淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工技術(shù)研究

易代紅

（長(zhǎng)沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

隧道施工項(xiàng)目的圍巖條件及地層偏壓作用是造成變形和坍塌的關(guān)鍵要素，因此，當(dāng)隧道處于嚴(yán)重偏壓狀態(tài)時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)募庸烫幚砑夹g(shù)，避免病害問(wèn)題和失穩(wěn)問(wèn)題造成的影響，發(fā)揮注漿預(yù)加固技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和安全效益的和諧統(tǒng)一。1工程概述

某隧道位于某縣中西村附近，隧道東北側(cè)是水庫(kù)，隧道洞口距離中西村約1.2km，隧道口地表沖溝切割嚴(yán)重，洞口段淺埋偏壓較為嚴(yán)重，屬于第四系殘坡積層內(nèi)，巖層節(jié)理發(fā)育且地下水較為豐富，鄉(xiāng)村間均為有機(jī)耕路通行狀態(tài)，隧道進(jìn)出口的進(jìn)場(chǎng)條件較差，加之隧道出口路線和山體呈現(xiàn)斜交狀態(tài)，使整體隧道出現(xiàn)了淺埋偏壓情況。

2 淺埋偏壓隧道進(jìn)洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形條件以及交通情況，由于切場(chǎng)狹窄且通行難度較大，綜合考量施工現(xiàn)場(chǎng)布置和施工安全，選擇出口進(jìn)洞應(yīng)用模式，將對(duì)應(yīng)的田間小路直接擴(kuò)建為施工便道，并且依據(jù)整體情況完成進(jìn)洞方案。設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求落實(shí)具體工作，加之明洞段覆蓋層較薄，所以不能進(jìn)行卸載拱處理。如果利用明挖施工的方式，半明半暗段斜交進(jìn)洞存在較大偏壓，因此，為從根本上減少邊坡開挖超高等問(wèn)題，選取暗挖進(jìn)洞的方式，從而一定程度上提高施工項(xiàng)目的安全性和進(jìn)洞的穩(wěn)定性。為此，依據(jù)具體情況，按照標(biāo)準(zhǔn)化工序（見(jiàn)圖1）落實(shí)相應(yīng)作業(yè)，有效改善環(huán)境問(wèn)題，為隧道運(yùn)行提供保障。

圖1 工序示意圖

3 淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工技術(shù)內(nèi)容

為維持淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工的質(zhì)量水平，應(yīng)落實(shí)合理化施工管理，確保施工技術(shù)內(nèi)容能夠依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)流程有序開展，嚴(yán)格落實(shí)全壽命周期監(jiān)督管理方針，避免施工不當(dāng)造成的安全隱患，維持施工效果，為隧道施工項(xiàng)目全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.1 測(cè)量放樣

在淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工過(guò)程中，為維持后續(xù)施工流程的規(guī)范性，應(yīng)從測(cè)量放樣工作入手，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行放樣分析，并實(shí)時(shí)記錄相關(guān)操作結(jié)果，以維持施工效能。與此同時(shí)，在放樣工作結(jié)束后要對(duì)放樣情況進(jìn)行集中的復(fù)核分析，如果復(fù)核結(jié)果不合格則需要重新進(jìn)行測(cè)量處理，直到滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和放樣要求才能投入施工。

3.2 仰坡截水溝開挖作業(yè)

明洞仰坡位置開挖3～5m處設(shè)置截水溝，采取M7.5號(hào)漿砌，依據(jù)整體工程項(xiàng)目施工放樣的線形要求和結(jié)構(gòu)，集中清理地表的樹木和多余植被。并且，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)截水溝過(guò)程中，要依據(jù)實(shí)際地形對(duì)具體工藝內(nèi)容進(jìn)行調(diào)控。在截水溝的水排向隧道兩側(cè)時(shí)，要設(shè)置對(duì)應(yīng)的自然溝?；娱_挖作業(yè)中，機(jī)械開挖為主，人工鐵鎬開挖為輔，開挖后獲得的土石方集中在安全地段存放，避免隨挖隨倒等問(wèn)題對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響。此外，截水溝的外側(cè)要進(jìn)行邊坡修復(fù)處理，確保坡面匯水直接進(jìn)入截水溝內(nèi)，相應(yīng)的石料則采取基坑開挖后獲取的石料，嚴(yán)禁使用風(fēng)化石。在石料尺寸控制工作中，要保證石料厚度小于15cm，選定石料運(yùn)輸路線后完成石料運(yùn)送，也要盡量規(guī)避在陡坡位置運(yùn)輸石料造成安全事故。

3.3 邊坡、仰坡開挖

施工中，測(cè)量組成員要先對(duì)洞口控制樁點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核分析，在保證相應(yīng)尺寸結(jié)構(gòu)滿足標(biāo)準(zhǔn)后，完成邊坡、仰坡開挖放樣。

（1）邊坡施工操作要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)方案有序進(jìn)行，仰坡應(yīng)盡量避免對(duì)原地表植被產(chǎn)生的影響，保留坡面的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層，刷方則盡量少刷或不刷，有效規(guī)避刷方操作結(jié)束后造成的滑動(dòng)面。值得一提的是，也要關(guān)注潛在滑動(dòng)面結(jié)構(gòu)，避免雨水侵蝕產(chǎn)生的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

（2）邊坡仰坡開挖處理工藝中，利用機(jī)械刷坡，如果遭遇石層，則利用淺眼松動(dòng)爆破開挖技術(shù)，減少對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的擾動(dòng)作用，也能最大限度地保證半明半暗段隧道圍巖的穩(wěn)定性。

（3）在邊坡開挖作業(yè)開始前，要組織人員進(jìn)行坡面危石的處理工作，對(duì)開挖輪廓以外的區(qū)域進(jìn)行軌排防護(hù)處理，避免危石坍塌。相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 邊仰坡參數(shù)

3.4 邊坡、仰坡防護(hù)

在邊坡、仰坡開挖作業(yè)的基礎(chǔ)上，要結(jié)合施工設(shè)計(jì)要求和鋼管樁注漿預(yù)加固標(biāo)準(zhǔn)，確保防護(hù)處理工作落實(shí)到位，有效維持半明半暗段圍巖結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平，減少不穩(wěn)定因素對(duì)其后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響。防護(hù)工作要秉持邊開挖邊防護(hù)的處理原則，主要選取邊坡防護(hù)單體構(gòu)件，沿著縱向完成強(qiáng)筋處理，并且在內(nèi)壁設(shè)置徑向環(huán)形肋，從而有效維持邊坡、仰坡開挖工作的穩(wěn)定性。

3.5 偏壓外邊墻開挖、混凝土澆筑

選取鋼管樁注漿預(yù)加固處理模式，是在明暗洞交界外坡面完成加固處理。利用22mm藥卷錨桿，間距控制在150cm×150cm，整體防護(hù)范圍是刷坡線以上9m范圍內(nèi)，采取垂直坡面打入處理，配合鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有效維持穩(wěn)定性。

（1）開挖。基坑開挖時(shí)盡量減少大面積刷坡開挖操作，利用沿著隧道中線方向的方式開展相應(yīng)工作。主要借助留核心土弧形導(dǎo)坑的方式完成進(jìn)洞，中洞拱部核心土開挖結(jié)束后，進(jìn)行初噴混凝土，完成4cm封閉圍巖，架設(shè)鋼拱架，確保鋼拱架和半明半暗段雙側(cè)壁導(dǎo)坑邊墻鋼筋結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。

（2）澆筑。在完成基礎(chǔ)澆筑后，進(jìn)行二次澆筑，到達(dá)大跨線位置，最后一次澆筑直接澆筑到頂面結(jié)構(gòu)。為維持澆筑整體效果，每層施工縫位置都要進(jìn)行混凝土的鑿毛處理，增加連接筋，從而維持整體效果。需要注意的是，出于對(duì)基礎(chǔ)混凝土澆筑質(zhì)量的要求，避免采用滿灌澆筑的方式完成基礎(chǔ)澆筑，并且，擋墻結(jié)構(gòu)和圍巖結(jié)構(gòu)要適當(dāng)關(guān)模分離，最大程度地減少暗挖操作對(duì)外邊墻混凝土產(chǎn)生的擾動(dòng)作用，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（3）驗(yàn)收加固效果，要聯(lián)合設(shè)計(jì)部門、監(jiān)理部門進(jìn)行加固效果的驗(yàn)收管理，確保實(shí)時(shí)性加固操作后的效果能滿足淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工的基本需求。

（4）地面砂漿錨桿加固。從縱向、深度和寬度等方面分析加固的實(shí)際效果，確保砂漿錨桿加固處理的合理性，發(fā)揮加固處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用。采用φ16～22的鋼筋，間距控制在100～200cm，插入錨桿后填充M20水泥砂漿，完成集中加固處理。

首先，加固寬度，利用破裂面法完成計(jì)算后，加固寬度為10m。

其次，縱向加固范圍要依據(jù)淺埋偏壓段的長(zhǎng)度以及加固埋深進(jìn)行確定。

最后，加固深度為3～10m。并且，拱部加固深度到隧道開挖輪廓線外50cm的位置，兩側(cè)的加固深度則要與隧道兩側(cè)破裂面相關(guān)聯(lián)，向下延伸1.5～2.0m。

此外，要配合超前支護(hù)單元、初期支護(hù)等工序，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程和質(zhì)量驗(yàn)收機(jī)制進(jìn)行集中管理，維持施工效果的同時(shí)，避免工序不到位造成的安全隱患。

（5）完成襯砌施工作業(yè)，在淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工作業(yè)中，為維持整體施工效果，應(yīng)整合具體施工單元，保證施工作業(yè)處理效果的最優(yōu)化，并在仰拱施工結(jié)束后實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的加固處理，嚴(yán)格控制襯砌施工。針對(duì)嚴(yán)重偏壓和淺埋隧道圍巖結(jié)構(gòu)，其內(nèi)應(yīng)力較高且變形量較大，此時(shí)，襯砌施工的時(shí)間和應(yīng)用方案技術(shù)模式非常關(guān)鍵，要整合具體技術(shù)方案和設(shè)計(jì)內(nèi)容，保證施工效果滿足預(yù)期。如果過(guò)早開展襯砌施工處理，就會(huì)出現(xiàn)圍巖應(yīng)力釋放不足造成的襯砌結(jié)構(gòu)失衡現(xiàn)象，如果襯砌施工不足，就會(huì)出現(xiàn)圍巖變形較大引發(fā)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和理論設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證圍巖變形緩慢后及時(shí)開展對(duì)應(yīng)的施工內(nèi)容，維持襯砌施工的最優(yōu)效果。

此外，在評(píng)估具體時(shí)間的過(guò)程中，可以根據(jù)圍巖變形速率的曲線情況，在曲線中趨于平緩的拐點(diǎn)位置完成襯砌施工，確保能及時(shí)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管信息落實(shí)可控性處理，保證襯砌效率能貼合淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工的具體標(biāo)準(zhǔn)。通常，襯砌施工均采取封閉整體式臺(tái)車施工處理機(jī)制。

3.6 洞口區(qū)域混凝土套拱和長(zhǎng)管棚超前支護(hù)

在明洞段邊墻基礎(chǔ)混凝土澆筑工序結(jié)束后，要結(jié)合實(shí)際施工情況和狀態(tài)完成套拱施工處理，主要應(yīng)用3榀I20a工字鋼混凝土套拱結(jié)構(gòu)，間距控制在80cm左右，長(zhǎng)管棚長(zhǎng)度為32m。此外，套拱脫模在混凝土澆筑后的8h開始，一般是先完成外模的脫除，內(nèi)模在混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后進(jìn)行拆除。由于拆模的時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)選取不脫內(nèi)模直接完成鉆孔處理的操作模式，也能減少對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷。選擇自上而下脫模處理，在脫模作業(yè)前要禁止通行，避免承載模板、支架以及行人等荷載。

此外，要結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)工序和標(biāo)準(zhǔn)安裝長(zhǎng)管棚結(jié)構(gòu)，掃孔處理有效清除孔內(nèi)的碎渣雜質(zhì)，保證鋼管頂入的規(guī)范性和科學(xué)性。并且，在安裝處理工序中遇到阻力增加時(shí)，可使用鉆機(jī)頂進(jìn)處理的方式，若是頂進(jìn)較為困難，則利用錘擊鋼管等方式扭轉(zhuǎn)鋼管，保證頂進(jìn)效果。采取單液泵注漿處理，水泥漿注漿作業(yè)開始前，鋼管中要安裝導(dǎo)氣管，并且保證漿液注滿，注漿的壓力要控制在0.5～1.0MPa之間，配合定量注漿分析機(jī)制，有效控制注漿量，配合奇數(shù)鋼管和偶數(shù)鋼管間隔注漿的操作模式，最大程度地提高整體注漿加固處理的水平和安全性。

3.7 監(jiān)控量測(cè)方案

施工部門要聯(lián)合監(jiān)理部門組織專業(yè)人員開展實(shí)時(shí)性量測(cè)分析，并且及時(shí)完成數(shù)據(jù)的分析處理，配合半明半暗段施工監(jiān)控量測(cè)分析數(shù)據(jù)，全面分析問(wèn)題并落實(shí)相應(yīng)的控制機(jī)制，每天要進(jìn)行兩次以上的量測(cè)。需要注意的是，針對(duì)量測(cè)結(jié)果中變化較大的點(diǎn)要增設(shè)量測(cè)的頻率，并及時(shí)反饋到施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)監(jiān)測(cè)反饋信息及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案，保證施工的整體安全性和質(zhì)量水平。此外，在接近預(yù)留變形量時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況完成強(qiáng)化支護(hù)處理，依據(jù)拱頂下沉以及洞內(nèi)收斂值、速度等判定偏壓段隧道施工是否處于安全的運(yùn)行環(huán)境內(nèi)，利用對(duì)應(yīng)的控制措施，確保整體施工效果滿足預(yù)期。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，淺埋偏壓隧道進(jìn)洞鋼管樁注漿預(yù)加固施工方案的全面應(yīng)用能最大程度地提高工程的安全性和穩(wěn)定性，減少偏壓?jiǎn)栴}對(duì)隧道安全造成的影響，維持施工項(xiàng)目加固效果，并且能減少維護(hù)養(yǎng)護(hù)成本，有效實(shí)現(xiàn)全過(guò)程質(zhì)量控制管理目標(biāo)，為隧道施工可持續(xù)發(fā)展提供保障。