0037-03

1工程概況

勐5臘4號(hào)隧道位于云南省西雙版納勐臘縣，是昆曼國(guó)際大通道小磨高速公路勐臘段的控制性工程之一。隧道起訖里程為K119+120～K119+435段。全長(zhǎng)315m，為單線雙向隧道。設(shè)計(jì)為單心圓單拱結(jié)構(gòu)，凈寬為11.3m，凈高7.45m。隧道所處地區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中低山地形地貌區(qū)，所穿越山嶺植被茂密。區(qū)域沖溝、山間盆地發(fā)育，山頂波狀起伏，山坡坡度一般小于40°。隧道小勐養(yǎng)端地勢(shì)較陡，進(jìn)洞處在斜坡上且上面覆蓋層較薄。坡面為茂密的植被所覆蓋。本地氣候?qū)贌釒в炅?，夏季多雨、高溫?/p>

隧道出露地層由白堊系下統(tǒng)曼崗組(K_1m)紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、褐黃、褐紅、紫紅色砂巖和第四系殘坡積(Q_el+dl)褐、紫紅色亞黏土組成。土層較薄，分布不連續(xù)。巖面節(jié)理發(fā)育。隧道區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀較陡，為123°∠12°。在隧道區(qū)內(nèi)無(wú)斷層通過(guò)，屬構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。Ⅱ類圍巖段圍巖為褐紅、暗紅色礫巖及紫紅色泥巖，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，以全一強(qiáng)風(fēng)化、碎石土狀為主，少量碎石狀；巖體呈碎(石)狀壓碎結(jié)構(gòu)。圍巖拱頂無(wú)支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生較大坍塌，側(cè)壁常有掉塊、小坍塌出現(xiàn)。

2隧道特點(diǎn)及施工方案

2.1工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)隧道所處山區(qū)植被茂盛，山體蓄水量大，巖層裂隙比較發(fā)育，降水滲入巖層，裂隙水豐富，能夠形成小的滲水匯流，雨季能形成暫時(shí)的噴涌現(xiàn)象。

(2)該隧道進(jìn)口段地質(zhì)條件復(fù)雜，洞口段地層為第四系滑坡堆積層，層厚25m～30m，隧道穿越強(qiáng)風(fēng)化紫紅色泥質(zhì)粉砂巖地層。呈土夾石結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖石破碎。

洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，與線路呈25。的夾角，左側(cè)山體陡峻，右側(cè)山體覆蓋層薄，是典型的偏壓、斜交隧道。巖層穩(wěn)定性、自承能力都比較差。進(jìn)洞段圍巖等級(jí)為V級(jí)。明洞如采用常規(guī)方法施工，可能因?qū)露逊e帶的破壞引起整個(gè)山體失穩(wěn)，造成大面積山體崩塌。

(4)滑坡堆積帶沿隧道縱向呈小角度方向延伸，滑坡堆積帶對(duì)該隧道的影響長(zhǎng)度達(dá)80m。

2.2進(jìn)洞施工方案

針對(duì)上述地質(zhì)、地形特點(diǎn)，為保證在此不穩(wěn)定的堆積層下進(jìn)洞的安全，決定維持原山體現(xiàn)狀，盡量減小對(duì)原山體的破壞，采取延伸洞口設(shè)置明洞的施工措施。洞口原山體坡面與線路斜交25°，且偏壓嚴(yán)重，為減少邊墻受到的不平衡力矩及山體的縱橫向推力，因此采用明洞暗作和偏壓墻相結(jié)合的施工方案，并在偏壓墻下施作抗滑樁，以提高進(jìn)口處明暗洞整體穩(wěn)定性。本著“先做抗滑樁和偏壓墻、明洞暗作、引排地表水、大管棚及小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)、短進(jìn)尺環(huán)形分部開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)勤量測(cè)襯砌緊跟”的原則確定了進(jìn)洞施工方案，施工流程見(jiàn)圖1。

3施工方法及工藝

3.1抗滑樁施工

先進(jìn)行抗滑樁施工，在隧道進(jìn)口端K119+125～K119+140偏壓墻基礎(chǔ)底設(shè)置8棵抗滑樁。左側(cè)4棵為1.5m×1.2m×10m，右側(cè)4棵為1.5m×2m×8m。鎖口、護(hù)壁均采用C20鋼筋砼，樁身采用C25鋼筋砼。

3.2偏壓墻施工和明洞暗作

待抗滑樁施工完畢后，進(jìn)行偏壓墻施工。明洞采用明洞暗作的方法施工，先開(kāi)挖外邊墻側(cè)土石方，開(kāi)挖完成后，澆筑外邊墻，外邊墻的澆筑方法為先施作下邊墻，從墻底至二襯支承梁耳墻上方，因?yàn)樯襟w會(huì)對(duì)二襯有一定的偏壓力，二襯拱部可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，造成二襯變形。將二襯的支承梁放于外邊墻上，這樣的目的是為了到時(shí)候施作二次襯砌時(shí)可直接把二襯的支承梁放置到外邊墻上，使二襯的大部分偏壓力承受到外邊墻上。二襯支承粱上方外邊墻應(yīng)盡快施作，以達(dá)到外邊墻整體受力的目的。外邊墻施作結(jié)束后，待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上時(shí)，回填水泥穩(wěn)定土并夯實(shí)，要求密實(shí)度不小于85％，填至開(kāi)挖輪廓線外2 m一4m。

明洞暗挖施工采用φ108長(zhǎng)管棚超前預(yù)支護(hù)和分部臺(tái)階法開(kāi)挖、復(fù)合式初期支護(hù)和鋼筋砼二次襯砌。

(I)打設(shè)36m長(zhǎng)西108mm大管棚，大管棚鉆進(jìn)明暗洞結(jié)合部不少于8m，主要施工步驟為：①測(cè)量出工字鋼的準(zhǔn)確位置，搭設(shè)工作臺(tái)。②在操作平臺(tái)上搭鉆機(jī)工作臺(tái)，鉆機(jī)就位。③鉆桿在套管內(nèi)鉆進(jìn)，并取出巖芯。觀察巖芯，記錄地質(zhì)情況。④鉆孔到達(dá)沒(méi)計(jì)里程后開(kāi)始下管。管棚按設(shè)計(jì)要求鉆設(shè)梅花形布置的小孔，然后逐節(jié)推進(jìn)到鉆孔內(nèi)，節(jié)與節(jié)之間用長(zhǎng)15cm的絲扣連接，并用電焊焊接牢同。每節(jié)鋼管不等長(zhǎng)，有利于減少隧道縱向同一橫斷內(nèi)的接頭數(shù)。⑤注漿漿液為水泥漿，水灰比為1:0.8。注漿后，在漿液擴(kuò)散范圍內(nèi)巖層被膠結(jié)，即在開(kāi)挖輪廓線外，形成一個(gè)水泥漿與破碎圍巖固結(jié)成的硬殼，穩(wěn)定了巖體，減少了地表沉降。注漿壓力控制在0.3MPa～1.0MPa之間。

(2)采用以人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)分部臺(tái)階法開(kāi)挖，對(duì)于個(gè)別孤石采用尋根弱爆破的措施處理，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)；每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5m左右，上臺(tái)階超前3m～5m。

明洞暗作段I 20cm字鋼鋼拱架間距設(shè)為0.5m，系統(tǒng)錨桿間距110cm×110cm，長(zhǎng)3m，在靠近山體一側(cè)錨桿間距加密加長(zhǎng)，間距為55cm×55cm，長(zhǎng)度5m。鋪設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚25cm。在鋼拱架拱腳處設(shè)鎖腳錨桿，每個(gè)拱腳2根，尺寸為42mm，長(zhǎng)度2.0m。

跳槽開(kāi)挖下半斷面，先施作外邊墻初期支護(hù)，上下斷面開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)必須緊跟施作。施工中嚴(yán)格遵循“管注漿超前、弱爆破、短進(jìn)尺、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、勤量測(cè)、二次襯砌緊跟”的原則，每開(kāi)挖50cm后，立即噴射混凝土封閉巖面(包含掌子面)，目的是在同巖變形前及時(shí)封閉圍巖，預(yù)防支護(hù)過(guò)程中小塊體塌落而影響施工安全，還可以作為鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層，防止鋼筋網(wǎng)銹蝕。然后將新鋼架單元與預(yù)埋鋼架單元連接穩(wěn)固，進(jìn)行錨噴支護(hù)，完成一個(gè)循環(huán)，拆除豎向支撐型鋼。洞口段上導(dǎo)坑完畢后(進(jìn)洞12m)，再進(jìn)行下臺(tái)階開(kāi)挖，完成后掛網(wǎng)封閉掌子面，初期支護(hù)全部封閉完成后，不能局限初期支護(hù)變形穩(wěn)定才可以施工洞身襯砌，而需要及時(shí)施工洞身襯砌，確保洞室穩(wěn)定。

(3)外邊墻及初期支護(hù)完成后，施作防水層并使用全液壓襯砌臺(tái)車及時(shí)施作二次襯砌，仰拱待上部二次襯砌完成后再行施作。

3.3隧道進(jìn)洞段防排水系統(tǒng)

隧道出口位于較大的山體匯水溝溝底，加之?dāng)鄬右黄扑閹Щ鶐r裸露，風(fēng)化裂隙比較發(fā)育，有利于降水入滲形成基巖裂隙水，給隧道施工、運(yùn)營(yíng)造成很大不便。所以，必須對(duì)出口段的地表匯水及

基巖裂隙水進(jìn)行處理。處理原則：以排為主，防、排、堵相結(jié)合。盡早做好洞外防護(hù)工程及坡頂截水溝，以避免洞口施工時(shí)發(fā)生溢流和滲漏，并做好防洪設(shè)施。在富水地帶，由于巖層裂隙滲水量大，在隧道原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增設(shè)環(huán)向透水盲管，管徑為50mm，縱向間距為8m。此外，在隧道邊墻下角設(shè)φ100mm的透水管；對(duì)洞頂回填砂礫土進(jìn)行注水泥漿止水；在襯砌厚度變化處設(shè)沉降縫，用止水帶防水。

3.4暗洞進(jìn)洞

(1)明洞暗挖至暗洞(K119+145)時(shí)，大管棚應(yīng)還在起作用，盡早打設(shè)小導(dǎo)管，導(dǎo)管沿上半斷面150°輪廓線布置，環(huán)向間距0.4m，仰角15°，一排每環(huán)設(shè)45根，縱向搭接長(zhǎng)度為1m。120cm工字鋼鋼拱架間距設(shè)為0.6m，系統(tǒng)錨桿間距110cm×110cm，長(zhǎng)3m。鋪設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚25cm。在鋼拱架拱腳處設(shè)鎖腳錨桿，每個(gè)拱腳2根，尺寸為42mm，長(zhǎng)度2.0m。

(2)采用環(huán)形分部開(kāi)挖法，較硬巖采用預(yù)裂爆破，周邊眼距為40cm，如果巖層較軟，以人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開(kāi)挖為主，只在拱腳、墻腳才少量使用爆破，循環(huán)進(jìn)尺0.6m左右；挑幫問(wèn)頂后并做地質(zhì)素描，初噴同時(shí)需對(duì)掌子面也進(jìn)行封閉；出碴；打設(shè)系統(tǒng)錨桿并測(cè)量；安裝鋼支撐、鋼筋網(wǎng)；復(fù)噴混凝土；跳槽下半斷面開(kāi)挖及支護(hù)；施作仰拱；二次襯砌。

4監(jiān)控量測(cè)

4.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的目的

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是本隧道信息化施工的核心技術(shù)之一，對(duì)圍巖支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障施工安全，為評(píng)價(jià)和修改初期參數(shù)、力學(xué)分析及二次襯砌施作時(shí)間提供信息依據(jù)，是確保施工安全、指導(dǎo)施工程序、便利施工管理的重要手段。

4.2監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目

勐臘4號(hào)隧道以洞內(nèi)外觀察、拱頂下沉、凈空收斂、圍巖內(nèi)部位移、淺埋隧道地表下沉為施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

4.3量測(cè)結(jié)果

進(jìn)口段拱部下沉最大為38mm，地表下沉最大為26mm。洞內(nèi)凈空收斂及圍巖內(nèi)部位移均在允許范圍內(nèi)。

5結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)我們精心施工，順利地通過(guò)了進(jìn)口淺埋、偏壓、滑坡堆積層。施工中的幾點(diǎn)體會(huì)如下：

(1)在不穩(wěn)定的斜交及偏壓的山體進(jìn)洞，采用明洞暗作施工方法有效減小了山體的縱橫向推力，加強(qiáng)了洞口的穩(wěn)定和施工的安全。

(2)在地質(zhì)復(fù)雜的洞口施工，進(jìn)暗洞需小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格遵循“先支護(hù)、后開(kāi)挖、短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測(cè)”的原則施工：若初期支護(hù)變形不穩(wěn)定，需要及時(shí)進(jìn)行二次襯砌施工，確保洞室的安全。