小凈距黃土隧道施工技術(shù)

李亮賓

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030400)

小凈距黃土隧道施工技術(shù)

李亮賓

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030400)

以山西省呂梁地區(qū)某淺埋黃土隧道為背景，結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，探討小凈距黃土隧道的施工技術(shù)。

小凈距；黃土隧道；施工方案；技術(shù)措施

1 工程概況

山西省呂梁地區(qū)某小凈距隧道，隧址區(qū)位于黃土丘陵區(qū)，地表形態(tài)表現(xiàn)為黃土梁峁?fàn)睿匦纹鸱?，沖溝發(fā)育，坡度陡立。海拔高程介于1 033～1 141 m,相對(duì)高差108.8 m。隧道圍巖主要為離石組黃土，巖性為粉土﹑粉質(zhì)粘土，堅(jiān)硬～硬塑狀態(tài)，具垂直節(jié)理，塊狀整體結(jié)構(gòu)。左右線均長(zhǎng)325 m，屬短隧道，凈寬10.25 m，限高5 m，兩洞內(nèi)側(cè)邊線間距4.3～9.6 m。隧道洞身圍巖類別為V級(jí)、IV級(jí)。

2 施工方案的確定

本隧道屬于黃土隧道，洞口段黃土陡坡，發(fā)育垂直節(jié)理，洞口開挖易發(fā)生坍塌,邊坡穩(wěn)定性較差，V級(jí)段采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，IV級(jí)段采用分臺(tái)階環(huán)形預(yù)留核心土法施工，隧道施工采用新奧法原理，進(jìn)行信息化施工組織設(shè)計(jì)，施工中遵循“管超前、預(yù)注漿、短進(jìn)尺、快支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則，施工中初期支護(hù)及早封閉成環(huán)，二次襯砌根據(jù)監(jiān)控量測(cè)沉降量的大小進(jìn)行施工，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。

3 小凈距黃土隧道施工技術(shù)

3.1 洞口截排水系統(tǒng)

開挖前先完成洞頂截水溝及周邊排水工程。截水溝按設(shè)計(jì)斷面施工，距離邊仰坡坡頂線不小于5 m。開挖后及時(shí)砌筑漿砌片石，若在開挖邊仰坡前不能完成砌筑工作，可先素噴5 cm左右素混凝土作為臨時(shí)排水溝。

3.2 邊仰坡開挖防護(hù)

洞口邊仰坡施工盡量減少對(duì)洞口山體的擾動(dòng)，采用“寬平臺(tái)，陡邊坡”的方案，每8 m為一個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階寬度2～3 m，仰坡坡率為1∶0.5，采用機(jī)械配合人工的方式進(jìn)行，從最高一級(jí)邊坡開始開挖，人工修整坡面。邊仰坡防護(hù)緊跟開挖進(jìn)行，開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)，避免因防護(hù)不及時(shí)產(chǎn)生邊仰坡滑塌，采用打錨桿掛網(wǎng)噴混凝土防護(hù)。對(duì)落水洞進(jìn)行排查處理，每個(gè)落水洞分層夯填6%灰土，頂層采用50 cm厚漿砌片石封口，確保回填的密實(shí)度及封口的質(zhì)量

3.3 開挖管棚鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)

開挖前先將洞口路塹段兩側(cè)邊坡按設(shè)計(jì)的坡度防護(hù)。隧道拱頂以上按設(shè)計(jì)的坡度進(jìn)行防護(hù)，開挖至拱頂下1.5 m位置預(yù)留一平臺(tái)作為管棚施作工作平臺(tái)。

3.4 掏槽開挖管棚導(dǎo)向墻位置

開挖前根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)預(yù)留沉降量的要求，放出開挖輪廓線，對(duì)導(dǎo)向架安設(shè)部位進(jìn)行掏槽開挖。土槽開挖采用人工開挖風(fēng)鎬輔助的方式進(jìn)行。清除套拱段上斷面土方，在套拱結(jié)束段留中部3 m(長(zhǎng))×4 m(寬)的核心土體以抵抗掌子面的土體壓力。

3.5 施工管棚導(dǎo)向墻

按設(shè)計(jì)圖加工管棚導(dǎo)向架，導(dǎo)向架寬2 m。初期只安裝導(dǎo)向架拱部范圍，其余邊墻部位待進(jìn)洞后下臺(tái)階施工時(shí)再施工。管棚導(dǎo)向架在明洞2 m范圍內(nèi)安裝，拱腳部位每側(cè)向下斜插打入4根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用φ42注漿鋼管，L=3 m，尾端與導(dǎo)向架鋼筋焊接。導(dǎo)向架安裝完成檢查位置、尺寸、導(dǎo)向管仰角等，無誤后澆筑C25混凝土導(dǎo)向墻。拱部導(dǎo)向墻澆筑時(shí)增設(shè)30～60 cm寬大拱腳，防止導(dǎo)向墻下沉。

3.6 長(zhǎng)管棚施工

采用水平地質(zhì)鉆機(jī)，沿導(dǎo)管進(jìn)行鉆孔，鉆孔過程中利用全站儀控制孔的傾斜度。長(zhǎng)管棚采用Φ108熱軋無縫鋼管，壁厚6 mm，環(huán)向間距40 cm，管節(jié)長(zhǎng)度為9 m，采用絲扣相接，接頭相互錯(cuò)開，管棚長(zhǎng)度為22 m。管棚頂?shù)轿缓?，鋼管與導(dǎo)向管之間用速凝水泥堵塞嚴(yán)密，以防注漿時(shí)漿液冒出。

3.7 單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

(1)先行導(dǎo)坑超前支護(hù)：開挖前先進(jìn)行超前支護(hù)，打入Φ42的超前小導(dǎo)管，超前小導(dǎo)管雙排打入，外插角分別為10°，15°，每根導(dǎo)管長(zhǎng)5.0 m，環(huán)向間距40 cm,縱向排距142 cm。

(3)另一側(cè)開挖、支護(hù)：右側(cè)導(dǎo)洞在左側(cè)先行導(dǎo)洞完成后進(jìn)行，開挖、支護(hù)方式與左側(cè)導(dǎo)洞相似，作中壁臨時(shí)支護(hù)，穩(wěn)定圍巖。

(4)導(dǎo)坑下臺(tái)階的開挖支護(hù)：下導(dǎo)坑開挖時(shí)工字鋼必須連接牢固，保證垂直度，嚴(yán)禁傾斜。中側(cè)壁工字鋼的安裝嚴(yán)格，要求鋼板的連接及垂直度。

(5)中壁拆除及仰拱施工：在CD法中的一個(gè)關(guān)鍵問題是拆除中壁，側(cè)壁拆除時(shí)間應(yīng)在全斷面成環(huán)并各部位下沉充分穩(wěn)定后，才能拆除。如果沉降收斂一直在變化，那么在初支侵限二襯前(預(yù)留沉降30 cm)，應(yīng)及時(shí)澆注二襯。

(6)側(cè)壁與中壁墻支護(hù)聯(lián)結(jié)工藝：側(cè)墻鋼拱架與中壁墻鋼拱架聯(lián)結(jié)成整體，防止受力變形。在中間鋼拱架連接處設(shè)深孔錨桿4根,錨桿長(zhǎng)度4 m,錨桿外露部與鋼拱架焊接牢固,然后噴混凝土封閉。中隔壁工字鋼與主洞工字鋼連接采用200×260×14的鋼板對(duì)接，對(duì)接后螺母連接，連接部位用焊接加強(qiáng)。

3.8 IV級(jí)圍巖的開挖

(1)工序Ⅰ。上臺(tái)階開挖：在上臺(tái)階開挖前，沿隧道縱向開挖輪廓線布￠42注漿小導(dǎo)管小導(dǎo)管注漿完成后進(jìn)行上臺(tái)階開挖。以機(jī)械開挖為主，人工配合清理。用挖機(jī)先挖左側(cè)部，再挖右側(cè)部，最后挖中部。采用人工修邊，以達(dá)到設(shè)計(jì)開挖線。

(2)上臺(tái)階支護(hù)。鋼架先在洞外放大樣檢查，輪廓線與大樣吻合無誤且加工質(zhì)量符合要求的拱架才能運(yùn)入洞內(nèi)安裝。上臺(tái)階鋼架安裝前必須對(duì)所架設(shè)鋼架的里程點(diǎn)樁位進(jìn)行施工測(cè)量放點(diǎn)，左右側(cè)分別測(cè)出鋼架拱腳的具體位置，以保證其安裝的精度符合設(shè)計(jì)輪廓的要求，同時(shí)應(yīng)清除底部腳下的廢碴及其它雜物，超挖處邊墻腳鋼板采用預(yù)制混凝土墊塊或鋼板作為墊塊，以保證鋼架落在牢固穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，避免下沉。上臺(tái)階鋼架采用兩節(jié)工字鋼連接，安裝時(shí)各節(jié)鋼架連接板以螺栓連接擰緊，鋼架間按設(shè)計(jì)用Φ22連接筋縱向搭焊牢固，連接筋環(huán)向間距100 cm，鋼架還應(yīng)與設(shè)計(jì)環(huán)向錨桿的尾部焊接牢固。

(3)工序Ⅱ。下臺(tái)階開挖支護(hù)：下臺(tái)階與上臺(tái)階距離7～10 m。開挖時(shí)兩側(cè)錯(cuò)開施工，左右側(cè)臺(tái)階至少錯(cuò)開3～5 m，絕對(duì)禁止對(duì)稱開挖，以防止拱部整體或局部下沉。下臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺與上臺(tái)階相同。

(4)工序Ⅲ。仰拱開挖支護(hù)： 仰拱與邊墻初支距離一般不超過10 m。仰拱開挖前先測(cè)出仰拱開挖的深度，并標(biāo)示在左右邊墻上，按設(shè)計(jì)尺寸挖機(jī)開挖，每循環(huán)進(jìn)尺不大于兩榀工字鋼間距，洞口段每循環(huán)進(jìn)尺為一榀工字鋼的距離。開挖時(shí)嚴(yán)禁超深開挖，開挖到距離設(shè)計(jì)深度10～20 cm時(shí)采用人工修出仰拱弧線，以避免超深后采用混凝土回填。

4 監(jiān)控量測(cè)

施工時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，通過現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)掌握初期支護(hù)的下沉量及收斂，做到提前掌握數(shù)據(jù)的變化以及拱架、錨桿的受力情況，起到指導(dǎo)施工生產(chǎn)的作用。

5 結(jié)束語

此項(xiàng)目隧道土體結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性較差，洞口段沖溝多，埋深淺，土質(zhì)疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，施工時(shí)極易掉土、坍塌。洞口段采取了單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，左右洞錯(cuò)開距離控制在50 m以上，對(duì)工序、支護(hù)的間隔和順序進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，以及通過長(zhǎng)管棚、小導(dǎo)管等輔助施工措施，安全的進(jìn)行了洞口小凈距段的施工，使順利過段到深埋段，為后續(xù)施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

2017-04-28

李亮賓(1980-)，男，工程師，研究方向：路橋工程。

U457

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：1008-3383(2017)07-0155-02