濕陷性黃土地質(zhì)條件下隧道進(jìn)洞施工技術(shù)分析

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

引言

濕陷性黃土隧道一般是指建筑結(jié)構(gòu)處于濕陷性黃土地層中的隧道，我國(guó)的黃土地區(qū)公路和鐵路工程分布比較廣泛[1]。公路工程中的黃土隧道大多穿越黃土塬。由于鐵路工程的工程特性和交通要求，所以鐵路工程往往需要貫穿黃土塬、黃土高階地和臺(tái)地[2]。由于濕陷性黃土特殊的地質(zhì)特征，以及易受擾動(dòng)、易浸水和濕陷敏感度高，對(duì)隧道工程建設(shè)帶來影響，增加運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)濟(jì)成本?！惰F路隧道施工技術(shù)規(guī)范》雖然要求在工程條件允許的范圍內(nèi)適當(dāng)延長(zhǎng)洞口的長(zhǎng)度。在確保邊、仰坡穩(wěn)定的地質(zhì)情況下，施工單位應(yīng)及時(shí)且快速施作洞口，及“早進(jìn)洞、晚出洞”。但在實(shí)際工程中施工單位往往需要大面積刷坡，從而導(dǎo)致山體邊、仰坡不穩(wěn)定，有可能導(dǎo)致山體滑坡使洞口加固防護(hù)費(fèi)用增加。為保證后期洞口營(yíng)運(yùn)安全，應(yīng)盡可能不破壞邊仰地表原生植，如有破壞，需要及時(shí)且徹底治理。王玉成、鄭修利等研究表明[3-4]：隧道未開挖時(shí)，山坡是穩(wěn)定的。在隧道洞口施工方案中如何明確“零進(jìn)洞”[5]需要結(jié)合隧道設(shè)計(jì)和實(shí)際地質(zhì)、地貌選擇洞口位置和進(jìn)洞施工方案，合理的施工組織，是保證隧道施工安全快速施工的關(guān)鍵。

一、洞口段工程施工方法

我國(guó)隧道土建部分一般包括洞門、明洞、洞身幾個(gè)部分。常見的施工程序如下：(1)洞口排水系統(tǒng)：《鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中要求在洞口邊、仰坡開挖線外大于5 m設(shè)置天溝排水，避免邊坡杯地面水沖刷。(2)清除設(shè)計(jì)邊仰坡開挖線內(nèi)的地表植被(3)開挖洞口設(shè)計(jì)邊仰坡土石方。(4)邊仰坡防護(hù)：邊仰坡地質(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)在開挖前對(duì)洞口加固，如對(duì)地表注漿，安裝錨桿等。(5)施作洞門：傳統(tǒng)的隧道洞口段施工，要求在洞口先形成仰坡確保洞口穩(wěn)定再進(jìn)行施工。這樣的施工方法會(huì)造成山體的失穩(wěn)，破壞洞口的生態(tài)環(huán)境。

二、零進(jìn)洞

零進(jìn)洞是在“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工基礎(chǔ)上采用先進(jìn)的支護(hù)措施和正確的開挖方法，使隧道在最小刷坡下安全進(jìn)洞，這要求結(jié)合洞口的地質(zhì)條件，采取必要的加固措施，盡量少或不開挖邊坡，形成自然洞口，避免施工對(duì)洞口自然環(huán)境的破壞。零進(jìn)洞施工需要注意如下幾點(diǎn)：(1)施工中盡量減少對(duì)原地表植被的破壞，保護(hù)土體穩(wěn)定；(2)大幅度減少開挖，特別應(yīng)避免山體清方大開挖；(3)采取由下而上的施工方法，先支護(hù)、后開挖，以減少高邊坡滑坡；(4)隧道洞口地質(zhì)條件不良時(shí)應(yīng)先治理，防止滑坡、沉降、泥石流等災(zāi)害，然后再進(jìn)洞。

三、實(shí)例分析

(一)工程概況。某隧道全長(zhǎng)8140m，為雙線鐵路隧道。隧道工程地質(zhì)復(fù)雜、隧道進(jìn)口位于梯田上，洞口里程為DK172+320，洞口埋深為2.5m，DK172+320—+620段300m為Ⅴ級(jí)圍巖。

(二)隧道進(jìn)洞施工方案。綜合隧道洞口地質(zhì)、地貌、巖體情況等因素，以坡體穩(wěn)定為施工原則，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用暗進(jìn)的零進(jìn)洞法。

1.暗進(jìn)起點(diǎn)選擇。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，經(jīng)設(shè)計(jì)代表、施工單位現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)論證選擇樁號(hào)DK172+320為隧道進(jìn)洞暗進(jìn)起點(diǎn)。

(三)隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

1.施作洞口段排水系統(tǒng)?！惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》要求黃土隧道應(yīng)在邊、仰坡線10m外，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地貌開挖天溝，天溝要求為梯式，以減少雨水沖刷。

2.套拱施工。在DK172+320處采用人工開挖邊槽，邊槽尺寸要滿足套拱施工，導(dǎo)向墻拱腳應(yīng)采用放大基礎(chǔ)，確保支撐穩(wěn)定。

3.超前管棚施工。為保證進(jìn)洞施工時(shí)洞口安全，應(yīng)先對(duì)洞口加固后再進(jìn)行洞口施工。

(1)加筋與堵孔注漿。將按設(shè)計(jì)要求加工的鋼筋伸人管棚內(nèi)，封堵鋼管與孔壁的間隙?？卓谟煤?.5mm鋼板焊接和小導(dǎo)管來封堵管與孔壁間隙。利用注漿工具將配合比為1:1.2的水泥砂漿注進(jìn)孔口進(jìn)行封堵，要求注入的水泥砂漿長(zhǎng)度不小于1.2m，以確保封堵質(zhì)量。

(2)高壓注漿。利用注漿泵將配合比為1:1.2的水泥砂漿壓人孔內(nèi)，利用鋼管上通過鋼管上預(yù)留的三漿孔來對(duì)地層進(jìn)行加固。灌漿時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)排氣管底部孔出純泥漿時(shí)，應(yīng)迅速用螺母封住排氣口。注漿壓力為0.5-2.5mpa，設(shè)計(jì)要求維持注漿穩(wěn)壓4-8min。

(3)鉆孔順序。鉆孔注漿應(yīng)按照先兩側(cè)拱腳再拱頂，先單序孔，后雙序孔?？傮w為左右對(duì)稱同步鉆孔注漿。

(四)進(jìn)洞開挖。管棚施工完成后，按三臺(tái)階七步(圖1)作業(yè)法組織隧道暗洞開挖施工。

圖1 三臺(tái)階七步法施工示意圖

四、結(jié)語

我國(guó)黃土地區(qū)集中了大量的公路隧道和鐵路隧道，本文結(jié)合黃土的物理力學(xué)性質(zhì)和隧道工程的工程特性，針對(duì)濕陷性黃土隧道進(jìn)洞施工提出了“零進(jìn)洞”施工方案，減少了隧道施工對(duì)洞口自然環(huán)境的破壞、保護(hù)了隧道洞口附近的原生植被，在保證洞口穩(wěn)定的情況下節(jié)約了建設(shè)成本。為特殊地形地貌的隧道進(jìn)洞施工積累了經(jīng)驗(yàn)，具有一定的借鑒價(jià)值。