淺埋偏壓大跨度隧道圍巖段施工方法研究

桂長利

1 工程概況

某隧道項目的車速設(shè)計為100km/h，隧道結(jié)構(gòu)為分離式的，其中隧道的凈空為10.75×5.5m。與此同時，該項目的左線出口段地質(zhì)情況復雜，地表植物眾多且發(fā)育不均；隧道的洞口地段沒有灌木植物，屬于走俏地貌，坡度為35°，隧道中心線和地形等高線斜交，隧道圍巖主要以f1斷裂破碎帶為主，寬度直徑能達到10m，破碎物主要為周圍的礫巖，由于受腐蝕作用較為強烈，所以該地區(qū)外表的碎片多為松散結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差，需對其進行額外的加固工作才能進行隧道挖掘，受到圍巖影響，上下盤受風化影響較為嚴重，節(jié)理裂縫發(fā)育明顯，破碎的程度較為強烈，同時表現(xiàn)為以角礫狀、碎石狀為主的山體結(jié)構(gòu)。

工作人員在前期的勘查工作中發(fā)現(xiàn)左轉(zhuǎn)的出口處集中了大量的不利于施工進行的地質(zhì)，淺埋偏壓集中于一體，還有塌方冒頂，側(cè)向山體滑移等潛在的危險因素，在左線進行相應的隧道挖掘，施工難度較大，安全風險成為了施工作業(yè)時必須要考慮的問題。針對該情況研究人員詳細研究了類似隧道的挖掘情況，試圖從中找到類似的經(jīng)驗教訓，以應用在本工程中，減少由于安全隱患而造成的意外事故出現(xiàn)。

2 案例結(jié)合

再結(jié)合類似施工方案的實際案例，與當?shù)刈匀坏刭|(zhì)情況的特點分析，研究人員最終將該段隧道的施工方案設(shè)計如下：地表注漿可以顯著提高圍巖的基本時間，同時通過優(yōu)化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其承載能力和穩(wěn)定性得到顯著提升，能在較短的時間內(nèi)對土體的物理性能得到提升，并且縮小工作人員進行挖掘過程中產(chǎn)生的開挖變形范圍，減少圍護支護以及二次襯砌施工所產(chǎn)生的壓力，從而實現(xiàn)工程安全系數(shù)提高的目的。注漿管具有對地表錨桿進行巖土體懸掛的作用，對于塌方冒頂現(xiàn)象可以進行有效的預防，提高圍巖性能。同時工作人員封堵地表地下滲透通道，這樣做是為了防止該地區(qū)的地下水持續(xù)地對圍巖進行浸蝕，破壞圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保證在隧道的正常使用過程中，能保持較長時間的穩(wěn)定，為施工進行和日后的正常通車提供一定的安全保障。為了最大程度地提高地表注漿的效用，工作人員在施工時，可以采取地表注漿增設(shè)或加固施工輔助等措施，對上述措施進行實施時，需要對施工軟弱圍巖淺埋偏壓段以及山體擾動狀況進行全面細致的調(diào)查。

2.1 注漿范圍

該工程的地表注漿主要是集中在隧道左洞的右半側(cè)，由于該地區(qū)的巖體破壞情況嚴重，會直接影響到正常工作進行，所以工作人員優(yōu)先對該地區(qū)進行地表注漿作業(yè)，保證其能維持后續(xù)正常工作所需的承載力和內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，注漿段的縱向長度達到15m。

2.2 注漿方式

一般采用預埋注漿花管法，即先對注漿孔進行注漿花管的下放，再根據(jù)下放的注漿花管進行地表結(jié)構(gòu)內(nèi)的漿液注入，將漿液通過孔眼注入到圍巖之中，這樣做可以保證漿液的流動范圍不至于太過散，可以控制漿液的材料投入，同時通過集中注入的方式，能使?jié){液更好地滲透于結(jié)構(gòu)裂縫中，保持結(jié)構(gòu)的壓實度符合設(shè)計初衷[1]。

2.3 注漿孔布置

該工程的注漿孔布置大體呈梅花形進行，孔與孔之間的間距保持在1.5m之內(nèi)。

2.4 孔徑和孔深

該工程的注漿孔直徑達到89mm，之所以選擇這個直徑是因為這個直徑既可以保證漿液物料的及時輸送，也能形成一定的壓力，利用壓力將漿液更好地滲透于縫隙中。鉆孔深度是地面至隧道之間的距離，開挖至輪廓線外0.8m的距離，開挖輪廓線外側(cè)部分需要打至側(cè)墻地基附近。

2.5 注漿管

結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，最終工程設(shè)計人員在該工程中選擇的注漿管其直徑達到50mm，材料為鋼管，壁厚達5mm，前端鉆花孔孔徑為8mm，間距100mm，呈現(xiàn)梅花形式進行布置，尾部500mm不設(shè)花孔。

2.6 止?jié){措施

由于該工程的施工段覆蓋厚度比較薄，為了保證具有足夠的承載力，注漿厚度也比較薄，在注漿過程中很容易會出現(xiàn)漿液從地表冒漿的情況，為了防止多余的材料被浪費，也為了防止地表冒漿影響后續(xù)工作進行，在注漿工作開始前，首先安排專業(yè)工作人員在該地區(qū)的地表處設(shè)置止?jié){盤，止?jié){盤的制作需要選擇規(guī)格為200mm厚的雙層鋼筋網(wǎng)噴以及C20的混凝土，在進行止?jié){盤的制定時，需要將網(wǎng)格間距控制為300mm，需要進行止?jié){盤施工的范圍為注漿區(qū)域以及周邊孔外2m處，為了防止管孔縫向上反將的情況出現(xiàn)導致紙漿盤造成隆起、破壞，而影響最終的注漿效果，在運行工作時，工作人員首先會對管孔縫隙進行糊縫處理，這里采用的糊縫材料為CS膠泥[2]。

2.7 注漿材料

該工程使用的注漿材料中，水泥采用水玻璃雙液漿，強度等級為425等級，水玻璃的模數(shù)為2.4，緩凝劑為NO2HPO4。

2.8 漿液配比

該工程采用的水泥漿，水灰比為1：1，水玻璃體積比為2：1，緩凝劑得摻入量控制在2～3%之間。

2.9 注漿壓力

注漿工作的形式壓力控制在0.5～1MPa之間，終止壓力控制在2.0～2.5MPa之間。

2.1 0注漿順序

為了保證良好的注漿效果，對于注漿順序，應該根據(jù)當?shù)貙嶋H情況進行深入研究后最終確定，最終該工程確定的注漿順序為首先在溝側(cè)周邊孔進行注漿，然后在高處周邊孔進行注漿工作，注漿工作的主要順序為先完成外圍的注漿工作再完成內(nèi)部注漿工作，為了防止在注漿工作時出現(xiàn)串漿的情況，一般情況下傾向于選擇間隔注漿法進行注漿作業(yè)，同時根據(jù)實際施工情況對于注漿孔施工間隔時間進行施工的調(diào)整，即待前一個孔注漿內(nèi)的漿液凝固得差不多時，再進行下一個相鄰礦洞的注漿操作。

3 注漿方案及注意事項

3.1 施做洞頂排水溝，截水溝

為了確保地下水物流到洞口區(qū)段等隧道開挖區(qū)之內(nèi)，在工程進行過程中，必須有針對性、有計劃地形成截水溝系統(tǒng)和排水溝系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)內(nèi)的地下水能按照原始設(shè)計方案順利的流出開挖區(qū)域之外。

3.2 地表注漿加固

3.2.1 測量放點

為了保證最后的施工質(zhì)量，工作人員應該在實地進行勘察，確保所有的注漿孔都按照原設(shè)計圖紙的位置標定進行。

3.2.2 鉆孔

該工程選用了潛風鉆機進行鉆孔作業(yè)，在鉆孔操作時，需要按照現(xiàn)場事先布置好的測量點進行鉆孔作業(yè)，在作業(yè)過程中對于轉(zhuǎn)桿的垂直度要及時進行調(diào)整，以確保鉆孔作業(yè)符合設(shè)計深度要求。

3.2.3 埋管

在鉆孔內(nèi)放置注漿花管，若鉆孔過大，則需要工作人員逐根進行鋼管焊聯(lián)，焊連完畢后再進行放置，第一節(jié)鋼筋底端需要適當收斂，將每節(jié)鋼筋長度控制在5～6m。

3.2.4 糊縫

再往孔內(nèi)插入鋼管線，在未開設(shè)花孔段與開設(shè)花孔段之間焊接兩根，鋼筋圓環(huán)，間距保持2cm，兩個圓環(huán)之間纏麻絲作為紙漿環(huán)，謹防灌漿操作時，出現(xiàn)糊縫砂漿現(xiàn)象。

在紙漿盤的制作完成后，所有注漿前的準備工作就全部完成，開始注漿時工作人員要緊密連接注漿管線，使用規(guī)定漿液進行注漿工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，注漿作業(yè)的質(zhì)量直接影響到隧道開挖工程的效果表現(xiàn)，所以在隧道施工中，工作人員要重視注漿作業(yè)的質(zhì)量，為了保證注漿作業(yè)的質(zhì)量，應在注漿開始之前進行相應的準備工作，以提高注漿作業(yè)的效果。

[1]王 雷.大跨偏壓路灣隧道信息化動態(tài)施工技術(shù)研究[D].成都：西華大學，2012.

[2]彭琦.淺埋偏壓小凈距隧道圍巖壓力及施工力學研究[D].長沙：中南大學，2008.