高速公路淺埋黃土隧道施工技術(shù)

段金明

(江西交通咨詢有限公司，江西 南昌 330036)

0 前 言

大部分的黃土具有濕陷性，下沉穩(wěn)定的黃土在受水浸濕后，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著下沉，對(duì)隧道施工產(chǎn)生巨大的威脅。因此，選擇怎樣的施工工藝、工法，這個(gè)將直接關(guān)系到黃土隧道施工的安全、穩(wěn)定，而青海大部分隧道為黃土隧道，本文結(jié)合歷年來前輩們對(duì)黃土隧道施工的經(jīng)驗(yàn)及作者在工作、學(xué)習(xí)中的一些認(rèn)識(shí)，總結(jié)出一些黃土隧道的施工方法及工藝要點(diǎn)，希望能給正在施工的黃土隧道施工及監(jiān)理人員一點(diǎn)啟示和幫助。

1 工程概況

西寧至互助一級(jí)公路擴(kuò)能改造工程SGJL-1總監(jiān)辦轄段XHSG-2標(biāo)段大莊隧道位于青海省互助土族自治縣東溝鄉(xiāng)西山跟村，為分離式中隧道。地形地貌及氣候方面，大莊隧道位于風(fēng)積黃土丘陵地貌區(qū)，隧址區(qū)最大海拔高程2 755.05 m，最低海拔高程2 698.03 m，隧道所在區(qū)地形起伏不大，最大相對(duì)高差57.02 m，隧道進(jìn)口自然山坡坡度約6°～15°，地形較緩，坡面植被主要為農(nóng)作物，固坡能力差，自然邊坡穩(wěn)定；出口自然山坡坡角約5°～15°，坡面植被不發(fā)育，主要為草木植物，固坡能力差，自然邊坡穩(wěn)定。隧址區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)種植土，第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土(Q3eol)、沖洪積卵石(Q3al+pl)、粉土、粉質(zhì)黏土，新近系中新統(tǒng)西寧組(N1X)泥質(zhì)砂巖。

2 施工方案

2.1 明洞地基處理

水泥土擠密樁廣泛應(yīng)用在地基處理及高速公路的路基中，在濕陷性黃土路基軟基處理中效果更為顯著，地基承載力提高到300 KPa以上，達(dá)到控制工后沉降的目的。

2.2 水泥土擠密樁的施工工藝

(1)場(chǎng)地平整

水泥土樁場(chǎng)地平整，先是用平地機(jī)掛平，再用壓路機(jī)壓實(shí)，使機(jī)械設(shè)備移動(dòng)方便。

(2)施工放樣

根據(jù)基礎(chǔ)平面布置圖及樁位圖，通過坐標(biāo)控制點(diǎn)，準(zhǔn)確定出每個(gè)施工樁位點(diǎn)，并做好標(biāo)識(shí)(小木樁系醒目標(biāo)志)，經(jīng)檢驗(yàn)無誤后，再進(jìn)行施工，并做好記錄。樁孔中心點(diǎn)的偏差不超過5 cm。樁直徑40 cm，按等邊三角形布置，樁間距1 m。

(3)施工要求

拌和水泥土樁水泥劑量為8%，材料宜選用粉質(zhì)黏土涂料中的有機(jī)質(zhì)含量不應(yīng)大于5%，不得使用表層耕土、淤泥質(zhì)土以及生活垃圾的雜填土。樁體內(nèi)壓實(shí)度大于97%，擠密系數(shù)大于0.93。自動(dòng)夾桿錘先是空夯15次后聽到清脆的聲音再下料夯實(shí)，下料采用自動(dòng)繼電器控制，5秒每20 cm厚，夯30下之后再聽到清脆的聲音之后繼續(xù)下料夯實(shí)，以此循環(huán)施工。

(4)施工步驟

夯機(jī)整平穩(wěn)固并對(duì)準(zhǔn)樁孔中心→底夯→填料→夯實(shí)填料→至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→夯機(jī)移位。

2.3 超前支護(hù)

(1)超前小導(dǎo)管加工與制作

小導(dǎo)管采用外徑φ50 mm的熱軋無縫鋼管，壁厚5 mm，管壁鉆注漿孔，孔徑6 mm，孔間距15 cm，呈梅花型布置，尾部100 cm不鉆注漿孔作為止?jié){段，并焊φ6鋼筋加強(qiáng)箍，小導(dǎo)管前端設(shè)長(zhǎng)為10 cm錐頭。

①注漿管沿開挖輪廓線布置，外插角10°～15°；

②注漿壓力為0.8～1.5 MPa；

③縱向首尾相鄰兩排小導(dǎo)管搭接的水平投影長(zhǎng)度不小于1.0 m；

④鋼管環(huán)向間距為40 cm；

(2)超前小導(dǎo)管安裝

①鉆點(diǎn)布設(shè)按照設(shè)計(jì)，環(huán)距40 cm沿隧道開挖輪廓線布置。

②向鉆孔內(nèi)推入錨管管體可使用風(fēng)動(dòng)機(jī)和專用連接器。鑿巖機(jī)的工作風(fēng)壓不應(yīng)小于0.4 MPa。

③超前小導(dǎo)管管體被推進(jìn)過程中應(yīng)使錨管管體和鉆孔中心線在同一軸線上。

④準(zhǔn)確測(cè)定孔位，按照設(shè)計(jì)的外插角10°～15°，采用風(fēng)鉆頂入。

⑤超前小導(dǎo)管管體應(yīng)全部推入鉆孔當(dāng)托板抵緊壁面時(shí)應(yīng)立即停止推壓。

⑥小導(dǎo)管安裝后不得隨意敲擊。

(3)注漿

①檢查各種機(jī)具，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

②注漿材料為水-水玻璃雙液漿液，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.6～1.1水玻璃玻鎂度30～40Be，雙液體積c/s=0.7～1.4，注漿壓力為0.8～1.5 MPa。

③注漿過程中根據(jù)地質(zhì)情況等控制注漿壓力，做好記錄。

④注漿過程中嚴(yán)格控制注漿壓力，不得使?jié){溢出出地面及超出有效注漿范圍，注漿順序由拱腳向拱部逐管注漿。

⑤中途停止超過30 min時(shí)應(yīng)用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注管罐及其管路，注漿時(shí)注漿管應(yīng)插至距孔底50～100 mm隨漿的注入緩慢勻速拔出管體插入后，若孔口無砂漿溢出應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注。

2.4 隧道開挖

大莊隧道為Ⅴ級(jí)圍巖，采用三臺(tái)階七步法開挖，S5H-a型襯砌段每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m(1榀拱架間距)，S5H-b型襯砌段每循環(huán)進(jìn)尺0.6 m(1榀拱架間距)。

第1步，上部弧形導(dǎo)坑開挖：超前支護(hù)后環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留3～5 m核心土，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3。每循環(huán)進(jìn)尺1榀鋼拱架，開挖后立即初噴4 cm混凝土，施作藥卷錨桿、鋼筋網(wǎng)片、鋼拱架及打設(shè)鎖腳錨管施工，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

第2、3步，左右側(cè)中臺(tái)階開挖：每循環(huán)開挖進(jìn)尺為1榀鋼拱架，開挖高度為3～3.5 m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3 m，同第1步初期支護(hù)工藝流程，拱腳錨管和鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

第4、5步，左右側(cè)下臺(tái)階開挖：每循環(huán)開挖進(jìn)尺為1榀鋼拱架，開挖高度為3～3.5 m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3 m，同第2步初期支護(hù)工藝流程，但注意銜接好鋼架，在鋼架拱腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)4根鎖腳錨管，拱腳錨管和鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

第6步，上中下臺(tái)階預(yù)留核心土開挖：各臺(tái)階開挖、支護(hù)完成后及時(shí)開挖預(yù)留核心土，預(yù)留核心土臺(tái)階長(zhǎng)度為3～5 m。

第7步，仰拱開挖：每循環(huán)開挖進(jìn)尺長(zhǎng)度宜為2 m開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度為6 m。

2.5 初期支護(hù)

S5H-a襯砌類型采用C22藥卷錨桿單根長(zhǎng)4 m(間距環(huán)向100×縱向50 cm)+φ8雙層鋼筋網(wǎng)片(20×20 cm)+間距50 cmI22b鋼拱架+28 cmC25噴射混凝土。

S5H-b襯砌類型采用C22藥卷錨桿單根長(zhǎng)4 m(間距環(huán)向100×縱向60 cm)+φ8雙層鋼筋網(wǎng)片(20×20 cm)+間距50 cmI22a鋼拱架+28 cmC25噴射混凝土。

3 結(jié)束語

黃土隧道施工雖然較一般隧道復(fù)雜，但只要嚴(yán)格遵照施工方案施工，做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，把握好工序的銜接，保證材料的質(zhì)量，嚴(yán)格監(jiān)理程序，做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，按設(shè)計(jì)施工，存在變更設(shè)計(jì)的時(shí)候及時(shí)變更，相信一定能在保證質(zhì)量、安全的前提下，如期完成隧道施工計(jì)劃。