淺談西鎮(zhèn)公路拴馬嶺隧道施工

李尚

摘 要：本文結(jié)合國(guó)道西鎮(zhèn)公路拴馬嶺隧道的施工實(shí)踐，就我國(guó)西南山區(qū)隧道施工的關(guān)鍵工序和技術(shù)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：公路隧道；關(guān)鍵工序；技術(shù)控制

國(guó)道210西鄉(xiāng)至鎮(zhèn)巴二級(jí)公路改建工程位于陜西漢中境內(nèi)，全長(zhǎng)68.308公里。中鐵十九局集團(tuán)六公司承建的F標(biāo)拴馬嶺隧道全長(zhǎng)2077.2m，凈寬10.0m，限高5.0m。隧道采用新奧法設(shè)計(jì)，支護(hù)體系結(jié)構(gòu)為復(fù)合襯砌，即以錨桿、噴射混凝土、鋼拱架、格柵鋼架等為初期支護(hù)，二次襯砌采用模筑混凝土，并在兩次襯砌之間敷設(shè)土工布及防水板?，F(xiàn)就主要工序和技術(shù)控制進(jìn)行介紹。

1.地質(zhì)條件

拴馬嶺隧道為越嶺長(zhǎng)隧道，最大埋深210m，隧道地處大巴山腹地，屬地殼運(yùn)動(dòng)褶皺地帶，與隧道平行200米有一條巖層斷裂帶，圍巖主要為軟質(zhì)和硬質(zhì)圍巖，或軟硬巖互層。

1.1軟質(zhì)圍巖多為泥巖、泥灰?guī)r，受地質(zhì)構(gòu)造影響極破碎，臨空后快速風(fēng)化，極易坍塌，地應(yīng)力大，初支結(jié)構(gòu)變形、破壞嚴(yán)重，實(shí)測(cè)收斂與沉降變形可達(dá)到1000mm和800mm，造成初支結(jié)構(gòu)破壞，型鋼拱架扭曲變形，噴射混凝土剝落。開(kāi)挖時(shí)，局部地下水發(fā)育部位常產(chǎn)生大規(guī)模塌方；

1.2硬質(zhì)圍巖多為棕紅色泥質(zhì)頁(yè)巖和灰色砂巖。泥質(zhì)頁(yè)巖質(zhì)地較軟，層間夾粘土，巖隙多含水，層間結(jié)合差，極易滑塌。受地質(zhì)構(gòu)造影響，巖體破碎，塌方體多呈碎石、粉末狀。此類圍巖地應(yīng)力大，實(shí)測(cè)初支結(jié)構(gòu)沉降、收斂變形大，單側(cè)常超過(guò)400mm，初支結(jié)構(gòu)拱架扭曲變形，噴射混凝土剝離脫落；灰色砂巖質(zhì)地堅(jiān)硬，巖隙富含水（承壓水），整體呈碎石大塊鑲嵌結(jié)構(gòu)。層間結(jié)合差，有臨空面或受震動(dòng)沿節(jié)理面常產(chǎn)生塌方。

2.洞口工程

2.1首先對(duì)洞口仰坡、邊坡按設(shè)計(jì)一次性刷坡到位，且立即施做支護(hù)。邊仰坡支護(hù)采用ф22砂漿錨桿，長(zhǎng)3.5m，間距1.2m，分層梅花形布置。沿開(kāi)挖輪廓線外10cm以8-12°的外插角布置錨桿，邊仰坡面用網(wǎng)噴砼封閉，同時(shí)做好洞頂截水溝施工。

2.2洞口長(zhǎng)管棚施工

在明洞外輪廓線以外施作C25混凝土套拱作長(zhǎng)管棚導(dǎo)向墻，然后用電動(dòng)鉆機(jī)沿設(shè)計(jì)位置施工，鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，保證孔向正確，每鉆完一孔便頂進(jìn)一根鋼管。鉆進(jìn)中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)鋼管鉆進(jìn)偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求，及時(shí)糾正。

長(zhǎng)管棚作業(yè)，應(yīng)先打入φ89mm熱軋無(wú)縫有孔鋼花管，壁厚5mm，環(huán)向間距40cm。注漿后再打入無(wú)縫鋼管，無(wú)縫鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量；鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長(zhǎng)15cm。為使鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)，編號(hào)為奇數(shù)的第一節(jié)管采用6m鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管采用4m鋼管；然后進(jìn)行長(zhǎng)管棚預(yù)注漿，注漿采用水泥漿，進(jìn)行分段注漿。

2.3開(kāi)挖

Ⅴ級(jí)圍巖采用預(yù)留核心土法開(kāi)挖，工序?yàn)椋洪_(kāi)挖上斷面→進(jìn)行初期支護(hù)→開(kāi)挖下斷面核心→開(kāi)挖下斷面左右邊墻→左右邊墻底部支護(hù)→開(kāi)挖仰拱部分→澆注仰拱→拱墻一次性襯砌。

Ⅳ級(jí)圍巖正臺(tái)階開(kāi)挖上半斷面采用風(fēng)槍鉆孔，下半斷面采用自制鉆孔臺(tái)車，人工裝藥。為了保證開(kāi)挖輪廓圓順、準(zhǔn)確，維護(hù)圍巖自身承載能力，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，為下步工序創(chuàng)造有利條件，拱部采用光面爆破，邊墻采用預(yù)裂爆破。

Ⅲ級(jí)圍巖全斷面開(kāi)挖采用鉆孔臺(tái)車鉆孔，人工裝藥。

3.超前支護(hù)

3.1大管棚施工工藝

施工時(shí)，對(duì)鉆機(jī)立軸準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確，鉆進(jìn)中經(jīng)常測(cè)鉆進(jìn)的偏斜度，如偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求，及時(shí)糾正。

管棚注漿按固結(jié)管棚周圍有限范圍內(nèi)土體設(shè)計(jì)，漿液擴(kuò)散半徑≥0.5m。注漿采用分段注漿。

注漿前進(jìn)行注漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，注漿參數(shù)及緩凝劑摻入量通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)按實(shí)際情況確定，以利施工；注漿結(jié)束后及時(shí)清除管內(nèi)漿液，并用30號(hào)水泥砂漿緊密充填，增強(qiáng)管棚的剛度和強(qiáng)度。

3.2小導(dǎo)管注漿施工工藝

采用φ50小導(dǎo)管進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，其工藝流程為：鉆孔→清孔→打入小導(dǎo)管→密封鉆孔→注漿→堵塞注漿口。

小導(dǎo)管采用壁厚4mm的無(wú)縫鋼管制作，長(zhǎng)度5.0m，前端加工成尖錐形狀，管壁四周按15cm間距梅花形鉆設(shè)四排φ8mm壓漿孔（尾部80cm不打孔）。小導(dǎo)管外插角7°，搭接長(zhǎng)度1.0m以上，環(huán)向間距40cm，拱部120°范圍布置。

注漿采用425普通硅酸鹽水泥，水灰比1：1，注漿壓力控制在0.5-1.0Mpa。為保證注漿不停頓進(jìn)行，注漿前應(yīng)認(rèn)真檢查注漿泵狀態(tài)是否良好，配件是否齊全。

3.3錨桿施工工藝

工序：鉆孔→清孔→插入藥包、桿體 。鉆孔采用YT28型風(fēng)槍，錨桿預(yù)先在洞外加工制作。施工時(shí)，桿鉆孔位置及孔深必須精確，錨桿要除去油污、鐵銹和雜質(zhì)；藥包要浸水濕潤(rùn)后填滿錨桿孔并搗碎。

4.初期支護(hù)

4.1φ22砂漿錨桿施工

系統(tǒng)錨桿及錨桿采用φ22砂漿錨桿，工藝流程：鉆孔→清孔→安裝錨固劑→插入桿體。鉆孔采用風(fēng)槍鉆孔。施工時(shí)錨桿間距、鉆孔深度必須滿足設(shè)計(jì)要求，錨桿要除去油污、鐵銹和雜質(zhì)。

4.2鋼筋網(wǎng)安設(shè)

鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨受噴面起伏鋪設(shè)與受噴面的間隙一般為3cm，鋼筋網(wǎng)的噴射砼保護(hù)層厚度不小于2cm；向鋼筋網(wǎng)噴射時(shí)，噴頭應(yīng)稍微傾斜，以使鋼筋網(wǎng)背后噴射密實(shí)；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿連接要固，在噴射混凝土?xí)r不得晃動(dòng)；鋼筋在地面預(yù)制成網(wǎng)片后進(jìn)行安裝。

4.3鋼支撐施工

鋼支撐求預(yù)先在洞外結(jié)構(gòu)件廠加工成型。鋼支撐加工后試拼，允許誤差：沿隧道周邊輪廓誤差≤3cm；螺栓孔眼中心間誤差≤±0.5cm；鋼支撐平放時(shí)，平面翹曲<±2cm。

4.4濕噴砼工藝

選用42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥；細(xì)度模數(shù)為2.5～3.0中砂，潔凈質(zhì)硬；粒徑為5～10mm的碎石，要求級(jí)配良好；。

濕噴砼配合比：嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供配合比施工。砼噴射機(jī)安裝調(diào)試好后，在料斗上安裝振動(dòng)篩（篩孔10mm），以避免超粒徑骨料進(jìn)入噴射機(jī)；用高壓水沖洗干凈受噴圍巖面，而后即可開(kāi)始噴射砼。

噴射時(shí)，噴嘴與巖面的距離控制為60～100cm；噴射方向盡量與受噴面垂直，拱部盡可能以徑向方向噴射，風(fēng)壓控制在0.45～0.7MPa之間。一次噴射厚度不宜超過(guò)10cm，若需噴第二層，兩層噴射的時(shí)間間隔為15～20min。噴射作業(yè)分片進(jìn)行，按照先邊墻后拱腳，最后噴射拱頂?shù)捻樞蚴﹪?。噴前先找平受噴面的凹處，再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動(dòng)，力求噴出的砼層面平順光滑。

4.5臨時(shí)支護(hù)措施

根據(jù)圍巖監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的體現(xiàn)，如發(fā)現(xiàn)隧道初支收斂變化增大，及時(shí)采取增設(shè)臨時(shí)護(hù)拱及臨時(shí)仰拱進(jìn)行支撐。

5.復(fù)合式襯砌

隧道襯砌采用12m長(zhǎng)穿行式全斷面液壓襯砌臺(tái)車，砼由洞外拌合站按配比生產(chǎn)砼，由砼輸送車運(yùn)至灌注地點(diǎn)，由砼輸送泵泵送砼入模，插入式振搗器人工搗固。砼兩側(cè)對(duì)稱灌注，兩側(cè)灌注高差不超過(guò)1m。砼灌注過(guò)程中注意振搗，防止過(guò)振或漏振。封頂由封頂口倒退逐一泵送砼，以確保拱頂砼回填密實(shí)，預(yù)埋注漿管。砼灌注完成后，按規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)生。防水板鋪設(shè)的施工程序流程：施工準(zhǔn)備→設(shè)盲溝、固定復(fù)合式防水板→焊接防水板搭接縫→質(zhì)量檢查→移動(dòng)作業(yè)架→下一循環(huán)。

6.施工監(jiān)控量測(cè)

6.1進(jìn)、出口地表沉降觀測(cè)

監(jiān)控點(diǎn)布置按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布設(shè)。

注意事項(xiàng)：

布置測(cè)點(diǎn)時(shí)注意在位移量較大的地段將測(cè)點(diǎn)適當(dāng)加密布置；地表量測(cè)與地下洞室監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行，便于資料的相關(guān)分析；找出位移-時(shí)間回歸曲線，求出最終凈空位移量；量測(cè)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果全部納入竣工資料，備查。

6.2全斷面施工法監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控點(diǎn)布置按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求布設(shè)，詳見(jiàn)上下臺(tái)階施工法監(jiān)控量測(cè)部分內(nèi)容。

7.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)控制，中鐵十九局集團(tuán)六公司施工的拴馬嶺隧道施工合格率100%，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。