探討隧道工程項(xiàng)目二襯與初支置換施工技術(shù)

夏黃鵬

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司一分公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000)

近年來(lái)我國(guó)西南地區(qū)高速公路通車(chē)?yán)锍踢B創(chuàng)新高,而西南地區(qū)均為山嶺重丘地形,隧道所占比例較高且地質(zhì)復(fù)雜,斷層破碎帶、泥灰?guī)r段、滑坡段等不良地段多,嚴(yán)重影響隧道施工和后期行車(chē)安全。該隧道不良地質(zhì)段二襯、初支置換,主要通過(guò)改進(jìn)技術(shù)工藝和增加新材料,在確保施工安全、技術(shù)可靠的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)不良地質(zhì)段的低成本、高質(zhì)量治理。

1 工程概況

某高速公路隧道,屬分幅式隧道,其左洞有共218m 出現(xiàn)二襯侵界15-50cm 不等、矮邊墻開(kāi)裂滲水、隧道右洞共80m 出現(xiàn)初支工字鋼大變形。施工單位針對(duì)以上情況采用“先護(hù)后拆”,并對(duì)初支進(jìn)行了成功置換,并通過(guò)監(jiān)控檢測(cè),該段沉降和收斂數(shù)據(jù)穩(wěn)定,其它各項(xiàng)指標(biāo)合格,滿足了通車(chē)運(yùn)營(yíng)要求。

2 工藝原理

2.1 采用120a 工字鋼先對(duì)換拱段進(jìn)行臨時(shí)鋼支撐加固,使該段受力均衡。

2.2 分兩次施作6m 和4m 直徑42*3.5mm 長(zhǎng)、短小導(dǎo)管,形成6m 厚的承壓圈,并通過(guò)鉆芯取樣、對(duì)注漿形成的承壓拱圈進(jìn)行注漿效果檢驗(yàn)。

2.3 利用啄木鳥(niǎo)機(jī)械法分段跳槽拆除臨時(shí)鋼拱架、二襯和初支,按加強(qiáng)后的圍巖設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行初支和二襯重構(gòu),從而確保了隧道的換拱施工安全。

3 二襯與初支置換施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 臨時(shí)鋼拱架支撐

臨時(shí)拱架搭設(shè),和上臺(tái)階鋼支撐的安設(shè)方法一致。但需在工字鋼兩頭落腳處設(shè)置2cm 厚的縱向鋼板,寬度為0.5m,工字鋼與鋼板焊結(jié)牢固,使臨時(shí)鋼拱架整體受力均衡。

3.2 注漿固結(jié)

圖1 6m 注漿小導(dǎo)管加工構(gòu)造圖

圖2 4m 注漿小導(dǎo)管加工構(gòu)造圖

3.2.1 注漿方案。3.2.1.1 第一次注漿采用6m 長(zhǎng)直徑42*3.5mm 小導(dǎo)管,縱環(huán)間距為2.4*2.4m,注漿孔尺寸、布置和間距情況見(jiàn)圖1。3.2.1.2 第二次注漿采用4m 長(zhǎng)的直徑42*3.5mm小導(dǎo)管,縱環(huán)間距為2.4*2.4m,注漿孔尺寸、布置和間距情況見(jiàn)圖2。3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)注漿管布置及安裝。3.2.2.1 在二襯混凝土表面,按縱環(huán)向2.4m 的間距,用風(fēng)鉆打孔,孔深5.6m,方向?yàn)榇怪表磐獗砻娣较颉ｃ@孔完成后打入小導(dǎo)管,孔口鋼管外沿與砼密貼,加止?jié){塞；3.2.2.2 測(cè)量:在原二襯或初支上,根據(jù)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求,準(zhǔn)確測(cè)定本循環(huán)增設(shè)小導(dǎo)管孔位；3.2.2.3 鉆孔:使用鑿巖風(fēng)鉆,在小導(dǎo)管孔位定位處,鉆設(shè)孔洞；3.2.2.4 安裝注漿管：待小導(dǎo)管孔鉆設(shè)施作完畢,及時(shí)清孔檢查,在無(wú)坍孔、探頭石的孔洞內(nèi),安裝注漿管,注漿管外露30-40cm；3.2.2.5 注漿管固定和孔口密封：孔洞末端焊接鐵箍,并用膠泥麻筋纏箍成楔形,用于入孔注漿管的固定與孔口密封。3.2.3 小導(dǎo)管注漿。3.2.3.1 漿液配比:注漿采用超細(xì)快硬型硫鋁鹽42.5 水泥,配合比(W/C)為l:1-0.75:1(初始低濃度),需先稀后濃,依吸漿情況逐步加濃漿液；3.2.3.2 試泵:用系統(tǒng)額定注漿壓力1.5-2 倍壓力,測(cè)試系統(tǒng)耐壓性能,檢查系統(tǒng)是否存在滲液、漏液等密封隱患；檢查系統(tǒng)各導(dǎo)管出漿壓力和出漿穩(wěn)定性,確保線路連接正確；試泵持續(xù)二、三分鐘泵管及機(jī)械設(shè)備不出故障,方可進(jìn)行注漿作業(yè)施工；3.2.3.3注漿順序:遵循由疏至密,由兩側(cè)向中間的注漿順序；3.2.3.4 注漿壓力:根據(jù)作業(yè)面地質(zhì)條件、吸漿量和注漿粘稠度等因素,綜合確定；在注漿過(guò)程中,為避免前期注漿壓力過(guò)低,導(dǎo)致裂縫被堵塞,或細(xì)小裂縫注漿效果不佳,遺留質(zhì)量和安全隱患,適宜采用“一次升壓法”,以保證注漿效果；3.2.3.5 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):達(dá)到規(guī)定壓力,吸漿量小于0.5 升/分鐘,穩(wěn)壓5-10 分鐘；如果長(zhǎng)時(shí)間壓力不上升,吸漿量很大時(shí)應(yīng)停止注漿,分析原因；3.2.3.6 封孔:注漿施作完畢后,應(yīng)及時(shí)拔除注漿套管,并使用C15 砼封閉注漿孔。3.2.4 第二次加固注漿。在第一次6m 長(zhǎng)的小導(dǎo)管注漿完成并凝固后,再采用4m 長(zhǎng)的小導(dǎo)管按縱環(huán)向2.4m 的間距進(jìn)行第二次注漿,尾部100cm 不鉆注漿孔作為止?jié){段。3.2.5 注漿異常處理。在注漿施作過(guò)程中,若注漿壓力突然增高,應(yīng)立即停止注漿作業(yè),并馬上換注清水,待注漿泵恢復(fù)正常時(shí),再重新開(kāi)始注漿作業(yè)；當(dāng)吸漿量過(guò)大,注漿壓力始終保持低位時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整注漿濃度,適當(dāng)增加凝膠速度,并合理減小注漿量和注漿壓力,或合理采用間歇式注漿。3.2.6 注漿效果檢測(cè)。3.2.6.1 鉆孔取芯檢查法:在每一個(gè)試驗(yàn)區(qū)鉆孔三個(gè),全長(zhǎng)取出巖芯；交力學(xué)試驗(yàn)室進(jìn)行試壓,得出的結(jié)果與原巖強(qiáng)度進(jìn)行比較；3.2.6.2 微型攝像機(jī)成相檢查法：用風(fēng)鉆打孔深6m,清孔后,把微型攝像機(jī)探頭伸入孔內(nèi)并錄像,檢查注漿效果；3.2.6.3 效果檢驗(yàn)：如注漿效果良好,注漿后形成良好的水泥結(jié)石。如果注漿后沒(méi)有形成良好的水泥結(jié)石,證明注漿效果不好,注漿效果檢測(cè)情況見(jiàn)圖3。

圖3 注漿效果檢測(cè)(鉆芯取樣)

3.3 臨時(shí)鋼拱架拆除

為確保施工安全,用挖掘機(jī)安裝破碎頭對(duì)需換拱段臨時(shí)鋼拱架I20a 工字鋼進(jìn)行破除,破除應(yīng)從拱腰工字鋼連接的薄弱處開(kāi)始往拱頂進(jìn)行,待拱腰以上工字鋼破除后再破除拱腰以下工字鋼。

3.4 二襯拆除

為減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),確保施工過(guò)程中的安全管控,采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)安裝破碎頭跳槽拆除整模二襯混凝土,二襯混凝土拆除時(shí)須自上而下,分塊分段進(jìn)行；拆除順序?yàn)镮1→II1→III1→IV1→I2→………→I108→II108→III108→IV108；拆除順序見(jiàn)圖4。

圖4 二襯與初支置換拆除順序示意圖

3.5 初支置換

二襯拆除后,對(duì)揭露出的初支斷面進(jìn)行檢測(cè),若檢測(cè)發(fā)現(xiàn)初支變形面積大,則須對(duì)初支進(jìn)行拆除置換,初支置換采取全斷面整體置換；初支拆除置換采取1-2 榀鋼拱架一循環(huán),每榻鋼架拱部及拱腳增設(shè)8 根直徑22mm 鎖腳錨桿。

3.5.1 初支破除。初支拆除工作同二襯拆除一樣,先開(kāi)一道50cm 寬、24cm 深的槽口,然后用挖掘機(jī)安裝破碎頭在原初支拱架的拱腰的工字鋼連接薄弱處往拱頂開(kāi)始破除；初支破除施工時(shí),為避免破除施工對(duì)圍巖的影響,應(yīng)合理確定破除施工時(shí)振幅和次數(shù)；第1 段破除施作完畢后,應(yīng)馬上跳至第5 段施工。

3.5.2 拆除后重新支護(hù)。3.5.2.1 初支拆除施作完畢后,應(yīng)使用斷面儀等儀器,精確測(cè)量圍巖斷面,及時(shí)修整欠挖斷面,保證斷面符合設(shè)計(jì)要求；3.5.2.2 斷面修整完畢,應(yīng)及時(shí)清理作業(yè)斷面,并噴射2cm 混凝土,以達(dá)到保護(hù)圍巖斷面,防止巖壁脫落、坍塌,保障后續(xù)施工安全；3.5.2.3 初支空洞處理：支護(hù)與圍巖之間若存在空洞,會(huì)影響圍巖結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)固性,并會(huì)改變支護(hù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),對(duì)結(jié)構(gòu)支護(hù)能力產(chǎn)生不利影響,增加后續(xù)施工和后期隧道行車(chē)安全隱患；因此在初支施工期間,若檢測(cè)到初支空洞,應(yīng)及時(shí)采用打孔預(yù)埋泵送管,向空洞內(nèi)泵送C20 砼；3.5.2.4初支完成后,每5m 在拱頂和拱腰處布設(shè)沉降觀測(cè)和周邊收斂點(diǎn),待數(shù)據(jù)穩(wěn)定和初支斷面滿足設(shè)計(jì)要求后,即可進(jìn)行后續(xù)二襯施工。

4 結(jié)論

本文結(jié)合具體工程,探討了隧道初支變形和二襯結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害治理的二襯與初支置換施工技術(shù)要點(diǎn),結(jié)論如下：

4.1 在搭設(shè)臨時(shí)鋼拱架支撐時(shí),工字鋼兩頭落腳處設(shè)置縱向鋼板,并將之與工字鋼焊接固定,提高了拱架整體受力均衡性。

4.2 在注漿施作過(guò)程中,應(yīng)注意注漿異常處理,若注漿壓力突然增高,應(yīng)立即停止注漿作業(yè),并馬上換注清水,待注漿泵恢復(fù)正常時(shí),再重新開(kāi)始注漿作業(yè)；當(dāng)吸漿量過(guò)大,注漿壓力始終保持低位時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整注漿濃度,適當(dāng)增加凝膠速度,并合理減小注漿量和注漿壓力,或合理采用間歇式注漿。

4.3 初支破除施作過(guò)程中,應(yīng)合理確定施工時(shí)振幅和次數(shù),避免擾動(dòng)圍巖；破除施作完畢,應(yīng)及時(shí)修整圍巖斷面,并噴設(shè)混凝土保護(hù)層；初支重支后,應(yīng)重視空洞處理,及時(shí)采用C20 砼泵送回填。