隧道偏壓段加固施工技術(shù)

劉祖軍

摘 要：在西南地區(qū)進(jìn)行隧道施工中，由于巖溶的存在，常常會(huì)遇到不對(duì)稱(chēng)圍巖結(jié)構(gòu)，有的地段在同一斷面內(nèi)，圍巖體系相差甚遠(yuǎn)，存在嚴(yán)重的偏壓。本文針對(duì)隧道偏壓段加固處理，對(duì)施工過(guò)程作了介紹。

關(guān)鍵詞：隧道施工;偏壓;加固

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

云貴及廣西很多地區(qū)存在巖溶，在隧道施工過(guò)程中常遇到填充溶洞。沙坡隧道K42+535～+555段為溶洞段，右側(cè)為黃褐色充填性黏土，自穩(wěn)性差，左側(cè)為巖石，偏壓嚴(yán)重，右側(cè)側(cè)壓力較大。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，右側(cè)的充填性黏土向隧道內(nèi)空間變形移動(dòng)，已充填完隧道底部空間。為防止右側(cè)溶洞土體擠壓變形失衡造成塌方，經(jīng)多方論證，決定在施工隧道中先采用雙排工字鋼按每50 cm一榀進(jìn)行橫向支撐的臨時(shí)支護(hù)，確保施工過(guò)程的暫時(shí)穩(wěn)定，接著采用預(yù)應(yīng)力錨索與工字鋼組成聯(lián)合加固體系，當(dāng)作永久支護(hù)。

1 加固施工技術(shù)

1.1 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）錨索結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和用途，加固段預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為拉力集中型結(jié)構(gòu)，采用光面鋼絞線(xiàn)其自由段部分涂建筑油脂后外套PE護(hù)管[1]。

（2）錨索長(zhǎng)度。根據(jù)實(shí)際情況，錨索總長(zhǎng)度的控制采用信息法確定，其確定的原則為：（土體深度）+（10 m的巖體深度），巖體深度即為錨索的錨固段長(zhǎng)度。初步預(yù)計(jì)錨索的長(zhǎng)度范圍為25 m～30 m。具體長(zhǎng)度按鉆孔的實(shí)際情況確定。

（3）錨索錨固力。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算偏壓應(yīng)力值，并考慮安全系數(shù)，錨索總合力12 240 t設(shè)計(jì)，可確保施工及長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全。

（4）錨索間距與排數(shù)。1）小里程段4 m范圍，按橫向間距按2 m，縱向間距按1 m～1.5 m根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分3排確定，錨索數(shù)量為30束;則每束錨索的設(shè)計(jì)控制力應(yīng)為：12 240/30=40.8 t。2）中間段8 m范圍，橫向間距按3 m，縱向間距按1 m～1.5 m根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分4排確定，錨索數(shù)量為28束;則每束錨索的設(shè)計(jì)控制力應(yīng)為：12 240/28=43.7 t。3）大里程8 m范圍，橫向間距按2 m，縱向間距按1 m～1.5 m根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分4排確定，錨索數(shù)量為40束;則每束錨索的設(shè)計(jì)控制力應(yīng)為：12 240/40=30.6 t。

縱橫間距如前所述，前兩段范圍設(shè)計(jì)每束錨索由4根鋼絞線(xiàn)組成，后一段范圍每束錨索由3根鋼絞線(xiàn)組成。

（5）錨固角度與孔徑。1）為保證灌漿相對(duì)密實(shí)錨固角度設(shè)計(jì)為：下傾10°～15°。2）錨固孔徑為：110 ?mm。

1.2 關(guān)鍵步驟施工

針對(duì)本工程的工程實(shí)際，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了認(rèn)真的研究，并組織了有關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)規(guī)范的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們制定了本工程的施工方案和施工方法。

預(yù)應(yīng)力錨索施工按鉆孔、編索、裝束、注漿、墊板制作安裝、預(yù)應(yīng)力張拉、外錨頭切割六大主要工序依次進(jìn)行，各部分工序在保證主要施工順序的情況下，可統(tǒng)籌進(jìn)行。

（1）錨索成孔。錨索成孔采用KQJ—100B等潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，成孔要求如下：

1）鉆孔位置：孔點(diǎn)坐標(biāo)不得與設(shè)計(jì)的坡面坐標(biāo)偏差：（±50 mm）。2）鉆孔直徑：孔徑不得低于設(shè)計(jì)值的101%，以確保灌漿充分和錨固效果。3）鉆孔方向：鉆孔方向與水平面和豎直面的夾角不得與設(shè)計(jì)角度偏差±0.5°～3.0°，

采用地質(zhì)羅盤(pán)儀予以確定。4）鉆孔深度：鉆孔深度不得淺于設(shè)計(jì)深度的101%。5）孔底要求：鉆進(jìn)達(dá)到要求深度之后，不能立即停鉆，必須在停止進(jìn)尺的情況下，穩(wěn)鉆1 min～

2 min，防止孔底端部尖滅，達(dá)不到設(shè)計(jì)的錨固直徑。6）鉆孔孔壁：鉆孔孔壁不得有粘土或粉砂滯留，必須清洗干凈。

（2）錨索制作與下錨。錨索體的材料必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的材料選用，錨索制作的具體要求如下：

1）錨索體的制作：鋼絞線(xiàn)必須從盤(pán)絲上按計(jì)算長(zhǎng)度截取，不得采用焊接，不能有銹蝕、損壞的現(xiàn)象并將鋼絞線(xiàn)在編索平臺(tái)上拉直，每根錨索的鋼絞線(xiàn)數(shù)目不得少于設(shè)計(jì)要求。2）注漿管：注漿管安置一根，其材料必須采用直徑不低于20 mm的PVC管，捆扎在鋼絞線(xiàn)的中間，捆扎要牢靠，以便減少錨索揉度，下錨順利，其管端距離錨索末端不得超過(guò)20 cm，管底出口處用膠布封住，以防止土或沉渣進(jìn)入管口，管底出口處亦用膠布封住。[2]3）安置隔離架：隔離架的數(shù)目按照隔離架在每上的錨固段的間距確定，其間距為1.0 m～1.5 m，捆扎牢靠。4）安置導(dǎo)向帽：在安裝完隔離架、鋼環(huán)之后必須在錨索末端安裝導(dǎo)向帽其長(zhǎng)度不得與設(shè)計(jì)偏差±1 cm，安裝牢靠，以便下錨順利。5）錨固段長(zhǎng)度：每根錨索的錨固段長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)值的誤差不得超過(guò)5 cm。6）錨索制作過(guò)程中在場(chǎng)地上設(shè)置有覆蓋的制作場(chǎng)地和制作支架，避免鋼絞線(xiàn)受到雨水、泥土和油漬污染。鋼絞線(xiàn)應(yīng)采用機(jī)械切割，不得使用電弧切割。

（3）錨索的注漿。1）錨索注漿采用UB3系列配套注漿泵。在灌漿之前應(yīng)對(duì)錨孔用風(fēng)、水中洗，并排盡殘?jiān)臀鬯?。從注漿管注入拌合好和水泥漿。對(duì)于錨索體注漿時(shí)采用一次從孔底進(jìn)行有壓注漿，注漿完后靜置待凝。2）注漿作業(yè)開(kāi)始和中途停止較長(zhǎng)時(shí)間，在作業(yè)時(shí)宜用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿泵及注漿管線(xiàn)。3）注漿管的插入深度以注漿管頭部距孔底50 mm～100 mm為宜，孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)，可停止注漿。4）穩(wěn)壓時(shí)間：每次灌漿結(jié)束都應(yīng)穩(wěn)壓5 min～10 min，以使灌漿充分。

（4）錨下承臺(tái)制作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況錨下承臺(tái)直接采用砂漿摸平后加裝鋼質(zhì)板的辦法進(jìn)行，此辦法可加快施工效率并且可以安放在已經(jīng)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)的鋼梁上。鋼質(zhì)墊板的結(jié)構(gòu)尺寸采用：長(zhǎng)×寬×厚=80 cm×30 cm×3 cm的鋼板，在其中心部位開(kāi)一小孔，以保證錨索出孔。

1）鋼墊板的制作：制作鋼墊板所用的材料為普通鋼板，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求其尺寸誤差為：±1 cm～2 cm。2）錨具、墊板應(yīng)與錨索體同軸安裝，錨索體鎖定后其偏差應(yīng)不超過(guò)±5°。

（5）預(yù)應(yīng)力張拉。1）張拉采用YDC240Q單頂進(jìn)行張拉。2）錨索在張拉前必須把承壓支撐物件的面整平，將墊墩、錨具安裝好，并和錨索軸線(xiàn)方向垂直，安裝千斤頂時(shí)注意千斤頂軸線(xiàn)應(yīng)與錨索軸線(xiàn)在—條直線(xiàn)上，而且不可壓彎錨頭部分。3）安裝前應(yīng)對(duì)千斤頂和電動(dòng)油泵進(jìn)行標(biāo)定，按標(biāo)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行張拉，在張拉時(shí)，事前檢查油泵各閥門(mén)的工作情況、油管的暢通情況，以免在張拉時(shí)油泵工作不正常而造成張拉失敗。

1.3 施工安全注意事項(xiàng)

（1）鉆機(jī)的安裝。1）鉆機(jī)安裝要求支承寬度足夠?qū)?，各支承同時(shí)受力，各扣件扣接牢固，重心穩(wěn)當(dāng)。2）鉆機(jī)在架設(shè)、移動(dòng)和就位等過(guò)程中，要防止機(jī)器傾覆，以及由此而引起的傷人、毀機(jī)事件。

（2）鉆孔。1）鉆機(jī)的鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)、沖擊、排渣等動(dòng)作要合理協(xié)調(diào)進(jìn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行沖擊，可以加快鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)一定進(jìn)尺后，要進(jìn)行一次排渣。禁止為了搶進(jìn)度，盲目加壓沖擊或減少排渣次數(shù)，防止卡鉆事故發(fā)生。2）排渣過(guò)程中，除開(kāi)通壓縮空氣外，鉆機(jī)還要進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、上下移動(dòng)等操作，動(dòng)作復(fù)雜，難度較大，要求在操作時(shí)，嚴(yán)格控制鉆機(jī)升降幅度，防止鉆機(jī)碰壞軌道限位裝置，引起事故。3）在正常鉆進(jìn)過(guò)程中，機(jī)組人員要離開(kāi)鉆機(jī)一定距離，防止風(fēng)管接頭滑脫傷人，以及排渣時(shí)，泥沙掉進(jìn)眼鼻耳等人體器官內(nèi)。

（3）穿索注意事項(xiàng)。1）鋼絞線(xiàn)解盤(pán)時(shí)，要注意防止鋼絞線(xiàn)彈出傷人;樁管解捆時(shí)，防止鋼管滾動(dòng)傷人。2）組裝錨索時(shí)，要防止鋼絞線(xiàn)端頭切口割傷。3）在搬運(yùn)錨索時(shí)，因索較長(zhǎng)，要求輕拿輕放，不得高處拋擲。

2 結(jié)語(yǔ)

隧道偏壓地段的加固處理，應(yīng)根據(jù)圍巖性質(zhì)，偏壓程度及施工工期等方面進(jìn)行綜合考慮后確定，本文采用鋼架及預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行處理時(shí)，主要出于臨時(shí)及永久相結(jié)合的考慮，處理過(guò)程對(duì)同類(lèi)工程有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]褚光輝.隧道洞口偏壓處理方案[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2015，31（02）：160.

[2]平捷.黃土淺埋隧道偏壓處治技術(shù)[J].科技傳播，2012，4（16）：150+147.