淺談山區(qū)高原特長(zhǎng)隧道崩坡體段進(jìn)洞施工技術(shù)

楊壯

摘 要：近年來(lái)，隨著高速公路建設(shè)逐步向西南山區(qū)轉(zhuǎn)移。西南山區(qū)地形復(fù)雜、山勢(shì)尖峭聳立、谷深坡陡、生態(tài)脆弱，受地震活動(dòng)影響，山體下部往往會(huì)形成崩坡積體。崩坡積體以灰?guī)r塊石、碎石為主，其間充填黃色黏土、粉土等細(xì)粒土，孔隙較多，局部有潛流并形成石筍，透水性強(qiáng)，富水性差，地下水受降雨影響，徑流方式以垂直交替為主，運(yùn)移速度較快，水動(dòng)力條件較好。在此種地質(zhì)條件下隧道進(jìn)洞，施工難度極大，為保證能隧道順利安全進(jìn)洞，必須采取特殊措施。該論文主要從山區(qū)崩坡體段隧道超前支護(hù)技術(shù)原理出發(fā)，首先，對(duì)洞口邊仰坡段崩坡體進(jìn)行加固處理，然后采用超前支護(hù)加固圍巖，洞身開(kāi)挖采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工。不良崩坡體段隧道進(jìn)洞施工過(guò)程中要做好監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)拱頂下沉、地表沉降等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控，保證施工安全并為二襯施提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：山區(qū);高原;特長(zhǎng)隧道;崩坡體;進(jìn)洞施工

1 工程概況

四川汶馬高速公路C15合同段位于阿壩州理縣境內(nèi)，工程所經(jīng)地區(qū)山體陡峭，為構(gòu)造侵蝕深切割的高山地貌，崩坡積體物質(zhì)成分主要由崩坡積塊碎石、黏土組成，局部有架空現(xiàn)象，巖土界面起伏較大，覆蓋層厚度不一，由于橫剖面方向巖土界面陡峻，崩坡積體厚度較大，在地震、暴雨、前緣開(kāi)挖擾動(dòng)等不利因素下，極易引起斜坡垮塌、淺表溜滑以及牽引式整體滑動(dòng)等失穩(wěn)現(xiàn)象。

洞口所處位置崩坡積體厚度大，鉆孔揭露最大厚度為46.2 m，山體界面前部緩，中后部陡傾，斜坡坡度大，隧道仰坡開(kāi)挖后前緣抗滑段較短，堆積體整體穩(wěn)定性差。為攻克崩坡體段隧道進(jìn)洞施工過(guò)程中的技術(shù)難題，項(xiàng)目對(duì)山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞進(jìn)行了深入研究和總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上編寫了本論文。

2 主要解決問(wèn)題

為攻克山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞施工過(guò)程中的技術(shù)難題，項(xiàng)目對(duì)山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞進(jìn)行了深入研究和總結(jié)，主要采取洞外邊仰坡錨噴支護(hù)，洞內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，充分結(jié)合監(jiān)控量測(cè)的施工原則，以“管超前、短進(jìn)尺、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)、少擾動(dòng)、早封閉、勤量測(cè)”為指導(dǎo)思想進(jìn)行施工。

3 工藝原理

該論文主要是采用錨噴防護(hù)對(duì)崩坡積體進(jìn)行處理以此加強(qiáng)崩坡體的穩(wěn)定性，再在超前系統(tǒng)支護(hù)下采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法進(jìn)洞，以此減少因局部支撐強(qiáng)度不夠造成拱頂下沉及地表的沉降，增加洞口的整體受力的結(jié)構(gòu)原理。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞施工工序

截水溝施做→洞口邊仰坡防護(hù)→超前鋼管施工→三臺(tái)階七步開(kāi)挖法進(jìn)洞施工。

4.2 截水溝施工操作要點(diǎn)

（1）測(cè)量放樣。根據(jù)復(fù)測(cè)后的導(dǎo)線點(diǎn)和加密點(diǎn)，使用全站儀，將洞頂邊仰坡坡口開(kāi)挖線放出，然后根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖坡線及地形，用鋼尺量距開(kāi)挖坡線5 m外的位置，作為截水溝位置。

（2）截水溝開(kāi)挖。1）清表。由于處于崩坡體段，因此溝槽開(kāi)挖前需進(jìn)行危石的清理，防止石頭滑落造成不必要的安全事故。2）基槽開(kāi)挖。根據(jù)測(cè)量放樣位置，采用人工手風(fēng)鉆結(jié)合弱爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖，控制好平面尺寸及深度，避免超挖或欠挖。開(kāi)挖自上而下，在陡坡作業(yè)時(shí)，施工人員必須配備安全帶等防護(hù)用品，保證施工安全。

（3）截水溝砌筑。截水溝砌筑及勾縫均采用M7.5漿砌片石，所用片石在使用前用水沖洗干凈，勾縫嵌入砌體縫內(nèi)20 mm，保證灰縫飽滿、平順。且截水溝溝底、溝壁、出水口必須進(jìn)行加固處理，防止水流滲漏和沖刷。

4.3 邊仰坡施工操作要點(diǎn)

（1）邊仰坡開(kāi)挖。1）測(cè)量放樣。由測(cè)量人員放出邊仰坡開(kāi)挖的上口線，并根據(jù)坡比及開(kāi)挖高度確定每層開(kāi)挖的下口線。2）洞口邊仰坡開(kāi)挖。洞口邊仰坡必須采用自上而下分階段進(jìn)行開(kāi)挖。首先，開(kāi)挖到洞口的臨時(shí)設(shè)計(jì)面，并充分結(jié)合圍巖情況，開(kāi)挖其余部分，形成永久性的邊仰坡。

（2）初噴支護(hù)。噴射混凝土?xí)r噴頭垂直噴面或略有5°～10°的傾斜角，噴嘴距受噴面保持0.6 m～1.2 m，噴射順序由下至上，以螺旋狀，沿橫向反復(fù)移動(dòng)，初噴射混凝土的厚度為3 cm～5 cm，為鋼筋網(wǎng)提供足夠的保護(hù)層。

（3）自進(jìn)式錨桿施工。項(xiàng)目根據(jù)隧道邊坡為崩坡堆積松散巖體的特點(diǎn)，洞口邊坡防護(hù)特采用L=4.5 m、Φ=28 mm自進(jìn)式錨桿，自進(jìn)式錨桿端頭為一次性簡(jiǎn)易鉆頭，中部為空心注漿管道，使用氣腿式風(fēng)鉆孔。

（4）鋼筋網(wǎng)掛設(shè)。邊坡噴錨支護(hù)采用φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為20×20 cm。所有鋼筋網(wǎng)片采用集中加工，現(xiàn)場(chǎng)掛設(shè)，鋼筋網(wǎng)片與小導(dǎo)管尾部焊接。

（5）噴射混凝土。噴射混凝土工藝同初噴，噴混終凝后要噴水養(yǎng)護(hù)，14天內(nèi)須保持濕潤(rùn)，以防干裂，影響質(zhì)量。

4.4 管棚施工操作要點(diǎn)

（1）測(cè)量放樣。測(cè)量人員放出隧道設(shè)計(jì)輪廓線，并在噴好的邊仰坡上標(biāo)出套拱的拱頂、拱腳的位置。

（2）套拱施工。1）施工準(zhǔn)備。套拱施工之前先開(kāi)挖洞口邊仰坡，開(kāi)挖過(guò)程中須注意預(yù)留好施做套拱的核心土，拱腳開(kāi)挖完成后，須檢測(cè)拱腳地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。2）套拱拱架安裝。①套拱骨架采用2榀I18工字鋼做骨架，安裝時(shí)先安裝暗洞處一榀，再向外安裝剩余的1榀。鋼架單元之間按設(shè)計(jì)要求焊接鋼板并通過(guò)螺栓相連，鋼架與鋼架之間通過(guò)縱向鋼筋連接。②鋼架安裝上、下、左、右允許偏差為±50 mm，管棚鋼架安裝拱腳須坐落在實(shí)處，若拱腳位置存在虛渣，須清理干凈后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后再安裝鋼架。③鋼架安裝完成后，按設(shè)計(jì)要求施做孔口套管，在拱部120°范圍內(nèi)對(duì)稱布置，孔口管通過(guò)焊接與鋼架相連。④套拱模板安裝。套拱模板分為底模、端模和外模三部分，均用木板拼裝而成。模板安裝采用下支內(nèi)拉的形式固定，即模板下部支撐在核心土上，上部通過(guò)拉桿與拱架相連。為澆筑混凝土方便，須在套拱外模處預(yù)留混凝土入口。⑤套拱混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)。套拱混凝土采用C25現(xiàn)澆混凝土，拱墻混凝土澆筑過(guò)程中須由下向上、兩側(cè)對(duì)稱澆筑。

套拱混凝土須控制好混凝土坍落度，以120 mm～160 mm為宜，混凝土澆筑速度不宜過(guò)快，防止出現(xiàn)套拱爆?，F(xiàn)象。

套拱側(cè)模和外?？稍诨炷翝仓?4小時(shí)后拆除，拆完模板后，覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于7天。

套拱底模在養(yǎng)生結(jié)束后拆除，拆完模板后，用鋼釬鑿出孔口套管管口，并用紅油漆噴涂編號(hào)。

（3）管棚鉆孔。由于洞進(jìn)口所處位置崩坡積體厚度大，整體穩(wěn)定性不高，主要為碎石土層，結(jié)構(gòu)松散;管棚鉆孔特采用自行式潛孔鉆套管鉆進(jìn)技術(shù)，鉆孔采用回轉(zhuǎn)加沖擊方式鉆進(jìn)，采用偏心鉆頭并自動(dòng)跟進(jìn)套管。鉆孔前，先將洞口核心土平整，以便于潛孔鉆機(jī)來(lái)回行走方便。

（4）清孔驗(yàn)孔。鉆孔完成后，立馬用高壓空氣進(jìn)行清孔，防止堵孔。

（5）安裝管棚。棚管頂進(jìn)采用裝載機(jī)結(jié)合管棚機(jī)配合的方式進(jìn)行，接長(zhǎng)鋼管的長(zhǎng)度必須滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭必須要做到前后相互錯(cuò)開(kāi)，鋼管安裝完成后，立即安裝管內(nèi)鋼筋骨架。

（6）套管拔出。在管棚安裝完成之后，采用液壓智能拔管機(jī)進(jìn)行拔管，防止卡管斷管的發(fā)生;在拔管時(shí)，深層崩坡體中的孤石很容易卡住鋼管，應(yīng)用傳統(tǒng)的氣錘敲擊法，由于沖擊力度無(wú)法掌控，很容易導(dǎo)致鋼管發(fā)生斷裂。通過(guò)采用液壓智能拔管機(jī)進(jìn)行拔管，在拔管過(guò)程中，嚴(yán)格控制好拔管速度和拔管方向，防止拔管過(guò)程中鋼套管對(duì)錨索周圍巖體造成擾動(dòng)。并能夠很好的防止卡管斷管的發(fā)生。

（7）注漿。安裝好所有鋼管，并焊接注漿頭，將注漿機(jī)與鋼管注漿頭相連即可開(kāi)始注漿，注漿從兩側(cè)向拱頂方向依次進(jìn)行。

4.5 三臺(tái)階七部開(kāi)挖法施工操作要點(diǎn)

（1）洞身開(kāi)挖。1）根據(jù)崩坡體特點(diǎn)選擇三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工。2）三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工要求。上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖進(jìn)尺與各臺(tái)階開(kāi)挖及循環(huán)進(jìn)尺要保持一致，注意開(kāi)挖過(guò)程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)及核心土的穩(wěn)定性，必要時(shí)可利用核心土體及加設(shè)臨時(shí)支撐。

（2）超前支護(hù)體系。為減少隧道初期支護(hù)荷載，防止掌子面發(fā)生坍塌，在超前鋼管的支護(hù)下，還應(yīng)沿著隧道開(kāi)挖輪廓線施做超前小導(dǎo)管，并進(jìn)行注漿加固處理。

（3）初期支護(hù)。崩坡體段隧道初期支護(hù)鋼拱架采用I18～I(xiàn)20工字鋼，間距60 cm～80 cm;系統(tǒng)錨桿采用雙層中空注漿錨桿，若土體含水率較高，噴射混凝土強(qiáng)度和厚度均適當(dāng)提高。

（4）監(jiān)控量測(cè)。崩坡體段隧道進(jìn)洞施工中，必須全力做好監(jiān)控量測(cè)工作，根據(jù)隧道監(jiān)控量測(cè)相關(guān)要求，必測(cè)項(xiàng)目包括洞內(nèi)外觀察、周邊位移量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)、地表沉降觀測(cè)。

1）洞內(nèi)外觀察。主要包括觀察包括洞口地表的情況、地表的沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲漏的觀察等。2）周邊位移量測(cè)。周邊位移量測(cè)過(guò)程中，凈空水平收斂測(cè)線的布置，應(yīng)根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測(cè)斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。3）拱頂下沉量測(cè)。拱頂下沉量測(cè)必須要與凈空水平收斂量測(cè)在同一量測(cè)斷面內(nèi)進(jìn)行，尤其是崩坡體段圍巖較差，測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)適當(dāng)加密，增設(shè)拱頂下沉測(cè)點(diǎn)1～2個(gè)。4）地表沉降觀測(cè)。地表下沉量觀測(cè)必須直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止為止。

通過(guò)施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)手段，掌握崩坡體滑動(dòng)動(dòng)態(tài)，并且根據(jù)量測(cè)信息，及時(shí)預(yù)見(jiàn)事故和險(xiǎn)情，從而動(dòng)態(tài)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，以此可確保崩坡體段隧道能夠安全進(jìn)洞施工。

（5）二次襯砌。由于隧道所承受的壓力巨大，二次襯砌需采用不得低于45 cm的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，混凝土標(biāo)號(hào)不得低于C30，二次襯砌環(huán)向主筋不小于Φ22，內(nèi)外雙層布置。

因洞口處于崩坡體段，在施工中承受巨大壓力，初期支護(hù)完成后，應(yīng)盡快施工仰拱及二次襯砌，仰拱與掌子面距離必須控制在35 m以內(nèi)，二次襯砌與掌子面距離不得低于70 m，以便能夠盡早封閉成環(huán)，改善結(jié)構(gòu)受力，提高洞體結(jié)構(gòu)承載力。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

本論文所采取的邊仰坡錨噴支護(hù)+加強(qiáng)超前支護(hù)+加強(qiáng)洞內(nèi)支護(hù)的施工方法，特別適用于崩坡體段隧道進(jìn)洞，此種支護(hù)形式較加長(zhǎng)明洞+超前鋼管+增強(qiáng)洞內(nèi)支護(hù)相比節(jié)約工期20天，節(jié)余成本27.8萬(wàn)元，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 技術(shù)效益

（1）施工快速高效。本論文所采用的施工方法比較簡(jiǎn)單，減少了大型機(jī)械設(shè)備的使用，大大降低了施工難度，能夠在保證安全、質(zhì)量的前提下，快速高效的完成進(jìn)洞施工。

（2）超前系統(tǒng)雙保險(xiǎn)。本論文采用超前鋼管和超前小導(dǎo)管雙保險(xiǎn)的超前系統(tǒng)，有效防止了崩坡體段進(jìn)洞施工中可能產(chǎn)生的滑塌、地表沉降以及周邊收斂等問(wèn)題。

（3）大大提高洞口邊坡穩(wěn)定性。本論文在隧道洞口邊坡防護(hù)中采用自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)，鉆進(jìn)后在中空體的孔腔中由內(nèi)向外灌注水泥漿，使得錨固范圍內(nèi)的崩坡體段的松散巖體得到進(jìn)一步加固，阻止破碎松散巖塊掉落，顯著增強(qiáng)了隧道洞口邊坡的穩(wěn)定性，達(dá)到了安全、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

5.3 工期效益

本論文施工方法簡(jiǎn)單，容易保證安全質(zhì)量，而且不需要采用大型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)與加長(zhǎng)明洞+超前鋼管+增強(qiáng)洞內(nèi)支護(hù)施工技術(shù)相比，該論文在對(duì)邊仰坡處理后能夠?qū)崿F(xiàn)快速進(jìn)洞施工，能夠加快了橫洞的施工進(jìn)度，有效保證主洞總體工期，從很大程度上節(jié)約了工期，節(jié)省了成本。

5.4 社會(huì)效益

獅子坪隧道為汶馬高速關(guān)鍵性工程，為了盡快進(jìn)行獅子坪隧道主洞施工，獅子坪隧道2#通風(fēng)橫洞的施工進(jìn)度更是一個(gè)關(guān)鍵中的關(guān)鍵工程，采用本論文基本實(shí)現(xiàn)了在崩坡體段安全進(jìn)洞施工，為獅子坪隧道主洞施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

6 總結(jié)

通過(guò)山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞施工過(guò)程，深入總結(jié)了山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞施工關(guān)鍵工程技術(shù)，安全、高效的完成了獅子坪隧道平導(dǎo)進(jìn)洞施工任務(wù)，為公司在山區(qū)崩坡體段隧道進(jìn)洞施工技術(shù)研究上積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并培養(yǎng)了一批復(fù)合型人才;同時(shí)，對(duì)于穿越崩坡體段的隧道工程，在地質(zhì)差、軟弱圍巖、松散崩坡積層堆積體等環(huán)境下具有重要的指導(dǎo)意義。

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