高速公路隧道襯砌支護(hù)與排水施工技術(shù)

陳江濤

中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075

某工程中涉及的隧道屬于貴州都香第T15合同段重點(diǎn)控制工程，左線、右線分別長(zhǎng)866m和872m。該隧道基巖以凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰?guī)r為主，質(zhì)地堅(jiān)硬，且處于陡坡之上，位于低丘陵坡麓。從隧道的地質(zhì)環(huán)境來(lái)看，巖體不完整、風(fēng)化嚴(yán)重，導(dǎo)致地質(zhì)呈現(xiàn)沙土狀。此次工程利用了新奧法和復(fù)合式襯砌，因此，為了保證施工質(zhì)量，在施工中要注意排水處理以及襯砌施工。

1 工程地質(zhì)

在基巖中，兩組結(jié)構(gòu)面的具體情況如下：①節(jié)理產(chǎn)狀155°∠56°，密度為1條/m；②假流紋構(gòu)造產(chǎn)狀345°∠30°。在該隧道出口是由硬塑狀含碎石粉質(zhì)黏土組成的崩坡積體，有2.7～8.1m厚。

隧道的構(gòu)造裂縫以及破碎帶中儲(chǔ)存了大量因?yàn)榻涤攴e蓄的地下水，而且設(shè)計(jì)中3條斷層破碎帶即F7、F7A、F8均是在水文的影響之下產(chǎn)生的。隧道建造在四季分明、氣候溫暖但降水充沛的地域，該區(qū)域易受季風(fēng)以及臺(tái)風(fēng)的影響。隧道出口圍巖大多為V級(jí)，襯砌厚45cm，C20噴錨25cm厚，而C30防水混凝土則全部用在二襯上。

2 超前（初期）支護(hù)

利用預(yù)留核心土的方法對(duì)隧道出口展開(kāi)施工，支護(hù)則需要利用超前小導(dǎo)管注漿以及U25型鋼支撐，C20混凝土噴厚25cm。

2.1 開(kāi)挖前支護(hù)

一般利用大約長(zhǎng)4.5m的φ42mm×4mm熱軋無(wú)縫鋼管制成超前小導(dǎo)管，同時(shí)要保證其前端是扁尖形，約有40cm的間距。溢漿孔的直徑為φ10mm，布置成梅花形狀，且不能設(shè)置在距孔口端100cm的地方。小導(dǎo)管以2根/m的間距環(huán)向設(shè)置，巖層需要在輪廓線外大約5°～10°插腳打入。鉆孔采用Y28型風(fēng)鉆，小導(dǎo)管在沖擊錘的幫助下深入預(yù)計(jì)深度，之后便可以清理孔內(nèi)雜物。

上述工序完成之后，需要封堵導(dǎo)管口端，此時(shí)需要利用速凝塑膠泥，同時(shí)需要封閉掌子面初噴混凝土進(jìn)行封閉，噴厚5cm。噴射結(jié)束后，待混凝土強(qiáng)度符合要求，就可以利用30號(hào)水泥漿進(jìn)行注漿。此時(shí)初壓維持在0.5～1.0MPa，終壓為2.0MPa，注漿水中需要讓水玻璃濃度保持在40°Bé，模數(shù)保持在2.4，而水泥漿水灰比為1∶1，水泥漿和水玻璃體積比為1∶0.5。破碎圍巖自身的作用力會(huì)隨著水泥漿強(qiáng)度的增大而增大，此時(shí)圍巖便會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 開(kāi)挖后支護(hù)

（1）材料選定。該工程所利用的水泥為普通硅酸鹽水泥，類(lèi)型為貴州豪龍P·032.5R，細(xì)料選擇中粗砂，粗骨料則選取5～15mm碎石，產(chǎn)自該標(biāo)段自建采料場(chǎng)，且出場(chǎng)時(shí)粗集料應(yīng)水洗干凈。為了讓工程效果達(dá)到最佳水平，需要選取水泥量在1.5%，水灰比為0.45的UNF-2A混凝土速凝劑，產(chǎn)自貴州（貴陽(yáng)）科健。

（2）初噴混凝土。為了提高錨噴支護(hù)的質(zhì)量，需使用濕噴技術(shù)，該技術(shù)具有混凝土均勻性好、彈率小以及粉塵小的優(yōu)點(diǎn)。該工序需要注意以下幾點(diǎn)：①清理巖壁面，在高壓水或者高壓風(fēng)的幫助下清理粉塵及其他雜物；②噴射過(guò)程中快速處理松動(dòng)的石塊；③噴射時(shí)要注意按照從上到下的順序，分段、分片進(jìn)行，每段長(zhǎng)度不能超過(guò)5m；④根據(jù)設(shè)計(jì)厚度和位置共同確定噴射厚度，初次噴射≥5cm；⑤巖面偏角和噴頭噴射的方向不能超過(guò)10°，一般噴面和噴頭需要距離0.6～1.0m，噴射時(shí)，噴頭要以螺旋式緩慢進(jìn)行；⑥為了讓噴射更加順利，需要分層噴射，前一層終凝后再?lài)娤乱粚樱窃撨^(guò)程中如果表面已經(jīng)有粉塵，需要進(jìn)行清潔；如果遇到巖石表面不平整的現(xiàn)象，需要在初噴時(shí)就整理平整。

（3）設(shè)置錨桿及掛網(wǎng)。所用錨桿為長(zhǎng)4.5m，φ25×5mm的中空注漿錨桿，按照輪廓線環(huán)向進(jìn)行布置，間距需在0.75m。完成鉆眼后就可以進(jìn)行清孔工作，用水浸濕錨固劑之后將其迅速塞入鉆孔中，填充到孔深2/3時(shí)，就可以利用手風(fēng)槍送錨桿充分入內(nèi)，再注入水泥砂漿。錨桿漏到外部的長(zhǎng)度不能超過(guò)10cm。為了讓錨桿和網(wǎng)片更加牢固地焊接在一起，所選用的網(wǎng)片是A6定型鋼筋焊接網(wǎng)，尺寸為10cm×10cm。

（4）安裝U型鋼支撐。U25選用A3型或15錳鋼現(xiàn)場(chǎng)或工廠彎制。φ25mm螺紋鋼、φ14mm螺紋鋼分別用于鋼格柵和腹筋，而φ10mm鋼筋則用于箍筋。鋼格柵之間的間距為0.5m，且斷面大小為20cm×20cm。鋼支撐架要本著以下三個(gè)原則，即嚴(yán)格控制拱頂、嚴(yán)格控制拱腳以及嚴(yán)格控制中線到兩拱腳的距離鋪設(shè)鋼支撐架，使上下臺(tái)階鋼支撐緊密連接。為了讓連接板受力面積更大，可以將25cm×25cm×5cm的木板墊在拱腳處，同時(shí)將4個(gè)φ22mm鎖腳錨桿安裝在拱腳上。

鋼架和圍巖之間的縫隙在20～30cm時(shí)，留該縫隙作為混凝土保護(hù)層；如果間距過(guò)大，則需要用混凝土墊塊，而對(duì)其間距進(jìn)行回填時(shí)C30模筑混凝土為最佳選擇。鋼架的位置應(yīng)始終與隧道中線垂直，不能有20°以上的傾斜。之后就可以同樣的工序?qū)﹀^桿、網(wǎng)片、鋼格柵進(jìn)行復(fù)噴。分層噴射時(shí)，每次約有10min的間隔，噴射厚度約為6cm[1]。

3 防排水

隧道內(nèi)部積水產(chǎn)生的原因復(fù)雜，需要秉著排優(yōu)先，防、堵、截為輔的方法進(jìn)行綜合治理。

3.1 洞內(nèi)防排水

（1）隧道開(kāi)挖后排水。開(kāi)挖隧道時(shí)，需要先噴5cm的混凝土。在出現(xiàn)漏水的裂縫處以及擬設(shè)Yas半圓管處，利用M10砂漿將其抹平。具體操作如下：需要提前鉆設(shè)深1m的排水孔，且間距約為40～50cm，在其上利用鋼射釘將Yas半圓管固定好，并噴射速凝混凝土，約2cm厚即可。

Yas半圓管出水端接到集水槽，其依照長(zhǎng)度可以分為兩種：①Yas半圓管的數(shù)量在1～2根或者3～4根時(shí)，集水槽長(zhǎng)度為40cm和60cm；②Yas半圓管數(shù)量＞4根時(shí)，需要另外設(shè)置集水槽，且2個(gè)集水槽之間的距離≥2m。之后便可以再次分層噴射混凝土，直到混凝土厚度符合規(guī)范要求。其余各層發(fā)生滲漏時(shí)，也需要利用Yas半圓管將集水槽內(nèi)的水排入隧道中央排水溝。Yas管節(jié)布置大樣圖如圖1所示。

圖1 Yas管節(jié)布置大樣圖

（2）復(fù)合式襯砌中間鋪設(shè)防水層。隧道設(shè)計(jì)為封閉式防水。對(duì)二襯澆筑混凝土前，先要將E-VA防水卷材鋪設(shè)好，焊接時(shí)應(yīng)控制好熱合機(jī)的溫度和焊接速度，以防止出現(xiàn)漏焊、過(guò)焊情況。在開(kāi)始前，先試驗(yàn)接頭的水密性，當(dāng)將水壓設(shè)置為0.2MPa，24h內(nèi)無(wú)滲漏時(shí)，說(shuō)明水密性較強(qiáng)。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)防水卷材水平向滲透系數(shù)為20kPa時(shí)，該卷材的水平向滲透系數(shù)最小值為0.28cm/s；而在100kPa時(shí)，滲透系數(shù)的最小值為0.12cm/s[2]。

無(wú)紡?fù)凉げ嫉臋M向拉伸率最小為55%，而單位面積質(zhì)量為400g/m2。施工時(shí)為了確保防水卷材不被雜物損害，需要先清理支護(hù)表面的噴射混凝土尖角、鋼筋頭及錨桿頭。需要按照拱頂、邊墻的順序鋪設(shè)防水卷材，松弛率在環(huán)向和縱向上均有不同，分別為10%～15%、5%～8%。對(duì)于二次襯砌混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)的沉降縫、工作縫及伸縮縫，需要利用止水帶、雙層式背貼式止水帶和環(huán)向橡膠止水條進(jìn)行防水處理。

（3）防水混凝土提高抗?jié)B能力。隧道二次襯砌混凝土所需強(qiáng)度是C30，而抗?jié)B則是S10，因此需要注重混凝土的配置工作，水泥需要P·042.5膨脹水泥（產(chǎn)地為貴州豪龍），水泥用量為1%，在實(shí)際施工時(shí)要充分振搗、拌和。

（4）隧道路面排水。采用中央排水的方式，需先將φ300mm鋼筋混凝土管埋在隧道中央，每個(gè)中央暗井以間距25m進(jìn)行設(shè)置，橫向用φ100mm HDPE雙壁波紋管與二襯兩側(cè)拱腳φ100mm HDPE打孔波紋管通過(guò)三通相連接。另外，利用路緣排水溝將路面面層流水引導(dǎo)至洞外。

3.2 洞外排水

結(jié)合隧道出口段自身的水文詳情，為了讓地表水流入其他河道，需要把截水溝安裝在距離隧道頂大約50m的地方。除此之外，還需將天溝安裝在離洞口大約5m的地方。如果截水溝無(wú)法充分發(fā)揮作用，天溝便可起到輔助作用。為了避免截水溝和天溝出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，采取的塊石是M10漿砌片，而且需要在其下方鋪設(shè)防水材料。該工序可以防止洞外水向洞內(nèi)流去，使排水系統(tǒng)更加完善[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在隧道出口處，水平層面易破碎，容易發(fā)生積水，而且圍巖節(jié)理發(fā)育。為了保證施工順利進(jìn)行，需要利用錨噴網(wǎng)、超前小導(dǎo)管注漿、U型鋼支撐等支護(hù)技術(shù)，時(shí)刻以“管超前，嚴(yán)注漿，強(qiáng)支護(hù)，重防排水，早封閉”為原則。從現(xiàn)階段隧道治水的效果來(lái)看，該方案具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，值得被推廣使用。