山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工工藝研究

譚明

（廣東省長大公路工程有限公司，廣州510620）

1 引言

在我國基礎建設過程中，隧道一直是其中重要的構(gòu)成成分。近幾年來，隨著國家高速公路、鐵路建設事業(yè)的逐漸發(fā)展進步，對隧道的建設質(zhì)量提出了更高的建設標準，包括在隧道的建筑點、跨度以及復雜地質(zhì)條件等方面，均進行了比較嚴格的設定處理。但是在具體的隧道公路施工過程中，尤其是山嶺地區(qū)的公路隧道公路施工，經(jīng)常出現(xiàn)大變形問題，影響工程施工質(zhì)量的同時，也給施工人員帶來了一定的施工安全隱患。基于此，針對山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工工藝這一課題進行深入研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2 工程概況

人子石隧道進口位于梅州市梅江區(qū)城北鎮(zhèn)人子石自然保護區(qū)，進口位于梅江區(qū)城北鎮(zhèn)兼全村，出口位于梅江區(qū)城北鎮(zhèn)群益村，設計為分離式隧道，隧道起訖樁號左線為LK8+488～LK9+400，長 912m；右線為 RK8+480～RK9+380，長 900m，呈東西方向展布，穿越人子石自然保護區(qū)。進洞口設計標高為192.2m，出洞口設計標高為191m，隧道最大埋深約102.5m，屬淺埋中型隧道。在進行公路建設施工時，其等級為高速公路雙向四車道。

3 山嶺高速公路隧道圍巖特點與大變形產(chǎn)生原因

3.1 圍巖特點及地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)野外調(diào)查及鉆探、物探資料，隧道區(qū)出露地層有侏羅系泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及殘破積黏性土。據(jù)對相關(guān)地質(zhì)資料的查閱分析，本路線段未發(fā)現(xiàn)區(qū)域深大活動斷裂，新構(gòu)造運動不強烈，處于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造活動影響相對微弱即較穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境。受區(qū)域構(gòu)造作用的影響，本線路段內(nèi)剪切性節(jié)理和張性節(jié)理較發(fā)育[1]。常見的有3組，以南北向為主，發(fā)育密度為2～6條/m，斷裂帶附近發(fā)育密度最大，將巖體切割成碎塊狀、矩形、多邊形、菱形等不規(guī)則形碎塊，開挖時容易造成崩塌、塌方、滑坡等災害，對線路建設有一定影響。隧道中部K8+840附近有一北西走向的斷裂通過，斷層造成巖層破碎，完整性變差，降低隧道圍巖級別，影響隧道的穩(wěn)定性。

3.2 大變形特征及原因

在我國山嶺高速公路隧道施工過程中，大變形隧道出現(xiàn)的概率十分高，進行該處施工時，采用的施工工藝也需要進行量化探索[2]。在本次工程項目的施工過程中，從隧道的出口位置掌子面開挖掘進到LK9+068處時，路段左側(cè)位置的初期支護鋼拱架產(chǎn)生了大變形問題，快速收斂變形后，導致噴射混凝土出現(xiàn)了環(huán)向形式的裂縫問題，局部混凝土已經(jīng)出現(xiàn)變形。在此期間，隧道出口位置仰坡噴射混凝土隨之產(chǎn)生了開裂與鼓包問題，根據(jù)施工作業(yè)團隊的實地測量后發(fā)現(xiàn)，檢測點水平偏移量已經(jīng)達到18cm，積累的下沉量高達30cm。

導致工程出現(xiàn)大變形問題產(chǎn)生的因素主要包括以下幾點：（1）地質(zhì)因素。該山嶺高速公路隧道出口位置的圍巖時經(jīng)歷過強風化、卸荷的砂質(zhì)板巖，巖體對外呈現(xiàn)薄片形狀，圍巖的級別為Ⅴ，自穩(wěn)定能力極低。（2）施工因素。進行二次襯砌施工時，進洞時間過長，同時在進行下臺階的開挖工作時，初期支護并未形成有效閉環(huán)，導致山嶺隧道整體的穩(wěn)定性受到了不良影響。

4 山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工工藝研究

4.1 超前小導管施工工藝

在進行山嶺高速公路隧道多處大變形施工處理時，采用超前小導管施工工藝進行圍巖支護處理時，應采用10°～15°外角打入到圍巖中，鋼管的環(huán)向之間的距離嚴格控制在35cm，超前小導管需要保證1m以上的搭接長度。同時，將小導管通過手持風鉆打入隧道地層中[3]。隨后開展注漿施工，彌補由于大裂縫問題導致的混凝土裂縫，注漿順序應由下至上。此時，出現(xiàn)地下水加大的問題，解決該問題時采用了雙液體注漿，將2種不同的注漿液體分別放置在2個不同的容器內(nèi)，運用雙液注漿泵按照固定比例將2種漿液混合后注入混凝土裂縫中，提升混凝土的支護性。

4.2 超前錨桿施工工藝

在應用超前錨桿施工工藝處理山嶺高速公路隧道多處大變形時，除進行上述注漿施工，還需要采用長4.5m，φ22mm無帶肋鋼筋規(guī)格的工具進行注漿施工，保證其間距為45cm，確保在每一個封閉環(huán)中均包含31根，按照襯砌作業(yè)的不同，將其分別布置在不同的位置，保持10°～15°的外插角。具體的施工作業(yè)流程為：鉆孔→清理孔洞→灌入漿液→將桿體插入。在施工期間需要注意的是，為了避免引起大變形問題再次出現(xiàn)，進行超前錨桿灌漿施工時，應先行在漿泵內(nèi)部注入水、砂漿，隨后將灌漿管插入孔底上方的5～10cm，將已經(jīng)再次調(diào)制完成的砂漿灌入漿泵內(nèi)開始注漿作業(yè)。與此同時，注漿壓力應控制在小于0.4MPa，為了避免再次形成大裂縫問題，需要實時檢測壓力值變化狀況，一旦出現(xiàn)壓力過大問題，應立刻停止作業(yè)，將堵塞問題解決。

4.3 噴射混凝土施工工藝

進行山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工時，應采用以下幾種施工工藝：（1）噴射混凝土作業(yè)采用分段進行，噴射順序先墻后拱，自下而上，每小段作業(yè)寬度以1.5～2.0m為宜；（2）開展大面積施工混凝土噴射作業(yè)時，需要實現(xiàn)對圍巖表面出露的空洞或是凹穴位置進行，開展的順序需要保持上、下、內(nèi)、外的施工流程；（3）控制噴射速度，為了避免大變形問題再次出現(xiàn)，應適當控制噴射速度，為后期壓實創(chuàng)設條件，風壓達到0.5MPa后開始作業(yè)，隨后共跟壓變化作業(yè)；（4）需要保證噴射混凝土的厚度控制得當，厚度過薄會造成粗集料混凝土不易黏結(jié)，導致各類鼓包問題出現(xiàn)，如果厚度過大，會導致混凝土出現(xiàn)下墜現(xiàn)象，形成沉降問題。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國公路建設項目數(shù)量的不斷增加，在實際施工過程中必然會遇到大變形施工問題，對施工推進和施工質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。通過本文的研究可以發(fā)現(xiàn)，進行山嶺隧道工程施工時，要避免工程多處出現(xiàn)大變形問題，必須進行隧道洞口的加固支護施工，充分運用隧道洞口地表預加固技術(shù)防止大變形問題出現(xiàn)，借以保障工程的竣工驗收質(zhì)量，最終為我國的公路建設事業(yè)發(fā)展水平階段性提升起到促進作用。