順層地質(zhì)條件下淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

薛旭濤 徐 杰 艾姣姣 孟凡凱 馬曉君

1.中建四局第一建筑工程有限公司 廣州 510800 2. 中國(guó)建筑第四工程局有限公司 廣州 510000

0 引言

我國(guó)鐵路、公路工程隧道穿越惡劣地質(zhì)條件的情況時(shí)有發(fā)生，尤其是在貴州地區(qū)，多為山地，在此修筑隧道經(jīng)常會(huì)受到圍巖條件差的影響，施工難度大，因此加大順層地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)的研究，對(duì)于提升鐵路、公路施工質(zhì)量具有十分重要的意義。正習(xí)高速公路是貴州省“六橫七縱八聯(lián)”高速公路規(guī)劃網(wǎng)“一橫”德習(xí)高速公路的重要組成部分，也是遵義市骨架高速公路規(guī)劃網(wǎng)的主要路段，全長(zhǎng)約130.059km，雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。

天鵝穴隧道是正習(xí)高速重點(diǎn)工程，進(jìn)口位于坡度為30°左右的斜坡上，表層為強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)頁(yè)巖，下伏為中風(fēng)化鈣質(zhì)頁(yè)巖，基本無(wú)匯水條件，洞口開挖深度約6.50m，右線出口右側(cè)為長(zhǎng)距離偏壓隧道，由于開挖處巖土工程性能差，遇水不穩(wěn)定，隧道施工需考慮坍塌、邊坡失穩(wěn)等隱患。綜合考慮決定在洞口前16m采用環(huán)形開挖留核心土法，超前大管棚支護(hù)的形式施工。

1隧道偏壓處治方案

天鵝穴隧道洞口處圍巖軟弱，由于順層地質(zhì)的特性，采用錨桿注漿的加固措施對(duì)洞口處邊坡加固，加固效果有限，部分位置出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

針對(duì)前期施工出現(xiàn)的問(wèn)題，考慮到貴州當(dāng)?shù)氐膸r質(zhì)本身特有的物理力學(xué)特性，以及施工過(guò)程中巖質(zhì)的變化，決定采用組合加固措施對(duì)洞口進(jìn)行加固，主要措施如下：

①左線明洞加長(zhǎng)12m至ZK126+995，洞門形式不變，洞頂進(jìn)行覆土回填，消除左線隧道右側(cè)邊坡仰坡轉(zhuǎn)角處洞頂孤石掉落的安全隱患；

②右線隧道YK126+976.5-YK127+008段洞內(nèi)二襯混凝土受力鋼筋由原設(shè)計(jì)φ20調(diào)整為φ25，增強(qiáng)二襯抗偏壓能力；

③左線右側(cè)ZK126+995-ZK127+018洞門間增設(shè)混凝土邊坡?lián)鯄?，坡?:0.25，高度5m，擋墻與巖層間設(shè)聯(lián)系筋，墻頂以下2m范圍內(nèi)采用耕植土回填，其余部分采用C20片石混凝土回填，減少隧道偏壓。

2 進(jìn)洞施工

2.1 邊仰坡開挖及防護(hù)

做好防排水系統(tǒng)后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和放樣結(jié)果，自上而下分層開挖，邊開挖邊支護(hù)。仰坡采用1：0.75放坡，邊坡采用1:0.5～1:1，石方采用人工手持風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖；較大孤石或硬質(zhì)石頭采用緩膨脹炸藥破碎。禁止采用大爆破，必要時(shí)采用松動(dòng)控制爆破。

坡面設(shè)3.5m長(zhǎng)Φ22或Φ25砂漿錨桿，梅花形布置，間距1.2m，掛φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20×20cm，表面施作10cm厚C20噴射砼。

2.2 明洞施工

洞口段開挖到隧底標(biāo)高后，進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)，當(dāng)?shù)鼗休d力達(dá)到要求時(shí)方可進(jìn)行下道工序施工；若基底地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，采用M7.5漿砌片石或C20片石砼換填，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行仰拱施工。明洞基礎(chǔ)承載力不小于250KPa。施工時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①仰拱應(yīng)結(jié)合拱墻抓緊進(jìn)行，使結(jié)構(gòu)盡快封閉；②仰拱澆筑前應(yīng)清除積水、雜物、虛渣等，并施作混凝土墊層后進(jìn)行鋼筋施工；③仰拱模板使用仰拱移動(dòng)模架，模板的平整度、剛度應(yīng)符合要求，砼澆筑時(shí)要振搗密實(shí)；④仰拱施工前，超挖在允許范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用與襯砌相同等級(jí)的砼進(jìn)行澆注；超挖大于規(guī)定時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求回填，不得用洞渣隨意回填，嚴(yán)禁片石侵入仰拱斷面；⑤仰拱砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上后，仰拱回填混凝土；⑥仰拱及仰拱回填施工時(shí)，注意按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)縱橫向排水設(shè)施。

2.3 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法暗洞施工

1)施工工序：超前支護(hù)→上部弧形導(dǎo)坑開挖→弧形導(dǎo)坑初期支護(hù)→左右邊墻交錯(cuò)開挖→邊墻初期支護(hù)→核心土開挖→仰拱及其回填施工→拱、墻防水層及二襯。

2)基本施工順序見(jiàn)圖。

圖1 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法示意圖

1、依次上環(huán)形導(dǎo)坑開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

2、施作上環(huán)形導(dǎo)坑初期支護(hù)①；

3、邊墻交錯(cuò)開挖V、VI；

4、邊墻初期支護(hù)②、③；

5、核心土開挖IV；

6、跳槽開挖下斷面Ⅵ；

7、仰拱施工④；

8、仰拱回填施工⑤；

9、二次襯砌施工⑥。

3) 施工注意事項(xiàng)：

①左右邊墻導(dǎo)坑交錯(cuò)開挖，初期支護(hù)緊跟開挖，交錯(cuò)落底，避免上斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空，單側(cè)每次落底長(zhǎng)度視圍巖情況而定，一般情況下不大于2m；

②施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)圍巖變化及量測(cè)信息指導(dǎo)隧道開挖施工，若圍巖等級(jí)與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)立即上報(bào)并調(diào)整施工方案。

3數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用

1)量測(cè)數(shù)據(jù)采用時(shí)態(tài)曲線和回歸分析法，對(duì)圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)做出分析。

2)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并暫停開挖，加大監(jiān)控量測(cè)頻率，上報(bào)相關(guān)單位，待恢復(fù)穩(wěn)定后方可繼續(xù)施工。

3)對(duì)隧道的實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)能很好地反應(yīng)施工中隧道圍巖和支護(hù)的一個(gè)狀態(tài)，總而保證隧道施工的安全穩(wěn)定，也能通過(guò)數(shù)據(jù)反應(yīng)出的異常合理調(diào)整支護(hù)工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

1）順層地質(zhì)條件下偏壓隧道施工進(jìn)洞處，應(yīng)對(duì)洞口邊坡進(jìn)行針對(duì)性加固，采用組合加固的形式會(huì)取得更好的效果。2）對(duì)于軟弱圍巖，隧道在挖掘時(shí)使用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道施工質(zhì)量。3）通過(guò)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下偏壓隧道施工技術(shù)進(jìn)行理論研究和實(shí)際應(yīng)用，研究出切實(shí)可行的施工技術(shù)來(lái)解決施工時(shí)的安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題，建立適用于貴州地區(qū)丘陵地形的淺埋偏壓隧道施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為之后的類似項(xiàng)目提供相關(guān)指導(dǎo)。