淺埋及偏壓隧道洞口段進(jìn)洞施工技術(shù)

[摘要] 在部分鐵路隧道施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到洞口段為淺埋、偏壓地質(zhì)條件的隧道，這種地質(zhì)條件隧道的進(jìn)洞施工風(fēng)險(xiǎn)較大，處理不好就容易發(fā)生塌方、初支變形量過(guò)大、及二襯開(kāi)裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工的安全、質(zhì)量及進(jìn)度。本文結(jié)合云桂鐵路（廣西段）YGZQ-3標(biāo)那達(dá)1號(hào)隧道淺埋偏壓的施工實(shí)際，對(duì)該隧道洞口段施工步驟做簡(jiǎn)要介紹，為今后類(lèi)似淺埋偏壓隧道進(jìn)洞提供一些借鑒。

[關(guān)鍵詞] 淺埋；偏壓；洞口段；大管棚 ；注漿

[中圖分類(lèi)號(hào)] TU745.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1003-1324（2012）-02-0083-04

1 工程概況

那達(dá)1號(hào)隧道位于廣西省田東縣境內(nèi)，全長(zhǎng)388m，出口段有11m明洞，全隧均為V級(jí)圍巖，屬淺丘地貌，地形起伏不大，高程160-225m，相對(duì)高差5-65m，最大埋深55m，隧區(qū)山體較緩，自然坡度為100-340，坡面植被多為灌木，植被發(fā)育。隧道出口段右側(cè)邊坡存在邊坡順層，為保證施工安全在邊坡順層段設(shè)置兩根預(yù)加固樁，樁截面為2mX3m，樁長(zhǎng)分別為21m和23m。

2 洞口段施工方案

2.1 洞口段施工順序

2.1.1 施做洞口的2根預(yù)加固樁；

2.1.2 按設(shè)計(jì)要求做好洞口天溝及排水系統(tǒng)；

2.1.3 開(kāi)挖洞口段上半斷面至明暗交界處，并做好臨時(shí)邊仰坡及直立開(kāi)挖面的防護(hù)措施；

2.1.4 施做暗洞大管棚工程；

2.1.5 開(kāi)挖明洞下半段面至明暗分界處，并做好臨時(shí)防護(hù)；

2.1.6 施做明洞段襯砌；

2.1.7 待明洞襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后施做回填層；

2.1.8 施做暗洞段。

2.2 采取的加固措施

2.2.1 出口右側(cè)邊坡順層地段采用預(yù)加固樁防止邊坡滑坡；

2.2.2 洞口段隧道拱頂覆土較薄，開(kāi)挖前采用水泥土回填反壓，回填至隧道襯砌外輪廓不小于2m；

2.2.3 拱部設(shè)置Ф108×6mm大管棚，環(huán)向39根，間距0.4m，長(zhǎng)35m，管內(nèi)增設(shè)鋼筋籠。

2.3 施工方法

2.3.1 預(yù)加固樁施工

⑴施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→鎖口護(hù)壁→開(kāi)挖土體或巖石，同時(shí)進(jìn)行護(hù)壁施工（循環(huán)至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高）→樁體鋼筋邦扎→澆注樁體混凝土→制作砼試件→混凝土養(yǎng)生。

⑵施工過(guò)程中注意事項(xiàng)：

①開(kāi)挖前要做好地面排水及鎖口；

②兩根樁要逐根開(kāi)挖，待第一根樁灌注24h后，且樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)80%后，方可開(kāi)挖另外一根；

③開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)分節(jié)開(kāi)挖，每節(jié)不得大于2m，且不得在土石變化處和滑動(dòng)面處分開(kāi)，開(kāi)挖一節(jié)后應(yīng)及時(shí)澆注護(hù)壁，待上一節(jié)護(hù)壁終凝后方可進(jìn)行下一節(jié)開(kāi)挖，護(hù)壁模板待護(hù)壁澆注24h后方可拆除；

④施工過(guò)程中注意檢查樁井?dāng)嗝?，不得小于設(shè)計(jì)斷面，隨時(shí)觀察井內(nèi)外有無(wú)變形情況，如有變形，應(yīng)采取加固措施。整個(gè)施工過(guò)程要密切關(guān)注地質(zhì)情況是否與設(shè)計(jì)相符，若與設(shè)計(jì)出入較大，應(yīng)急時(shí)向設(shè)計(jì)部門(mén)提出；

⑤整個(gè)施工過(guò)程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，確保施工安全。

2.3.2 洞口天溝、排水系統(tǒng)、邊仰坡開(kāi)挖及防護(hù)施工

⑴按設(shè)計(jì)圖放出邊、仰坡開(kāi)挖輪廓線，做好洞頂截水天溝，以防地表水沖刷邊、仰坡，導(dǎo)致邊仰坡失穩(wěn)坍塌。截水天溝結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形修建，施工時(shí)首先將溝底虛土清理干凈，然后施作現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，坡面順暢、不漏水。

⑵邊、仰坡開(kāi)挖自上而下逐段分層開(kāi)挖，分層厚度2～3m，邊坡開(kāi)挖時(shí)預(yù)留20～30cm后用人工刷坡。刷坡時(shí)嚴(yán)格按放線開(kāi)挖，控制超欠挖。土方直接用挖掘機(jī)挖裝。石方采用鉆爆法施工，進(jìn)行光面爆破。當(dāng)開(kāi)挖至最下面大管棚下1～1.5m的高度時(shí)，停止開(kāi)挖，修筑平臺(tái)，以方便大管棚施工。

⑶邊仰坡防護(hù)（見(jiàn)圖1）：邊仰坡防護(hù)自上而下隨開(kāi)挖隨防護(hù)。洞身開(kāi)挖輪廓范圍內(nèi)采用復(fù)合纖維砂漿錨桿，長(zhǎng)6m；洞身開(kāi)挖輪廓范圍以外采用Φ25砂漿錨桿，長(zhǎng)9m。Φ25鋼筋采用HRB335。Φ25砂漿錨桿螺絲端桿采用緊固件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸，鋼材采用45號(hào)鋼（采用手焊）或16Mn鋼；Φ25復(fù)合纖維錨桿緊固件采用廠家標(biāo)準(zhǔn)配件。錨桿鉆孔直徑Φ91mm，孔內(nèi)采用M30水泥砂漿灌注，注漿壓力為0.4MPa。

洞身開(kāi)挖輪廓以外面層由噴射C20混凝土、鋼筋網(wǎng)組成。噴混凝土厚10cm，分二次噴射，首先初噴4cm厚C20混凝土，再施工錨桿，間距1.2m，梅花形布置；然后掛20cm*20cmΦ8鋼筋網(wǎng)，最后復(fù)噴6cm厚C20混凝土。洞身開(kāi)挖輪廓范圍以?xún)?nèi)面層僅由噴射C20混凝土組成，不掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，厚8cm，同樣分兩次噴射，初噴C20混凝土厚4cm，然后施作錨桿，最后復(fù)噴C20混凝土厚4cm。

2.3.3 大管棚施工工藝

⑴鋼架混凝土導(dǎo)向墻施工

在明暗交界地段施作C20混凝土導(dǎo)向墻，縱向長(zhǎng)度為1m，厚度為0.8m，導(dǎo)向墻基礎(chǔ)需置于穩(wěn)定基礎(chǔ)或具有足夠的承載力；導(dǎo)向墻基礎(chǔ)需嵌入管棚作業(yè)平臺(tái)不小于0.5m，必要時(shí)應(yīng)加深或進(jìn)行加固處理。導(dǎo)向墻內(nèi)埋設(shè)兩榀18號(hào)工字鋼拱架，拱架之間用φ22鋼筋連結(jié)；在拱架背上安設(shè)φ132×4mm孔口導(dǎo)向鋼管，鋼管長(zhǎng)1m，外插角1°～3°?？卓阡摴馨苍O(shè)時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量放樣定位，使孔口管軸線與管棚設(shè)計(jì)軸線吻合，保證孔口管穩(wěn)固牢靠，確保管棚的施作符合設(shè)計(jì)要求。

⑵大管棚施工

①鉆孔及鋼管頂進(jìn)：大管棚按設(shè)計(jì)位置施工，鉆機(jī)安置的位置距工作面的距離不小于2m。鉆機(jī)安置后，根據(jù)鉆孔要求進(jìn)行嚴(yán)格定位定向，鉆桿穿過(guò)孔口鋼管，把鉆桿的平行線延伸固定下來(lái)，以達(dá)到鉆機(jī)鉆進(jìn)的導(dǎo)向作用，每鉆完一孔便頂進(jìn)一根鋼管，鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)注意觀察，發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜時(shí)及時(shí)糾正。

大管棚鋼管采用φ108X6mm無(wú)縫鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長(zhǎng)15cm（φ114X6mm鋼套管車(chē)內(nèi)絲，φ108X6mm鋼管車(chē)外絲），鋼管絲扣要上滿(mǎn)，確保連接可靠。在下管前，將要頂進(jìn)的鋼管節(jié)搭配到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度并試拼接，并做好記錄，以保證隧道縱向同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯(cuò)開(kāi)1m，然后根據(jù)鋼管節(jié)逐一頂進(jìn)。

注漿管事先在鋼管上鉆好孔徑10～16mm、間距20cm梅花形布置的注漿孔；鋼管末端設(shè)置不小于1m的止?jié){段，鋼管末端10～15cm焊成楔形，以減小頂進(jìn)阻力。

為提高導(dǎo)管的抗彎能力，在導(dǎo)管內(nèi)放置鋼筋籠，鋼筋籠由四根φ18的主筋和固定環(huán)組成，固定環(huán)采用短管節(jié)，將其與主筋焊接，按1m間距設(shè)置。

②大管棚注漿：

注漿采用1：1水泥漿，當(dāng)圍巖破碎或地下水發(fā)育時(shí)，為調(diào)凝需要，可部分采用水泥-水玻璃雙漿液，漿液強(qiáng)度等級(jí)不小于M10。

注漿采用BW-250/50型雙液注漿泵注漿。壓水試驗(yàn)結(jié)束后，按先稀后濃、注漿量先大后小，達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，停止注漿，用管塞及時(shí)封堵管口，防止跑漿。隨即卸下注漿混合器及注漿系統(tǒng)，并用清水清洗漿液，觀測(cè)并記錄泵的排量和注漿壓力的變化情況。

采用單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)壓10分鐘；注漿量不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%；注漿速度為開(kāi)始注漿速度的1/4時(shí)。

2.3.4 暗洞段施工：暗洞段采用大拱腳臺(tái)階法施工：

⑴施工工序如下

①在上一循環(huán)的超前支護(hù)防護(hù)下，弱爆破開(kāi)挖① 部，施作①部周邊的初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架，鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

②弱爆破開(kāi)挖② -1部，施作②-1部初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架，設(shè)鎖腳錨管，鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度；施做臨時(shí)仰拱：架設(shè)臨時(shí)橫撐A，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時(shí)仰拱，同時(shí)施作臨時(shí)斜撐。

③同②-1部施工工序，開(kāi)挖及支護(hù)②-2。

④弱爆破開(kāi)挖③-1部，施作③-1部邊墻初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架，設(shè)鎖腳錨管，鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

⑤同③-1部施工工序，開(kāi)挖及支護(hù)③-2。

⑥弱爆開(kāi)挖④部，施作④部仰拱初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架設(shè)鋼架，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

⑦灌筑○V部仰拱與邊墻基礎(chǔ)；待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充○VI部至設(shè)計(jì)高度。

⑧根據(jù)監(jiān)控量測(cè)分析，確定二次襯砌施作時(shí)機(jī)，拆除臨時(shí)橫撐，鋪設(shè)環(huán)+縱向透水盲溝、防水板+土工布，利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌筑○Ⅶ部（拱墻）襯砌。

⑵施工注意事項(xiàng)：

①隧道施工應(yīng)堅(jiān)持\"弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)\"的原則。

②鋼架之間縱向連接鋼筋應(yīng)及時(shí)施作并連接牢固，工序變化處鋼架應(yīng)設(shè)鎖腳錨管，以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定，下臺(tái)階安全，防止塌方。

③復(fù)合式襯砌段在施工時(shí)，須按有關(guān)規(guī)范及參考圖的要求，進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，確定灌筑二次襯砌的時(shí)機(jī)及調(diào)整支護(hù)參數(shù)，必要時(shí)可噴混凝土封閉掌子面。

④I18橫撐連接處或與鋼架連接處均設(shè)鋼墊板（24X20X1.6cm）；I18斜撐與鋼架連接處設(shè)鋼墊板（30X40X1.6cm），斜撐與拱腳連接處設(shè)鋼墊板（14X30X1.6cm）。

⑤當(dāng)巖體極破碎自穩(wěn)性較差時(shí)，必要時(shí)可采取噴混凝土封閉掌子面或采用大拱腳臺(tái)階A型，上臺(tái)階預(yù)留核心土。

⑥若拱頂鋼架發(fā)生明顯下沉，可按大拱腳臺(tái)階B型方式施工，上臺(tái)階設(shè)臨時(shí)豎撐，并進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)，以確保施工安全。

⑦若邊墻鋼架發(fā)生明顯內(nèi)移，必要時(shí)可架設(shè)臨時(shí)橫撐B；

⑧上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖機(jī)支護(hù)進(jìn)尺V級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼架間距；邊墻開(kāi)挖每循環(huán)開(kāi)挖與支護(hù)不得大于2榀鋼架間距；

⑨仰拱開(kāi)挖前必須完成鋼架鎖腳錨管施工，每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺不得大于3m；

⑩隧道開(kāi)挖后，初期支護(hù)應(yīng)急時(shí)施做并封閉成環(huán)，仰拱至開(kāi)挖面距離不大于35m，拱墻襯砌距開(kāi)挖面不大于70m。

3 結(jié)束語(yǔ)

隧道洞口段施工對(duì)于隧道施工的重要性顯而易見(jiàn)，按照新奧法理論，初期支護(hù)及預(yù)加固措施是隧道結(jié)構(gòu)的一部分，而二次襯砌僅起安全儲(chǔ)備和飾面作用，因此重視預(yù)加固措施和初期支護(hù)對(duì)隧道施工是非常重要的。各項(xiàng)措施不是孤立存在的，根據(jù)圍巖情況、施工環(huán)境、工期要求等進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性比較，因地制宜采取綜合手段才是確保進(jìn)洞段施工順利的關(guān)鍵所在。

該隧道出口暗挖段目前已進(jìn)洞205m，拱墻二襯已完成155m，均無(wú)開(kāi)裂及沉降現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明該進(jìn)洞方案是安全可行的，希望能為類(lèi)似工程提供一些參考和借鑒。

作者簡(jiǎn)介 略。