隧道淺埋段明洞回填暗挖施工技術(shù)

謝時(shí)會

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

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隧道淺埋段明洞回填暗挖施工技術(shù)

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文章以實(shí)際工程為例，從回填、注漿、支護(hù)及測量監(jiān)管等方面，介紹了隧道明洞回填暗挖施工技術(shù)及其工藝流程，并闡述了該工程采用先回填、后注漿施工工序所取得的施工效果。

隧道淺埋段；明洞回填；暗挖施工；施工技術(shù)

0 引言

在隧道工程施工過程中，淺埋段明洞回填暗挖是一個非常重要的施工環(huán)節(jié)，對工程質(zhì)量有比較大的影響。在公路隧道施工過程中，受城市建設(shè)和地方規(guī)劃等因素的影響，導(dǎo)致明洞受力復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過程中需要考慮的因素也非常多，需要分別從明洞結(jié)構(gòu)選型、荷載組合、襯砌受力等方面對施工進(jìn)行控制。

1 工程概況

某公路隧道總施工長度為1 856 m，設(shè)計(jì)使用明挖法明洞襯砌施工，完成施工后對明洞進(jìn)行回填，地表做排水溝，并使用骨架護(hù)坡漿襯砌的方法對邊坡坡面進(jìn)行防護(hù)。該地段為隧道所處地區(qū)，地勢險(xiǎn)峻，隧道表層為碎石亞黏土層和坡積碎石層。隧道出洞位置為垂直坡面，垂直坡面的高度為15 m，隧道出洞口需要從25 m溝底穿過，線路順著左側(cè)山坡偏山走向，右側(cè)隧道半露半埋，隧道最小埋設(shè)深度為-2.2 m。

2 選擇隧道明洞施工方法

隧道右線的左邊位置存在一條水溝，水溝與隧道在K16+735的位置交匯，該隧道的埋藏深度達(dá)到2.5 m左右，詳細(xì)情況如圖1所示。該路段的圍巖呈現(xiàn)出松散狀，且節(jié)理發(fā)育良好，含水量比較充足，隸屬強(qiáng)風(fēng)化巖層的范疇。該圍巖的承載力比較差，所以在隧道施工時(shí)，一定要積極采取有效策略，防止塌方。

圖1 隧道縱斷面示意圖

結(jié)合工程的現(xiàn)實(shí)狀況，在施工的過程中一定要將安全放在首要位置。分析過去隧道施工的成功經(jīng)驗(yàn)，比較原設(shè)計(jì)的暗挖和明挖技術(shù)不難發(fā)現(xiàn)：暗挖法的施工技術(shù)相對比較復(fù)雜，但是不會受到場地的制約，對隧洞的挖掘進(jìn)度沒有太大的影響，結(jié)構(gòu)受力較輕，但是對于注漿和回填的要求卻比較高，施工造價(jià)低。明挖法的施工技術(shù)比較嫻熟，挖掘的數(shù)量比較龐大，只能是在開闊場地進(jìn)行施工，具有可靠的施工安全性，但是施工造價(jià)成本比較高，施工工期比較長。經(jīng)過認(rèn)真地分析和對比，使用明洞回填暗挖法比較合適[1]。由于該隧道拱頂高出地表的位置正好位于暗洞位置，因此一定要保證結(jié)構(gòu)的安全性。在施工時(shí)，先將山體的表面清理干凈，設(shè)置擋土墻在峽谷加固區(qū)域的最低點(diǎn)，采取分層回填壓實(shí)的辦法，接著將注漿管打入并進(jìn)行注漿施工，這樣可以使圍巖的穩(wěn)固性得到明顯提高，使其構(gòu)成了一個完整的整體。具體情況如圖2所示。

圖2 加固隧道右線明洞暗進(jìn)段示意圖(cm)

3 施工程序以及施工技術(shù)

3.1 施工程序

排除積水→處理地表→砌筑擋土墻→分層回填→鋪設(shè)注漿管并進(jìn)行注漿施工→邊溝砌筑→超前小導(dǎo)管施工→隧道主體挖掘(臺階法)→首次支護(hù)處理→測量→仰拱施工→砌筑隧道。

3.2 施工技術(shù)

3.2.1 淺埋段回填施工

隧道斷面面積比較大，高度可達(dá)到10 m，寬度可達(dá)到13 m。為了使隧洞挖掘的安全性得到不斷提高，K16+720～K16+750段隧道與水溝相交于K16+735的位置，兩側(cè)各延長十幾米，并通過回填加固施工進(jìn)行處理。地面測量定位完成以后，將所有的積水排除干凈。山體表面的腐殖質(zhì)和植被被清理干凈后，在山體表面進(jìn)行臺階挖掘施工，每一層臺階的高度為30 cm，寬度保持在2 m左右，同時(shí)挖掘橫坡進(jìn)行保護(hù)，這樣就可以使山體圍巖注漿與回填使用水泥穩(wěn)定碎石實(shí)現(xiàn)有機(jī)的融合。

將9%的水泥摻加到穩(wěn)定性較好的碎石土中，并進(jìn)行分層回填夯實(shí)施工。底層使用8 mm的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行拉結(jié)處理，鋼筋網(wǎng)的有效搭接長度為一個網(wǎng)格的長度，并使用焊接的辦法進(jìn)行處理[2]。使用打夯機(jī)來對回填的水泥碎石土進(jìn)行夯實(shí)處理，壓實(shí)度一定要保持在97%以上，拱部的回填高度一定要保持在4 m以上，回填結(jié)束以后，使用20 cm×20 cm的鋼筋網(wǎng)對其上部進(jìn)行覆蓋，最后使用C25噴射混凝土將表面鋼筋網(wǎng)覆蓋好，混凝土的噴射厚度要保持在20 cm以上。

3.2.2 注漿

(1)加工注漿管，注漿鋼管的主要材料為熱軋無縫鋼管，詳細(xì)情況見如圖3所示。在注漿鋼管管身上鉆8 mm的孔眼，有效間距保持在300 mm左右，孔眼按照梅花形交錯鋪設(shè)，這樣可以使注漿的滲透力得到不斷提高，錐型管頭比較方便施工。使用15 cm長的絲扣進(jìn)行管與管之間的連接，這樣可以確保接頭的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。在所有的鋼管尾部都焊接了厚度為2 cm的鋼板當(dāng)作止?jié){板，這樣可以確保加壓后的漿液不會溢出，在止?jié){板的中間鉆設(shè)2 cm的螺紋孔眼，可以方便注漿施工。

圖3 注漿管示意圖(cm)

(2)對注漿鋼管進(jìn)行鉆孔處理。①依據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，注漿孔的有效間距要保持在2 m左右，做好測量放樣工作，同時(shí)將鋼管的具體位置標(biāo)識好。②做好鉆機(jī)定位和移動工作。③使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆入到巖土層的深度，一定要在鋼管位置上標(biāo)記清楚。④鋼管一定要按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行制作，并將其放入到洞孔中，使用厚壁管箍進(jìn)行箍緊，管箍的長度為15 cm，需要輕輕地將鋼管打入到巖土里。⑤鋼管鉆入施工結(jié)束以后，對其他孔眼進(jìn)行施工。使用水泥將洞孔四周和鋼管口封堵好。

(3)鋼管注漿施工。鋼管安裝完成以后，需要將雙液注漿注入其中，借助漿液的滲漏力，使水泥穩(wěn)定碎石和巖體四周實(shí)現(xiàn)二次加固處理，將圍巖中出現(xiàn)的滲透水圍堵住。這樣可以使鋼管的剛度得到不斷的提高，使超前支護(hù)的作用得到較好的發(fā)揮。在進(jìn)行注漿施工時(shí)，一定要按照以下方法來進(jìn)行。①控制好注漿配合比。在進(jìn)行施工時(shí)，水玻璃與水泥漿的比例要控制在0.5∶1，水泥漿的最佳水灰比值為1∶1。②將注漿壓力控制好。鋼管注漿完成情況受注漿壓力的直接影響，注漿結(jié)束時(shí)，注漿壓力會不斷提升，慢慢接近設(shè)計(jì)的壓力值。③注漿施工。鋼管安裝完成后，圍巖壁和鋼管之間使用木楔進(jìn)行擠緊，剩余的空隙使用錨固劑封實(shí)。在進(jìn)行注漿的過程中，注漿速度要按照先快后慢的順序進(jìn)行。使用管接器來將注漿泵和止?jié){板連接在一起，制作管接器時(shí)，需要使用閘閥和鍍鋅管來進(jìn)行制作，將鍍鋅管的兩端進(jìn)行絲扣處理。

3.2.3 隧洞內(nèi)挖掘與支護(hù)

使用臺階法預(yù)留核心土的方法來對隧道進(jìn)行挖掘，這主要是因?yàn)閲鷰r的承載能力比較差，且長時(shí)間受山體水的侵蝕，這樣可以較好地控制圍巖的松動，使拱部大面積塌方的情況得到有效控制。每一次的挖掘距離要保持在50 cm左右，采取人工施工的辦法來對挖掘線邊緣進(jìn)行處理，將超挖的情況控制好，避免塌方事故。

隧洞挖掘時(shí)，使用超前小導(dǎo)管進(jìn)行施工，初期的主要支護(hù)形式為錨噴掛網(wǎng)加鋼支撐。打設(shè)超前小導(dǎo)管支護(hù)的位置為K16+720段，這樣就可以形成良好的超前支護(hù)，使回填頂部的塌方事故得到有效控制。使用有孔鋼花管來制作超前小導(dǎo)管，并使用風(fēng)槍將其打入其中，小導(dǎo)管的總長度為5 m左右，拱部的有效間距為30 cm，每一環(huán)的打設(shè)間隔為3 m。

3.2.4 測量監(jiān)管

指導(dǎo)洞室挖掘的有效辦法就是以地表沉降控制的數(shù)據(jù)為依據(jù)。在位于K16+720～K16+750段，設(shè)置三個地表沉降觀測點(diǎn)，有效距離為5 m。洞內(nèi)挖掘接近加固里程段時(shí)，在挖掘和支護(hù)時(shí)，一定要對四周的收斂情況和拱頂?shù)某两登闆r進(jìn)行認(rèn)真分析，及時(shí)掌握支護(hù)和圍巖的動態(tài)信息，這樣可以方便指導(dǎo)洞內(nèi)施工，確保加固段的施工更加安全可靠。

3.2.5 砌筑隧洞身混凝土

該隧道使用的是錨桿超前支護(hù)和小管棚超前支護(hù)的辦法，這主要是因?yàn)閹r層較差，且埋藏比較淺，隧道挖掘結(jié)束以后進(jìn)行支護(hù)時(shí)，使用鋼格柵、網(wǎng)、錨和噴聯(lián)合支護(hù)的策略，沒有發(fā)生塌方事故，經(jīng)過認(rèn)真檢驗(yàn)以后，地面下沉、隧道四周收斂位移以及拱頂下沉都符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

(1)錨桿超前支護(hù)。與小管棚支護(hù)相結(jié)合，使用的錨桿類型為φ22的沙漿錨桿，有效距離為0.5m，長度在4m以內(nèi)。

(2)小管棚超前支護(hù)。在隧道挖掘以前，在拱部輪廓線外面10cm的地方將小管棚打入，其直徑為60cm、長度為6m，有效距離為1m。同時(shí)將水玻璃漿液注入其中，使圍巖的自穩(wěn)能力得到明顯提高。

(3)鋼格柵支撐。先進(jìn)行有效支護(hù)，在隧道挖掘0.5m以后加設(shè)鋼格柵在輪廓線以外，鋼格柵之間使用φ22鋼筋進(jìn)行連接，間隔距離為1m。

(4)網(wǎng)、錨、噴聯(lián)合支護(hù)。使用φ22沙漿錨桿來當(dāng)做環(huán)向錨桿，有效間隔距離為0.5m。鋼格柵與縱向間距的有效距離為0.5m，按照梅花形進(jìn)行鋪設(shè)，增加鎖腳錨桿在鋼格柵拱腳處。噴射厚度為25cm的C20混凝土，噴射的層數(shù)為兩層，首次挖掘結(jié)束以后噴射厚混凝土5cm，第二次噴射在鋼格柵架設(shè)完成以后進(jìn)行施工。襯砌混凝土?xí)r，使用全斷面整體式襯砌的辦法。襯砌混凝土前先對仰拱進(jìn)行施工，襯砌厚度為60cm的C25混凝土，使用鋼筋來連接襯砌邊墻和仰拱，用于連接的鋼筋長度為60cm，有效間距為20cm，按照梅花型進(jìn)行布置。襯砌時(shí)使用曲邊墻的辦法進(jìn)行施工，這樣就可以與仰拱構(gòu)成封閉的環(huán)形[3]。對安裝臺車的模板尺寸、軸線位置以及標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真檢查以后，使用輸送泵來對混凝土進(jìn)行灌注，兩側(cè)的邊墻一定要對稱。

4 結(jié)語

綜上所述，本工程使用先回填、后注漿的方式進(jìn)行施工，可以先使隧道頂部產(chǎn)生一層厚度比較大，并且具有良好承載力的覆蓋層，然后再按照隧道暗挖的施工工藝進(jìn)行施工，保證了工程的施工質(zhì)量，具有一定的借鑒參考價(jià)值。

[1]李學(xué)東，程久勝，馬來秋，等.朱家?guī)r隧道特大型溶洞處治方案探討[J].中外公路2007，27(5)：179-183.

[2]蔡俊華.山區(qū)高速公路隧道特大涌水病害治理[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2009(8)：50-52.

[3]謝銜光，陳廣勛，黃德川.化解復(fù)雜巖溶隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2009(9)：73-77.

Tunnelling Construction Technology for Open-cut Backfilling of Tunnel Shallow-buried Section

XIE Shi-hui

(Guizhou Bridge Construction Group Co.，Ltd.，Guiyang，Guizhou，550000)

With the actual project as the example，and from the aspects such as backfill，grouting，support and measurement monitoring，this article introduced the open-cut backfill tunneling construction technology of this tunnel as well as its processes，and described the construction effect obtained in this project by using the construction process of backfill first and then grouting.

Tunnel shallow-buried section；Open-cut backfill；Tunnelling construction；Construction tec-hnology

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.10.016

1673-4874(2016)10-0057-04

2016-09-05

謝時(shí)會(1976—)，高級工程師，研究方向：公路建設(shè)。