沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)研究

王 磊

(中鐵十局集團(tuán)西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

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沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)研究

王 磊

(中鐵十局集團(tuán)西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

結(jié)合在建的青海S102線靜房隧道工程實(shí)例，分析了穿越沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下隧道施工中存在的問題，論述了該地質(zhì)情況下施工技術(shù)及控制要點(diǎn)，為同類型隧道施工提供參考和借鑒。

沼澤地質(zhì)，隧道，施工技術(shù)，注漿加固，承載力

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路工程設(shè)計(jì)中，對線路的優(yōu)化以及行車舒適性的要求越來越高，作為公路主要結(jié)構(gòu)形式的隧道在公路工程中所占的比例也越來越大，隨之而來的，隧道施工的地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜多變，施工難度進(jìn)一步提高。本文以在建的青海S102線大湟平公路靜房隧道工程為例，從施工工藝及質(zhì)量、安全控制等進(jìn)行論述分析，以便為青海省內(nèi)常見的沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下的隧道施工提供參考和借鑒。

1 工程簡介

靜房隧道位于青海省西寧市湟中縣境內(nèi)，平均海拔2 800 m，是青海S102線大湟平公路重點(diǎn)的控制性工程。隧道全長1 450 m，設(shè)計(jì)勘察均為Ⅴ級圍巖，以泥質(zhì)砂巖為主，局部夾雜砂礫層。隧道進(jìn)口K143+230～K143+330位于水草沼澤地段，表層覆蓋粉質(zhì)粘土、土體含水量45%左右，下層為淤泥質(zhì)土，土體呈流塑狀，自穩(wěn)性極差，在施工中存在變形沉降量大、滲漏水、掉拱、失穩(wěn)塌方、襯砌基礎(chǔ)承載力薄弱等風(fēng)險(xiǎn)，施工難度極大。

2016年3月4日～5日，正在施工的靜房隧道進(jìn)口拱頂日沉降值達(dá)到12 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)警值不小于5 mm/d,采用CD法進(jìn)行施工的左側(cè)導(dǎo)坑掌子面K143+255處，因土體自穩(wěn)性差，加之導(dǎo)坑開挖高度較高，拱部掉塊和掌子面腹部土體流塌、失穩(wěn)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，為確保施工安全，對掌子面進(jìn)行封閉后，暫停了掌子面施工。從現(xiàn)場情況分析，隧道進(jìn)口段正好位于低洼山谷區(qū)域，表層多為沖積松散土，因降水豐沛，常年匯集于此，形成水草沼澤地段，土體呈飽水淤泥狀，自穩(wěn)性差，亦不能承重，造成隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，沉降現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 施工技術(shù)方案

針對現(xiàn)場實(shí)際情況，施工單位邀請了多位專家到現(xiàn)場指導(dǎo)施工。通過對現(xiàn)場實(shí)地勘察，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，專家一致認(rèn)為：靜房隧道進(jìn)口段位于低洼水草地段，補(bǔ)給水源豐富，土體飽水，按照正常的施工方案，無法確保施工安全及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對該段隧道處理應(yīng)該本著“分段降水、超前注漿加固、強(qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)基礎(chǔ)承載力、穩(wěn)步推進(jìn)、確保安全”的原則，具體措施如下：

1)集中、分段降水。在洞外設(shè)置深孔降水井，孔徑30 cm～50 cm，深度以達(dá)到下部隔水層為宜，降水井的布置按照10 m間距，布設(shè)在隧道周邊，形成整體降水效果；洞內(nèi)分段設(shè)置集水井，集水井井底低于隧道仰拱開挖線2 m，進(jìn)一步降低土體含水量，提高土體穩(wěn)定性，確保施工安全。

2)雙排交叉超前導(dǎo)管注漿加固。因土體自穩(wěn)性差，開挖過程中拱部失穩(wěn)垮塌現(xiàn)象嚴(yán)重，常規(guī)超前支護(hù)起不到棚護(hù)作用，施工安全無法保障。采取雙層交叉導(dǎo)管注漿，導(dǎo)管長度4.5 m，同時(shí)縮小導(dǎo)管排距到1.5 m，加強(qiáng)注漿質(zhì)量控制，改變周邊土體力學(xué)性能，在拱部形成一圈防護(hù)層，一方面阻隔滲漏水，為初期支護(hù)施工提供良好的施工環(huán)境，另一方面，拱部的棚狀防護(hù)，有效的解決掉塊、塌方等問題，達(dá)到安全施工的目的。

3)改變施工工藝、減少單次開挖面積和長度。開挖高度過大，容易在掌子面腹部出現(xiàn)土體冒突、進(jìn)而造成掌子面垮塌，針對此現(xiàn)象，采用短臺階預(yù)留核心土三臺階法進(jìn)行施工，臺階高度控制在3 m左右，單次開挖長度控制在80 cm以內(nèi)，總長度控制在15 m，一方面由于核心土體的支撐，解決掌子面失穩(wěn)的問題，另一方面，臺階總長度的縮減，降低了支護(hù)閉合的周期，大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

4)提高支護(hù)強(qiáng)度及自身穩(wěn)定性，采用φ25自進(jìn)式中空注漿錨桿，長度控制在3.5 m～4 m，進(jìn)一步改善周邊土體性能，提高支護(hù)穩(wěn)定性。此外，為避免拱腳支撐力不足造成初期支護(hù)沉降變形，拱腳采用40 cm×40 cm×10 cm定制木板，4根φ42注漿鎖腳錨桿進(jìn)行拱腳加固，提高拱腳支撐力。

5)增強(qiáng)基礎(chǔ)承載力。土體飽水情況下，基本喪失了承重能力，隧道襯砌結(jié)構(gòu)完成后，存在整體沉降的風(fēng)險(xiǎn)，對行車安全造成很大影響。結(jié)合地質(zhì)情況，采取梅花形布設(shè)φ108注漿鋼花管的方式進(jìn)行基礎(chǔ)整體加固。鋼花管長度以深入地質(zhì)下承層30 cm為宜，約為6 m～8 m，布設(shè)間距1.5 m×1.5 m，注漿采用1∶1水泥凈漿，注漿壓力不小于1.0 MPa，采取注漿壓力與注漿量雙控指標(biāo)，確保注漿效果。

3 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)段施工過程中，雖然采取了井點(diǎn)降水措施，但土體含水量一直居高不下，土體穩(wěn)定性依然很差，多次出現(xiàn)局部塌方，給施工帶來了極大困難。此外，對支護(hù)沉降量預(yù)估不足，導(dǎo)致初期支護(hù)局部出現(xiàn)侵限現(xiàn)象，處理過程也極為繁雜和危險(xiǎn)；調(diào)整施工工藝后，機(jī)械設(shè)備配置的不盡合理，淤泥質(zhì)土隧道洞內(nèi)復(fù)雜的施工條件，都對隧道進(jìn)度造成了一定延誤。K143+230～K143+330沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)段，施工時(shí)間近4個(gè)月，施工進(jìn)度極為緩慢，但在專家的指導(dǎo)下，經(jīng)過施工人員的努力，克服了種種不利因素，最終順利完成了該段工程施工，為隧道下一步施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過該段工程的施工，我們總結(jié)出了一套切實(shí)可行的應(yīng)對沼澤淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下的隧道施工工藝，為類似地質(zhì)環(huán)境的隧道施工提供了參考。但如何解決機(jī)械設(shè)備的合理配置，如何應(yīng)對此種環(huán)境下洞內(nèi)復(fù)雜的施工環(huán)境，如何將現(xiàn)代化監(jiān)測手段與施工實(shí)際結(jié)合，更安全、快捷、經(jīng)濟(jì)的完成隧道施工，仍是我們要研究的方向和重點(diǎn)。

[1] 薛模美，楊 銘，胡恒福.金沙洲隧道淤泥地層改良加固技術(shù)[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，7(2)：110-114.

[2] JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG/T F60—2009,公路隧道施工技術(shù)細(xì)則[S].

Study on tunnel construction technology under the condition of swamp silt soil

Wang Lei

(ChinaRailwayTenthGroupNorthwestEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710065，China)

This paper is combined with the under construction the Qinghai S102 Jingfang tunnel, analyzing the problems in the tunneling construction when it goes through the muddy swamp soil. Then it discusses the construction technology and control points in such circumstance, hoping to provide a reference for the similar tunnel construction.

swamp geology, tunnel, construction technology, grouting reinforcement, bearing capacity

1009-6825(2017)09-0169-02

2017-01-17

王 磊(1981- )，男，工程師

U445

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