高速公路隧道洞口淺埋段施工工藝探討

王樹輝

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

在某個(gè)高速公路的隧道段施工中，其隧道設(shè)計(jì)是一種雙洞的分離式結(jié)構(gòu)，隧道的間距為19.7 m，左線長(zhǎng)和右線長(zhǎng)分別是6 422 m、6 652 m，隧道在開挖中存在開挖的斷面區(qū)域比較大。隧道的洞口部分，主要是薄層和殘坡類型積粘性土層以及較厚型強(qiáng)風(fēng)化性花崗閃長(zhǎng)的巖體，其洞口段的埋深是2～24 m。此隧道區(qū)域內(nèi)，主要是受到侵蝕的高丘陵以及中低高度山區(qū)類型，其地質(zhì)的構(gòu)造存在諸多條巖性的接觸帶，同時(shí)節(jié)理的裂隙帶以及斷層都存在2條。另外，隧道洞口是全風(fēng)化以及強(qiáng)風(fēng)化帶類型的表層，而圍巖是一種全風(fēng)化性花崗閃長(zhǎng)的巖體類型，此巖體比較容易破碎，且呈現(xiàn)出鑲嵌碎裂的結(jié)構(gòu)形式。

2 施工方案和工藝流程

在此工程的施工方案中，針對(duì)明洞段區(qū)域拱部主要使用明挖的方式，而墻部采用暗挖方式；同時(shí)對(duì)地表的排水以及邊仰坡要實(shí)施有效的防護(hù)處理；對(duì)洞口段區(qū)域，還要進(jìn)行套拱以及鋼支撐的設(shè)置，且通過50 m長(zhǎng)超前的大管棚實(shí)施注漿操作；在進(jìn)洞后再將其換作超前的小導(dǎo)管實(shí)施注漿操作；對(duì)洞身的開挖過程中，主要通過中隔壁法實(shí)施，并對(duì)拱墻仰拱的格柵鋼架實(shí)施封閉處理將其成作環(huán)支護(hù)形式，且要求間距為0.5 m/榀；對(duì)邊墻設(shè)置系統(tǒng)性錨桿，并對(duì)鋼筋網(wǎng)噴有混凝土進(jìn)行支護(hù)，要求厚度是0.25 m；而防水與襯通過原設(shè)計(jì)方案。

在洞口段的施工中，工藝的流程主要是地表層排水和加固處理、開挖和支護(hù)明洞、超前的支護(hù)、通過環(huán)向型開挖、掛網(wǎng)處理并噴射混凝土、拱部鋼架的安裝、支護(hù)復(fù)噴、核心土的開挖、中槽的開挖、邊墻部位仰拱的開挖、邊墻部位仰拱鋼的安裝、支護(hù)噴錨、監(jiān)控和量測(cè)、防水和二襯的施工等內(nèi)容。

3 高速公路隧道洞口淺埋段施工工藝要點(diǎn)

3.1 地表排水與邊仰坡的防護(hù)工藝要求

在洞頂區(qū)域仰坡的外邊和邊坡的兩側(cè)位置實(shí)施混凝土類型截水溝以及急流槽的設(shè)置，并在它們溝底實(shí)施抹漿處理，避免由于天氣降水而對(duì)隧道的邊仰坡產(chǎn)生沖刷作用，而導(dǎo)致地表水進(jìn)入到地層內(nèi)。

在邊仰坡的防護(hù)處理中，主要通過錨噴網(wǎng)對(duì)仰坡實(shí)施加固處理。錨桿主要使用直徑22 mm水泥砂漿類型錨桿，且長(zhǎng)度為5 m，其間距呈1.0 m×1.0 m的梅花形實(shí)施布置，并和巖層的走向大致呈現(xiàn)垂直狀態(tài)在圍巖中進(jìn)行安設(shè)。在鋼筋網(wǎng)的使用中，主要使用的是φ6的鋼筋網(wǎng)，其網(wǎng)格的尺寸是21 cm×21 cm，在進(jìn)行施工中要按照5 m×5 m對(duì)網(wǎng)片實(shí)施加工，對(duì)鋼筋間通過點(diǎn)焊實(shí)施連接，且要求每?jī)善匿摻罹W(wǎng)在搭接中要超過25 cm。在混凝土的噴射中，主要借助濕噴機(jī)械實(shí)施混凝土的噴漿，要求總厚度為11 cm，在完成錨桿的錨入后再噴有5.5 cm，在掛網(wǎng)后再進(jìn)行5.5 cm的噴漿。

3.2 超前的支護(hù)工藝要求

在洞口段的拱部位置，主要借助洞口管棚和超前的小導(dǎo)管實(shí)施穩(wěn)定和加固。在大管棚的施工中，將C25型號(hào)混凝土的套拱當(dāng)作管棚的導(dǎo)向墻，并在套拱中進(jìn)行3榀工的18型號(hào)鋼工字鋼實(shí)施埋設(shè)，并將其和管棚鋼管實(shí)施整體的焊接，且在拱部進(jìn)行一40 m環(huán)長(zhǎng)的大管棚設(shè)置，要求環(huán)向的夾角是145°。在長(zhǎng)管棚的使用中，用φ108的6 mm壁厚熱軋無縫類型鋼管，且管棚的環(huán)向間距保持0.5 m，其鋼管軸線同襯砌的外緣線位置要保持1～3°的夾角，并將管棚管進(jìn)行鋼花管的加工，要求注漿孔具有15 mm孔徑，而間距需要達(dá)到20 cm的距離，并呈現(xiàn)梅花型實(shí)施布置，后在管內(nèi)進(jìn)行0.5∶1水泥漿液的注漿，要求注漿的壓力在0.5～1 MPa范圍內(nèi)。在小管棚的施工中，于洞頂?shù)?50°進(jìn)行直徑50 mm超前的小導(dǎo)管設(shè)置，要求小導(dǎo)管達(dá)到5 m長(zhǎng)度，而鋼管的環(huán)向要求達(dá)到50 cm的間距，且縱向需要達(dá)到2.8 m的間距，并于其前部進(jìn)行注漿孔的鉆設(shè)，要求達(dá)到8 mm的孔徑，而孔要有15 cm的間距，且呈現(xiàn)梅花形實(shí)施布置，對(duì)前端加工為錐形。

3.3 洞身的開挖工藝要求

在隧道開挖中，主要通過中壁法實(shí)施開挖，從左和右的導(dǎo)坑實(shí)施開挖處理，且每側(cè)的導(dǎo)坑又分作兩步的臺(tái)階形式。對(duì)圍巖通過機(jī)械為主、人工為輔的方法開挖。在中壁法的開挖中，在完成初期的支護(hù)后，才能夠開展下一分部的開挖，若地質(zhì)比較差，每臺(tái)階的底部都要設(shè)置臨時(shí)型鋼架或者仰拱形式。在對(duì)各部實(shí)施開挖中，周邊的輪廓要保持圓順狀態(tài)，在先開挖的一側(cè)進(jìn)行混凝土的噴射，在其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后再對(duì)另一側(cè)實(shí)施開挖處理，同時(shí)在左右兩側(cè)的導(dǎo)坑實(shí)施開挖中，要求工作面要超過15 m的縱向間距。中壁拆除是中臂法重要的環(huán)節(jié)，中隔壁的拆除時(shí)間一般在全斷面完成成環(huán)的狀態(tài)后，且各部位沒有存在位移情況，再實(shí)施拆除處理。

3.4 初期的支護(hù)工藝要求

在洞身開挖完成后，要立即進(jìn)行初層厚4 cm的混凝土噴射并實(shí)施封閉處理，來降低圍巖變形情況；然后，通過Φ25的正反循環(huán)性中空類型注漿錨桿實(shí)施泥砂漿的注漿，要求錨桿環(huán)向和縱向的間距都為1 m，其錨桿要求垂直圍巖實(shí)施安設(shè)，在完注漿后再對(duì)錨墊板實(shí)施安裝，要求錨墊板和巖面進(jìn)行密貼，且環(huán)和縱的間距都是0.75 m×1.0 m；還要對(duì)雙層的鋼筋網(wǎng)實(shí)施安裝，且鋼筋網(wǎng)要事先按照相應(yīng)規(guī)格進(jìn)行網(wǎng)片的制作，在初噴后實(shí)施安裝；鋼架也在初噴后實(shí)施安裝，通過格柵的鋼拱架，要求縱向?yàn)?.5 m的間距，且鋼拱架的全環(huán)按照單元實(shí)施安裝；最后，在完成錨桿、鋼架和鋼筋網(wǎng)的安裝后，再實(shí)施混凝土法復(fù)噴，要求每層噴射的厚度為5～6 cm。

3.5 監(jiān)控量測(cè)

對(duì)淺埋地段其地表的下沉量測(cè)中，要和洞內(nèi)的凈空變化以及拱頂?shù)南鲁亮繙y(cè)于同一個(gè)橫斷面中橫斷面的方向進(jìn)行，要在隧道的中線兩側(cè)部分，每隔有2～5 m進(jìn)行地表下沉的測(cè)點(diǎn)布設(shè)，且每個(gè)斷面要進(jìn)行7～11點(diǎn)設(shè)置。地表的下沉要和頂量測(cè)的頻率一樣，按照設(shè)計(jì)量測(cè)的頻率實(shí)施觀測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)處理，并繪制出時(shí)態(tài)的曲線和回歸的分析。

3.6 防排水

在防水中，隧道主要通過復(fù)合形式實(shí)施襯砌處理，對(duì)初支混凝土的噴射來對(duì)巖面的裂隙實(shí)現(xiàn)封閉，對(duì)二襯的模筑使用防滲型混凝土來達(dá)到自防水的效果，另外，初期的支護(hù)和二次的襯砌間可以進(jìn)行復(fù)合的防水層設(shè)置。在疏排中，初支和二襯間沿著隧道進(jìn)行單壁的波紋管環(huán)向設(shè)置，隧道的兩側(cè)墻底進(jìn)行雙壁打孔的波紋管設(shè)置，縱向貫穿到全隧道，且環(huán)向的排水管以及墻底兩側(cè)位置縱向型的排水管實(shí)施連通，后借助橫向型排水管把水引到兩側(cè)的排水管或者中央的排水管內(nèi)，并向洞外排放；對(duì)路面的水借助路緣通逢類型排水溝向洞外排出。

3.7 襯砌

對(duì)隧道的洞口段通過加強(qiáng)性襯砌，其中拱墻和仰拱都進(jìn)行雙層鋼筋設(shè)置，對(duì)拱墻通過C25的防水性混凝土襯砌，而仰拱通過C25的普通性混凝土襯砌，二次的襯砌通過移動(dòng)型全液壓的模板臺(tái)車以及泵送的混凝土實(shí)施整體的澆筑。