試論小凈距偏壓隧道在軟弱圍巖段的施工技術(shù)控制要點(diǎn)

陳祥林

（中鐵北京工程局集團(tuán)第二工程有限公司，長(zhǎng)沙410000）

1 引言

相比于分離式隧道，小凈距隧道連線難度較小、占地較少；相比于連拱隧道，小凈距隧道工期較短、施工質(zhì)量易控制且造價(jià)低[1]。小凈距隧道結(jié)構(gòu)形式與分離式隧道和連拱式隧道有較大區(qū)別，尤其是在各種復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工技術(shù)尚不夠成熟。本文以現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)例為背景，對(duì)小凈距偏壓隧道在軟弱圍巖段的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

2 工程概況

玉楚高速公路黃栗樹(shù)匝道隧道C 匝道隧道長(zhǎng)420m，D 匝道隧道長(zhǎng)427m，隧道最大埋深約118m。隧道洞身圍巖均為Ⅴ級(jí)圍巖，隧道主線襯砌輪廓均采用半徑為5.9m 的單心圓。其中，D 對(duì)隧道出口段，洞口左側(cè)存在偏壓。隧道為分離式小凈距單向行車隧道，最小凈距為8.5m，圍巖等級(jí)較差，施工難度較大。

3 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

黃栗樹(shù)隧道按新奧法施工原理進(jìn)行洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架、工字鋼鋼架等組成的初期支護(hù)與二次模筑混凝土相結(jié)合的復(fù)合襯砌形式。

1）超前及初支：隧道洞口V 級(jí)圍巖偏壓段采用φ108mm注漿大管棚作超前支護(hù)，初期支護(hù)以掛網(wǎng)錨噴為主，內(nèi)嵌鋼拱架。V 級(jí)圍巖加強(qiáng)段采用D25mm 中空錨桿為系統(tǒng)錨桿、φ42mm×3.5mm 注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)，初期支護(hù)為I18 鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴C20 混凝土。每榀鋼拱架之間采用φ20mm 的鋼筋連接，與圍巖密貼，形成支撐結(jié)構(gòu)。

2）二次襯砌：對(duì)于隧道洞口V 級(jí)圍巖偏壓地段，由于巖體破碎，節(jié)理發(fā)育較短，按承受土壓力覆土荷載計(jì)算需采用60cm 厚C30 防水鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。施工采用全自動(dòng)液壓二次襯砌模板臺(tái)車進(jìn)行混凝土的澆筑，委托專業(yè)的廠家加工，現(xiàn)場(chǎng)組裝，出具襯砌臺(tái)車檢測(cè)合格證書(shū)等收據(jù)，臺(tái)車具備足夠的強(qiáng)度和剛度，并且立模方便。暗洞部分采用先綁扎鋼筋，臺(tái)車就位，澆筑混凝土的順序依次進(jìn)行施工，明洞段采用臺(tái)車就位，綁扎鋼筋，關(guān)閉木板外模，澆筑混凝土的順序進(jìn)行施工。

在施工過(guò)程中委托具有專業(yè)資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)初支的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定二次襯砌的施作時(shí)間。

4 監(jiān)控量測(cè)

4.1 量測(cè)目的

本隧道采用噴錨構(gòu)筑法設(shè)計(jì)和施工，為了掌握地層和正洞洞身在施工過(guò)程中的力學(xué)動(dòng)態(tài)，確保洞身的穩(wěn)定及安全，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)。通過(guò)對(duì)觀察及量測(cè)數(shù)據(jù)的分析和判斷后，對(duì)圍巖-支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)的安全進(jìn)行預(yù)測(cè)，并據(jù)此確定相應(yīng)的工程措施，合理安排施工工序，以保證施工安全和隧道穩(wěn)定。

4.2 量測(cè)質(zhì)量控制

在施工前，根據(jù)總的施工設(shè)計(jì)方案，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察確定測(cè)試儀器、布置位置、數(shù)量及深度。根據(jù)總的施工順序和進(jìn)度計(jì)劃，初步確定測(cè)點(diǎn)布置順序。

在儀器安裝埋設(shè)的全過(guò)程中，必須對(duì)儀器、傳感器和設(shè)備等進(jìn)行連續(xù)的檢驗(yàn)，并作好記錄：（1）儀器的種類、型號(hào)、編號(hào)和說(shuō)明；（2）測(cè)試元件布置的位置及編號(hào)；（3）測(cè)試點(diǎn)布置日期；（4）測(cè)試時(shí)的氣候狀況；（5）安裝和測(cè)試時(shí)周圍施工狀況；（6）安裝期間的調(diào)試及多次測(cè)試取初始數(shù)據(jù)。

監(jiān)測(cè)階段，做好數(shù)據(jù)采集記錄和信息反饋以及儀器的維護(hù)和標(biāo)定。根據(jù)規(guī)定的采集頻率，滿足系統(tǒng)在時(shí)間上的連續(xù)性要求，以儀器的精度和準(zhǔn)確度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)或判斷數(shù)據(jù)的偏差是否正常。所有監(jiān)測(cè)工作均應(yīng)考慮和施工穿插進(jìn)行。觀測(cè)時(shí)間應(yīng)盡量避開(kāi)白天客流量、車流量大的時(shí)間[2]。

5 過(guò)程中技術(shù)控制關(guān)鍵點(diǎn)探討

5.1 洞口段偏壓開(kāi)挖支護(hù)

洞口段開(kāi)挖前，先進(jìn)行測(cè)量放線，放出洞口邊、仰坡開(kāi)挖線和截水溝開(kāi)挖線，在開(kāi)挖前先施作截水溝，以利截排水，同時(shí)將洞口開(kāi)挖線以外8～15m 范圍的沖溝、陷穴進(jìn)行回填封閉處理，防止地表水匯集、向下滲漏，繼影響隧道安全，對(duì)邊仰坡危石進(jìn)行清理，確保邊仰坡穩(wěn)定。邊仰坡刷坡自上而下分層開(kāi)挖，每層高度2～3m，隨開(kāi)挖及時(shí)采取打鋼花管注漿、掛網(wǎng)錨噴支護(hù)。掛網(wǎng)噴錨施作坡面混凝土防護(hù)層時(shí)應(yīng)延伸至截水溝位置，并與原地面做好銜接，防止坡面風(fēng)化、雨水下滲等原因，引起水土流失、導(dǎo)致邊仰坡失穩(wěn)。

5.2 偏壓段大管棚超前支護(hù)

隧道左右線在進(jìn)洞口，洞身圍巖為碎石土，強(qiáng)、中風(fēng)化板巖，巖體較破碎，且洞頂埋深比較淺，圍巖自穩(wěn)能力差，存在偏壓現(xiàn)象。無(wú)支護(hù)時(shí)易產(chǎn)生塌方、掉塊及冒頂，為了保證隧道開(kāi)挖過(guò)程中的安全，在隧道拱部120°范圍設(shè)置φ108mm 大管棚支護(hù)。管棚鋼管采用φ108mm×6mm 熱軋無(wú)縫鋼管，環(huán)向40cm布置，接頭用長(zhǎng)15cm 的套絲直接對(duì)口連接。施工時(shí)要求鋼管偏離設(shè)計(jì)位置的施工誤差在30cm 之內(nèi)。為增強(qiáng)鋼管的剛度，φ108mm 鋼管施工完畢采用1∶1 水泥漿注漿處理，注漿壓力0.5～1MPa。為保證鉆孔方向，在設(shè)計(jì)明洞襯砌輪廓線外設(shè)置2m 長(zhǎng)C30 鋼拱架混凝土套拱。同時(shí)鉆孔方向上偏1°～3°，每鉆進(jìn)5～10m 檢測(cè)鉆進(jìn)斜度，偏斜超限，及時(shí)糾正。

5.3 中間巖柱加固

小凈距隧道受相鄰兩隧道凈距影響，施工過(guò)程中應(yīng)力會(huì)發(fā)生多次變化，荷載主要作用在兩隧道中間巖體（中間巖柱），施工中必須保證中間巖柱穩(wěn)定，且受力盡量均勻，該隧道設(shè)計(jì)采用4.5～6m 長(zhǎng)φ42mm×3.5mm 小導(dǎo)管注漿加固中間巖柱，小導(dǎo)管和壓力注漿管呈梅花形布置，通過(guò)1∶1 水泥漿的膠凝作用使圍巖形成整體以提高自身承載能力。在先行洞開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)搭設(shè)小導(dǎo)管并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求注漿，在后行洞開(kāi)挖后再次從后行洞打設(shè)φ42mm×3.5mm 小導(dǎo)管注漿加固中間巖柱，確保中巖柱具有足夠承載能力。為避免初期支護(hù)拱腳下沉,支撐鋼拱架設(shè)置注漿小導(dǎo)管鎖腳，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)盡量少擾動(dòng)巖體，嚴(yán)禁爆破，如遇到硬質(zhì)巖可采用破碎錘進(jìn)行破碎挖除，開(kāi)挖時(shí)必須嚴(yán)格控制超欠挖、鋼筋網(wǎng)與鋼支撐應(yīng)與圍巖表面密貼,并及時(shí)施工噴射混凝土，減小圍巖無(wú)支護(hù)時(shí)間。

5.4 小凈距段洞身開(kāi)挖

小凈距段開(kāi)挖施工時(shí)先行洞與后行洞掌子面必須前后錯(cuò)位，必須確保先行洞與后行洞掌子面開(kāi)挖距離，后行洞應(yīng)在先行洞襯砌完成不小于30m 并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再開(kāi)挖，且先行洞襯砌應(yīng)始終超前后行洞襯砌30～50m。開(kāi)挖方法選用三臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖法。施工工序如圖1 所示。

圖1 V 級(jí)圍巖小凈距隧道施工工序平面圖

6 結(jié)論

本文結(jié)合玉楚黃栗樹(shù)隧道在小凈距偏壓軟弱圍巖段的具體施工措施，從偏壓段洞口支護(hù)、大管棚超支、洞間巖柱加固及偏壓段洞身開(kāi)挖等關(guān)鍵施工點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析論述，總而言之，在隧道新奧法施工的全過(guò)程中特別是小凈距隧道V 級(jí)圍巖淺埋偏壓段始終要嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則確保施工安全。