淺析隧道洞口段基礎(chǔ)加固施工措施

王春才

摘要：目前浙江省內(nèi)沿江及沿海公路工程隧道洞口段與路基銜接處地層多是第四系及中生界，地質(zhì)復(fù)雜，但對(duì)洞口段復(fù)雜地層施工措施不夠明確，施工規(guī)范也僅簡(jiǎn)單闡述了洞口的施工原則。文章論述了洞口段明洞地層基礎(chǔ)處理施工措施比較和施工安全具有重要作用。采取有效的施工方法，對(duì)確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：公路隧道洞口 隧道施工 基礎(chǔ)處理 施工措施比較 施工安全

41省道永嘉沙頭至上塘段改建工程主線(xiàn)起點(diǎn)為九丈村，起始樁號(hào)為K0+000，經(jīng)渠口鄉(xiāng)霞川村、福利村，穿鄭家山隧道至沙頭鎮(zhèn)石埠村、陽(yáng)岙村、洞岙村和上塘鎮(zhèn)敬仁村、陳岙村、河底村、寺前村、石介下村，終點(diǎn)位于上塘鎮(zhèn)區(qū)鵝浦橋，樁號(hào)K15+062.956，接已改建41省道永喜上塘城區(qū)段，路線(xiàn)全長(zhǎng)15.03公里。鄭家山隧道全長(zhǎng)1500m，左線(xiàn)出口洞口段位于石埠村山腰處，洞口段明洞樁號(hào)為ZK5+415～ZK5+420，在施工圖設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告中勘察資料勘探資料顯示為⑤2層（含粉質(zhì)黏土碎石Q3+2el+dl）、⑥2層（強(qiáng)風(fēng)化晶屑凝灰?guī)rJ3j）、⑥3層（中風(fēng)化晶屑凝灰?guī)rJ3j）、⑥4層（微風(fēng)化晶屑凝灰?guī)rJ3j），每層厚度3-5m。見(jiàn)圖1。

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1 施工過(guò)程及方案比較

隧道開(kāi)挖至100m開(kāi)始施工仰供混凝土，明洞基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)候出露地質(zhì)分別為第四系上-中更新統(tǒng)系殘坡積層（Q3+2el+dl），經(jīng)地質(zhì)部門(mén)重新鉆探后確認(rèn)，基礎(chǔ)依次為第四系上-中更新統(tǒng)系殘坡積層（Q3+2el+dl），厚度為30-100cm，③2層（含粉質(zhì)黏土卵石Q4al+m），厚度100-200cm、⑥3層（中風(fēng)化晶屑凝灰?guī)rJ3j），厚度200-500cm，⑥4層（微風(fēng)化晶屑凝灰?guī)rJ3j）。經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理及業(yè)主等有關(guān)部門(mén)查看后擬采用2個(gè)方案進(jìn)行處理，第一方案，C15混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)開(kāi)挖至中風(fēng)化1m，由于地層結(jié)構(gòu)為順坡，基礎(chǔ)開(kāi)挖至呈水平狀態(tài)，以保證明洞穩(wěn)定要求。第二方案為開(kāi)挖至中風(fēng)化巖石表層，打設(shè)φ108×6鋼花管并注漿，鋼花管長(zhǎng)度4-7m，間距1m×1m，入微風(fēng)化巖石2m再澆筑混凝土基礎(chǔ)至仰供底層。經(jīng)對(duì)2個(gè)方案比較，方案1造價(jià)低，施工工期長(zhǎng)，不利洞口安全，方案2造價(jià)較高，施工工期短，有利于洞口安全，結(jié)合工程實(shí)際情況，經(jīng)比較分析后確定采用第二方案。

2 施工方法

2.1 鋼花管施工工藝如圖2。

2.2 施工方法

2.2.1 基坑開(kāi)挖。鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)檢修好后立即采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)間盡可能縮短，開(kāi)挖時(shí)觀察隧道洞門(mén)處變形情況?？s短基坑的暴露時(shí)間，保證洞口穩(wěn)定。

2.2.2 測(cè)量放線(xiàn)。基坑開(kāi)挖完成后，利用人工清理多余土石方后，測(cè)量放線(xiàn)，測(cè)放鉆孔位置，并用白灰標(biāo)記。

2.2.3 安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向垂直，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線(xiàn)、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線(xiàn)與孔口管軸線(xiàn)相吻合。

2.2.4 鉆孔及清孔驗(yàn)收。為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ125mm。鉆機(jī)采用DK-300型鉆機(jī)鉆孔，鉆機(jī)開(kāi)鉆時(shí)，應(yīng)低速低壓，根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)處理鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的事故。認(rèn)真作好鉆進(jìn)過(guò)程的原始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為鋼花管長(zhǎng)度的參考資料。用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行反復(fù)掃孔，清除浮渣，確?？讖讲恍∮?25mm、孔深不小于設(shè)計(jì)要求，防止堵孔。用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。

2.2.5 安裝鋼護(hù)管。鋼管四周鉆設(shè)孔徑10～16mm注漿孔（靠孔口1m處不鉆孔），孔間距15cm，呈梅花型布置。管頭焊成圓錐形，便于入孔。鋼花管頂進(jìn)采用挖掘機(jī)壓入孔底。接長(zhǎng)鋼管應(yīng)滿(mǎn)足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開(kāi)。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開(kāi)1m。

2.2.6 鋼筋籠安裝。導(dǎo)管插入后立即清孔，再插入鋼筋籠后注漿。鋼筋籠由四根Φ18主筋和固定環(huán)組成。固定環(huán)采用Φ38鋼管，壁厚4mm，長(zhǎng)度為10cm，固定環(huán)間距為50cm。

2.2.7 注漿。安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠清孔后即對(duì)孔內(nèi)注漿，漿液由ZJ-400高速制漿機(jī)拌制。

①注漿材料：注漿材料為水泥漿，水灰比為0.8：1，必要時(shí)摻入速凝劑。單根花紋管注漿量按照下公式計(jì)算：Q=π*Rk*L*η。式中Q為注漿量；Rk=0.6Lo，Lo為注漿鋼花管中至中的距離；L為鋼花管長(zhǎng)度；η為圍巖孔隙率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件該值取40%。②采用注漿機(jī)將水泥漿注入鋼花管內(nèi)，初壓0.5～2.0MPa，終壓2MPa，注漿采用雙控，即注漿量和注漿壓力，當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量80%以上并進(jìn)漿速度緩慢，注漿壓力達(dá)到終壓2.0MPa并持續(xù)10分鐘能夠既可停漿。注漿結(jié)束后用M5水泥砂漿封堵預(yù)留止?jié){段。③鋼管注漿采用雙孔注漿，一孔為注漿孔，一孔為透氣孔，透氣孔深入鋼管底部，以排出孔內(nèi)積水和空氣，當(dāng)透氣孔流出與注漿孔相同濃度的漿液時(shí)，方可關(guān)閉透氣孔。注漿時(shí)先灌注“單”號(hào)孔，再灌注“雙”號(hào)孔。

注漿量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周?chē)鷰r體與鋼管周?chē)紫冻涮铒枬M(mǎn)。

2.2.8 基礎(chǔ)混凝土澆筑。鋼花管注漿全部施工完成后，盡快組織基礎(chǔ)混凝土施工，經(jīng)測(cè)量放線(xiàn)邊線(xiàn)位置，利用20cm膠合板進(jìn)行立模加固，泵送混凝土澆筑。

2.2.9 鉆孔質(zhì)量控制。①鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制垂直，以保證孔口的孔向正確。②鉆桿晃動(dòng)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低鉆速，防止因擴(kuò)孔而造成塌孔。③鉆進(jìn)結(jié)束后應(yīng)對(duì)孔深進(jìn)行量測(cè)。④孔位偏差不超過(guò)±50mm，孔深偏差不超過(guò)±50mm。鉆頭的直徑大于鋼管直徑小于孔口管直徑。

2.2.10 注漿質(zhì)量控制。①?lài)?yán)格按照設(shè)計(jì)配合比配制漿液。②攪拌漿液應(yīng)隨施工不間斷進(jìn)行。③嚴(yán)格保證持壓時(shí)間。④注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中途不得間斷。⑤施工前對(duì)各孔位進(jìn)行編號(hào)，認(rèn)真作好注漿記錄。

3 結(jié)語(yǔ)

由上述可知，在不利于明洞基礎(chǔ)開(kāi)挖條件下，利用鋼花管+擴(kuò)大基礎(chǔ)加固明洞基礎(chǔ)，使明洞與基巖形成整體，對(duì)提高基礎(chǔ)承載力，改善地質(zhì)可發(fā)揮獨(dú)特作用。對(duì)運(yùn)行期間避免 洞口“跳車(chē)”，提高行車(chē)安全，對(duì)公路高效運(yùn)營(yíng)有著現(xiàn)實(shí)意義。

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