淤泥質(zhì)壤土小斷面隧洞短臺階施工技術(shù)淺談

白樹才 馬正海

摘要：湟水北干扶貧灌溉渠一期工程是一項以灌溉為主，兼顧城鎮(zhèn)、工業(yè)、生活及其他用水，并具有顯著的經(jīng)濟、生態(tài)、和社會效益的大型水利工程。本文分析了淤泥質(zhì)壤土小斷面隧洞施工中技術(shù)特點,并進行了相關(guān)技術(shù)特性的介紹。

關(guān)鍵詞：小斷面隧洞； 施工技術(shù)； 拱架 ；斷面

Abstract: Huangshui Beigan poverty alleviation irrigation channels first project is large-scale water conservancy projects mainly to irrigation, taking into account the urban, industrial, life and other water, and has significant economic, ecological, and social benefits. This paper analyzes the technical characteristics of the silt loam and small tunnel construction, and the introduction of the technical characteristics.Key words: small-bore tunnel; construction technology; arching; section

中圖分類號：TV554 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

1工程概況

湟水北干渠扶貧灌溉一期工程位于湟水河(黃河一級支流)北岸，地理位置界于東經(jīng)103°30′～102°48′，北緯36°20′～37°12′。工程項目區(qū)地形復(fù)雜，渠系建筑物總干渠共有隧洞45座，總長85.06km，占總干渠全長的73.1%，其中洞長超過2km的隧洞有12座，長度為50.778 km，占隧洞總長的59.95%;渡槽30座，總長4.9 km;明渠長6.41 km。干渠途經(jīng)大通縣、互助縣、平安縣和樂都縣，是一項以城鎮(zhèn)工業(yè)和生活用水、農(nóng)村人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉為主兼顧防洪、生態(tài)建設(shè)用水的大（Ⅱ）型水利工程。

湟水北干渠扶貧灌溉渠一期工程10-（1）標(biāo)段9#隧洞設(shè)計樁號為35+241.13-36+956.63m，設(shè)計全長771.5m，實際隧洞洞身樁號為35+185.03-36+007.03m.洞長為822m。最高峰海拔3000.0m左右，埋深50.0-120.0m。全部為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，35+892.53～36+007.03m，35+185.03～35+408.53m段屬于Ⅴ類圍巖，其余段屬于Ⅳ類圍巖，進出口段屬于提前進洞段，圍巖砂礫巖、砂巖屬易風(fēng)化的軟巖，屬于Ⅴ類圍巖。35+241.13～36+007.03m段以紅色砂礫巖為主，35+185.03～35+241.13m段為黑色淤泥質(zhì)壤土，覆蓋厚度14m左右。隧洞為砂礫巖、砂巖屬易風(fēng)化的軟巖，且洞內(nèi)局部段地下水豐富，線狀流水多處出現(xiàn)。8#隧洞與9#隧洞之間溝壑深而窄，9#隧洞進口有季節(jié)性泉水，溝中流水常年不斷，但水量不大。

隧洞設(shè)計斷面為城門洞型，鋼筋混凝土襯砌洞徑3×3.45m，隧洞進口底板高程為2811.92m，出口底板高程為2811.37m，坡降1/1500，設(shè)計流量為11.1m3/s。隧洞圍巖類別為Ⅳ、Ⅴ類，相應(yīng)隧洞混凝土襯砌厚度分別為30cm和35cm，進口淤泥質(zhì)圍巖提前進洞段混凝土襯砌厚度為45cm，混凝土指標(biāo)為C25F100W4，施工標(biāo)準(zhǔn)圖見圖一。

2施工特點

2.1洞徑小、工期短，開展的工作面有局限性，施工機械選配困難。

2.2出渣設(shè)備受限制，大型設(shè)備無法進洞作業(yè)，軟巖遇水造成圍巖應(yīng)力分布不均勻極易引起塌方，采用有軌礦車出渣成本大。

2.3 9#隧洞進口河溝深且窄，洞渣外運困難，不易布置堆渣場，大型機械設(shè)備無法施工。

2.4洞內(nèi)排水困難，采用排水溝自流方法時勢必占用一定的斷面，使有限的工作斷面越??；埋設(shè)排水管道直排方法，后續(xù)混凝土襯砌進行管道拆除后基礎(chǔ)處理費用、工期相應(yīng)增加。

2.5淤泥質(zhì)壤土具有高含水量，高孔隙性，低滲透性，高壓縮性，低抗剪強度，顯著的觸變性和蠕變性。淤泥質(zhì)地基沉降速率較大且沉降穩(wěn)定歷時較長，沉降速度與施工的快慢和活載堆積的速率有關(guān)。

3.施工方法

3.1依據(jù)淤泥質(zhì)壤土的特點采用短臺階施工方法。

3.2施工工序按圖二所示，1頂拱部分→2拱腿（3）→3拱腿（2）→4頂拱以下洞身部分→1，循環(huán)反復(fù)進行。2,3工序可以同步進行。

3.3施工注意事項

1為保證鋼拱架設(shè)置穩(wěn)定，鋼拱架基腳部位地基應(yīng)堅實，架立鋼拱架時挖槽然后進行砼澆筑。

2鋼拱架平面應(yīng)垂直于隧洞中線，傾斜角不應(yīng)大于2度，鋼拱架任何部位偏離鉛直面不能大于5cm。

3為增加鋼拱架的整體穩(wěn)定性，應(yīng)將鋼拱架與縱向連接筋、系統(tǒng)錨桿、定位筋和鎖腳錨桿焊接牢固。

4鋼拱架連接接頭要連接牢固，拱腳部位易發(fā)生索性剪切破壞，因此，接頭除采用螺栓連接外，四周要焊接，確保其剛度和強度。

5鋼拱架與圍巖的間距不應(yīng)大于5cm。

3.4施工重點

1開挖時應(yīng)嚴(yán)格控制超欠挖，減少對圍巖的擾動，及時進行圍巖噴射混凝土，增強巖體的整體性。

2嚴(yán)格控制鋼拱架加工質(zhì)量，減少安裝拼接時間，保證安裝質(zhì)量，鋼拱架間應(yīng)連接牢固，必要時可加密焊接鋼筋。

3必須設(shè)置鎖腳錨桿，每根拱腿設(shè)上下兩道各兩根錨桿，且錨桿與拱腿焊接，以保證鋼拱架的受力穩(wěn)定。

4拱腳基礎(chǔ)盡可能挖至砂礫石層，用混凝土墊塊，或者填塊石注漿，以增加地基承載力，減少支護封閉的下沉量，確保混凝土襯砌斷面尺寸。

5合理控制臺階步長，仰拱控制在3-4m，頂拱支護緊貼掌子面，每10m左右進行噴射混凝土封閉，掘進長度15m左右時進行換基處理，以減少應(yīng)出渣設(shè)備工作引起的地基擾動，造成圍巖不穩(wěn)。

6加密鋼拱架的縱向連接筋（Φ22），必要時采用鋼管連接，提高鋼拱架的整體受力能力，鋼拱架間距為0.5m。

7鋼拱架應(yīng)緊貼巖面，超挖部分的空腔必須填實，填充材料可用原木、木板、木楔、樹枝、草簾等，根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性及空腔的情況選擇不同的填充材料。

4保證措施

4.1安全保證措施

1超前支護，為保證開挖工作面的穩(wěn)定，防止開挖時出現(xiàn)坍塌，在拱頂部位設(shè)超前小導(dǎo)管（Φ42mm;L=3m）,環(huán)向間距30cm,每排17個，導(dǎo)管外插角度8-10度。

小導(dǎo)管施工要點，首先將工作面整平，緊貼掌子面支一榀鋼拱架，或者挖槽鑲嵌一榀鋼拱架，拱肩用槽鋼或混凝土墊塊支穩(wěn)，用連接筋與前一榀鋼拱架焊接，沿斷面外輪廓設(shè)置一環(huán)超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接在一起，每環(huán)小導(dǎo)管的搭接長度不小于10m。

2及時封閉鋼拱架，確保其整體穩(wěn)定性，初期支護完成后及時進行換基處理，以保證基礎(chǔ)穩(wěn)定。

3視圍巖情況必要時加設(shè)鎖腳錨桿（Φ22；L=2m），且錨桿與鋼拱架焊接。

4.2質(zhì)量保證措施

1嚴(yán)格控制超前小導(dǎo)管的外插角。

2保證鋼拱架的連接質(zhì)量與連接筋的焊接質(zhì)量。

3嚴(yán)格執(zhí)行噴射混凝土質(zhì)量，按照配合比拌制混凝土料，控制好外加劑摻量。

4確保鋼筋網(wǎng)片緊貼巖面，鋼筋網(wǎng)片必須連接牢固，以免因噴射混凝土?xí)r網(wǎng)片震動，降低噴射混凝土質(zhì)量。

5鋼拱架基礎(chǔ)穩(wěn)定、牢固，一般開挖至砂礫石層，或者是膠結(jié)較好的砂礫巖，拱腳部位應(yīng)墊槽鋼并填塊石注漿或澆筑混凝土，以保證拱腳穩(wěn)定。

6減少上下臺階施工的相互干擾，合理制定每道工序，及時封閉成環(huán)，以減少圍巖的暴露時間。

5結(jié)論：

在淤泥質(zhì)小斷面隧洞施工采用短臺階施工技術(shù)，施工有序可控，確保了施工安全，工期得以保證，施工中采用的方法、工藝、技術(shù)保證措施，對濕陷性黃土等軟巖小斷面隧洞施工具有一定的參考價值。