高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝

許 佼

(四川樂漢高速公路有限責(zé)任公司，四川 樂山 614000)

0 前 言

合理使用工藝開展隧道淺埋段施工，對高速公路的穩(wěn)定性有著決定性的作用。為了確保施工過程中的安全性，以及隧道的總體施工質(zhì)量，施工時應(yīng)該選擇合適的施工工藝，解決施工現(xiàn)場的各種問題。為此，需要對各種施工技術(shù)進(jìn)行研究，嚴(yán)格開展施工工作。

1 淺埋段常用加固技術(shù)

1.1 預(yù)注漿施工技術(shù)

高速公路工程需要解決周圍特殊的地質(zhì)狀況作用，比如圍巖缺少穩(wěn)定性、難以進(jìn)入洞口的問題，尤其在當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件比較差的情況下，以及受到氣候、水文環(huán)境的影響，經(jīng)常出現(xiàn)隧道洞口穩(wěn)定性難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的情況[1]。為此，需要使用有效的加固技術(shù)，確保洞口的穩(wěn)定性。通過建立拱橋可以提升隧道洞口的強(qiáng)度，進(jìn)行地表注漿的過程中，可以根據(jù)實際情況使用一次性注漿工藝施工，避免出現(xiàn)塌孔等安全隱患。并且，如果施工中發(fā)生坍塌，可以將施工計劃調(diào)整為分段注漿，并且選擇水灰比合適的漿液進(jìn)行注漿工作，一般控制在1∶1的狀態(tài)。通過實踐發(fā)現(xiàn)，注漿孔設(shè)置為梅花形注漿深度和鉆孔深度的一致性更高，所以需要控制注漿孔的形狀，提升注漿效果，避免抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性受到影響。

1.2 洞口土方刷坡和錨網(wǎng)噴施工技術(shù)

通過洞口刷坡施工，能讓隧道洞口的穩(wěn)定性得到明顯提升，該方法是通過在合適的時間內(nèi)完成施工工作可以確保良好的施工效果。實際施工中，需要先做好仰坡放線工作，之后設(shè)置截水溝，有效控制坡頂給水問題，也可以對洞口被雨水沖刷的問題進(jìn)行有效控制[2]。做好施工前的準(zhǔn)備工作后，必須根據(jù)圖紙和其他標(biāo)準(zhǔn)開展施工，比如根據(jù)要求使用大型挖掘機(jī)進(jìn)行操作，開挖的同時還要在現(xiàn)場采取有效的防護(hù)措施，保證挖掘過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，確保人員安全。進(jìn)行軟石打眼工作的過程中，一般使用人工打眼和機(jī)械打眼結(jié)合的方式，在施工過程中不僅要考慮打眼效果，而且要避免影響現(xiàn)場土石的穩(wěn)定，以及結(jié)合施工狀況開展施工工作。施工中需要對坡度做好調(diào)查，然后根據(jù)坡度的變化情況分級進(jìn)行施工。由于施工過程中出現(xiàn)暴露圍巖將會影響仰坡的開挖，所以可以使用封閉處理方式，有效控制施工過程，以確保順利開展施工工作。一般在處理時，都會使用錨網(wǎng)噴體系進(jìn)行處理，要保證疏水孔并做好封閉鉆孔工作，以便可以保證施工時能滿足現(xiàn)場條件和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 預(yù)支護(hù)施工技術(shù)

經(jīng)過施工和實踐，目前在支護(hù)技術(shù)上已經(jīng)形成了比較完成的施工體系，對保證施工的正常進(jìn)行具有良好的作用。比如目前常用的超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)措施就是工程施工中的重要技術(shù)，在隧道洞口位置，通過使用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿工作，以及使用鋼拱架配合展開施工工作。封閉工作結(jié)束后的修整中，會在隨洞口位置搭設(shè)鋼拱架，保證隧洞穩(wěn)定性[3]。安裝鋼拱架時，需要對拱架和洞口之間的距離進(jìn)行嚴(yán)格控制，并做好計算工作，保證安裝后洞口的穩(wěn)固性。在一些工程中，如果超前小導(dǎo)管技術(shù)運用不合理容易發(fā)生溢漿，并在地表的孔隙處突出。為此，需要在施工之前嚴(yán)格進(jìn)行現(xiàn)場的測量和調(diào)查工作，要根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定如何進(jìn)行輪廓線的防線，還可以使用大管棚注漿和超前小導(dǎo)管結(jié)合使用，有效加固洞口。澆筑混凝土的過程中，也可以使用鋼支撐和導(dǎo)向管進(jìn)行包裹的方法做好防護(hù)，利用導(dǎo)向墻提升支撐洞口的穩(wěn)定性。

2 高速公路隧道洞口淺埋開挖施工工藝

2.1 預(yù)留核心土臺階法

該方法的特點在于施工空間相對較大，初期支護(hù)要求低，施工中必須根據(jù)要求采取嚴(yán)格的施工工藝控制。首先進(jìn)行上部弧形導(dǎo)坑的挖掘工作，施工需要在拱部超前支護(hù)完成以后進(jìn)行，對上部弧形導(dǎo)坑使用環(huán)向開挖時，需要注意保留核心土，開挖時長度一般為3～5 m，寬度控制到隧道寬度的1/3。開挖初期使用的支護(hù)鋼架最大間距要控制在1 m以內(nèi)，每個部分完成開挖工作后要馬上噴射混凝土，混凝土厚度為3～5 cm。在左右側(cè)臺中臺階開挖的工作中，結(jié)合初期支護(hù)情況，需要明確挖進(jìn)尺寸，并且挖進(jìn)尺寸需要控制在1 m以內(nèi)，開挖使用噴錨支護(hù)，在完成一部分開挖之后要馬上噴射混凝土，之后焊接拱腳和鋼架，再進(jìn)行混凝土的復(fù)噴工作，直到達(dá)到設(shè)計的厚度。施工中，左右兩個臺階一般需要錯開2～3 m，為確保開挖過程中的穩(wěn)定性，可以在緊貼鋼架的兩側(cè)設(shè)置鎖腳錨桿。開挖隧道底部時，應(yīng)采取循環(huán)開挖的方式，并在開挖過程中做好支護(hù)工作。

2.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

該方法的特點在于開挖工作中對圍巖的擾動比較少，能充分利用圍巖的承載力，也能在開挖過程中保持圍巖的穩(wěn)定性，避免由于流變導(dǎo)致施工的風(fēng)險。該方法需要采取導(dǎo)坑超前支護(hù)策略，為此應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場勘測，了解圍巖的實際狀況確定支護(hù)方案和施工方案。一般會使用無縫細(xì)小導(dǎo)管，外插角為5°～10°，然后向其中注入水泥漿。側(cè)壁導(dǎo)坑的開挖中，針對側(cè)壁導(dǎo)坑可以使用微臺階進(jìn)行開挖，使用小型挖掘機(jī)裝碴，臺階開挖過程中，高度需要控制在2 m左右，完成開挖后對現(xiàn)場進(jìn)行爆破。中央部分的開挖也要使用超前支護(hù)，同樣向其中注入水泥漿，開挖時要根據(jù)實際情況選擇鉆眼作業(yè)方式，完成鉆眼后對弱點實施爆破。根據(jù)施工情況和進(jìn)度控制需要拆除壁墻，即拆除初期的臨時支撐和支護(hù)結(jié)構(gòu)，保障隧道結(jié)構(gòu)的安全性，拆除臨時支撐之前應(yīng)檢查封閉是否完成、確定結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到安全條件，然后才能進(jìn)行拆除工作。拆除的順序為先導(dǎo)壁坑墻混凝土，然后切割導(dǎo)坑壁墻工字鋼。

3 工程實例分析

3.1 工程案例

某工程采取雙洞分離方式設(shè)計高速公路隧道，兩個隧道的間距為19.7 m，左線路場6 422 m、右線路場6 652 m，在隧道開挖過程中，存在比較大的斷面區(qū)域。在隧道洞口部分以薄層和殘坡類型的黏性土層，以及較厚的強(qiáng)風(fēng)化形花崗巖閃長掩體為主，洞口位置為2～24 m。工程的隧道地區(qū)，山體結(jié)構(gòu)存在多條巖性接觸帶，以及兩條節(jié)理裂隙帶和兩條斷層，隧道洞口巖石結(jié)構(gòu)以全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層為主，當(dāng)?shù)氐母咔鹆旰椭械透叨壬絽^(qū)受到侵蝕比較嚴(yán)重，所以巖體很容易破碎，以鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)形式為主。

3.2 施工方案和工藝流程

本工程中，對明洞段采取明挖的方式完成對拱部的挖掘，對墻部使用暗挖的方式，對于地表排水和邊仰坡位置需要進(jìn)行防護(hù)處理工作，針對洞口段區(qū)域，還使用套拱和鋼筋進(jìn)行支撐，以及使用50 m場的超前大關(guān)棚進(jìn)行注漿工作。挖洞之后在使用超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿操作。洞身的開挖工作中，使用中隔壁法進(jìn)行挖掘工作，并在開挖中對拱墻的鋼架進(jìn)行封閉，在現(xiàn)場構(gòu)建環(huán)形支護(hù)，并控制間距為0.5 m[4]。對邊墻專門設(shè)置了錨桿配合鋼筋網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行知乎，混凝土厚度控制在0.25 m，防水和襯使用原設(shè)計方案進(jìn)行施工。洞口段施工需要進(jìn)行地表層排水和加固，進(jìn)行明洞的開挖和支護(hù)工作，并進(jìn)行環(huán)向開挖，掛網(wǎng)處理和噴射混凝土，完成對拱部鋼架的安裝和支護(hù)復(fù)噴，進(jìn)行核心土開挖、中槽開挖等工作。

4 高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝要點

4.1 地表排水與邊仰坡防護(hù)工藝要求

在洞頂?shù)难銎率┕ず瓦吰聝蓚?cè)的施工，需要設(shè)置混凝土截水溝和急流槽等設(shè)施，并在溝底進(jìn)行抹漿處理，防止出現(xiàn)降水時對隧道邊仰坡進(jìn)行沖刷導(dǎo)致地表水進(jìn)入到地層內(nèi)[5]。邊仰坡位置的防護(hù)處理中，要使用錨噴網(wǎng)進(jìn)行仰坡的加固處理。錨桿使用直徑42 mm的注漿小導(dǎo)管，長度5 m，間距為1.5 m×1.5 m，采用梅花形進(jìn)行布置，和巖層的走向呈垂直狀態(tài)在圍巖中進(jìn)行安設(shè)。鋼筋網(wǎng)的使用過程中，以φ6.5鋼筋網(wǎng)為主，網(wǎng)格尺寸為25 cm×25 cm，施工過程中需要根據(jù)5 m×5 m進(jìn)行網(wǎng)片的加工工作，以及對鋼筋通過點焊進(jìn)行連接，控制兩片鋼筋網(wǎng)在搭接過程中間距超過25 cm。噴射混凝土的過程中，要使用濕噴機(jī)完成混凝土噴漿工作，噴漿的總厚度為10 cm。

4.2 超前支護(hù)工藝要求

超前支護(hù)主要在洞口段拱部位置，使用洞口關(guān)鵬和超前小導(dǎo)管加固，提升支護(hù)穩(wěn)定性。大棚施工工作中，使用C25型號混凝土套拱作為管棚的導(dǎo)向墻，在套拱中使用三榀18號工字鋼進(jìn)行埋設(shè)工作，然后進(jìn)行管棚和鋼管的整體焊接工作。在拱部進(jìn)行40 m環(huán)長的大管棚設(shè)置，控制環(huán)向夾角為145°[6]。對于場館彭仲使用φ108的6 mm壁厚熱軋無縫類型鋼管，保持環(huán)向間距控制在0.5 m，鋼管軸線和襯砌的外緣線位置要保持1°～3°的夾角，使用鋼花管加工工藝加工管棚管，注漿孔需要有15 mm孔徑，控制間距在20 cm左右，然后使用梅花形進(jìn)行布置，之后在關(guān)內(nèi)使用0.5∶1水泥漿漿液注漿，注漿過程中洞頂?shù)?50°φ50 mm超前小導(dǎo)管設(shè)置，保證環(huán)向間距超過50 cm，而且需要保證縱向達(dá)到2.8 m的間距，對于前部進(jìn)行注漿時，注漿孔需要達(dá)到8 mm直徑，而且要保證孔間間距在15 cm以上，同樣使用梅花形布置。

4.3 洞身開挖工藝要求

隧道開挖的工作中，本工程使用重壁法進(jìn)行開挖工作，使用從左到右的順序進(jìn)行導(dǎo)坑的施工開挖工作，對兩側(cè)導(dǎo)坑都采用兩步臺階法。施工采取機(jī)械和人工結(jié)合的方式，其中機(jī)械發(fā)揮主要作用，對中壁的開挖中，需要在初期支護(hù)之后才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的開挖工作。如果地質(zhì)環(huán)境比較差，在臺階的底部，要設(shè)置仰拱或者鋼架，對不同部分進(jìn)行開挖時，要保證周邊輪廓圓順?；炷羾娚涔ぷ餍枰韧瓿上乳_挖一側(cè)，經(jīng)過噴射處理使其滿足強(qiáng)度要求之后再對另一側(cè)進(jìn)行噴射處理，左右兩側(cè)開挖需要保持15 m的縱向間距。

4.4 初期支護(hù)工藝要求

完成洞身的開挖后，要對初層進(jìn)行4 cm的混凝土噴射，從而進(jìn)行封閉處理，降低圍巖周邊的變形。然后，通過φ25正反循環(huán)性中控注漿錨桿進(jìn)行泥沙注漿工作，錨桿需要垂直于圍巖，并在注漿工作結(jié)束后進(jìn)行錨墊板的安裝。在雙層鋼筋網(wǎng)的安裝中，鋼筋網(wǎng)應(yīng)該根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的規(guī)格進(jìn)行制作。

4.5 監(jiān)控量測

由于施工過程中可能出現(xiàn)沉降問題，所以需要進(jìn)行拱頂下沉量的測量。每隔2～5 m設(shè)置一個地表下沉點，每個斷面要設(shè)置7～11個下沉淀點。所有的下沉點使用相同的頻率進(jìn)行測量，并且統(tǒng)計測量數(shù)據(jù)，分析變化趨勢，如果發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4.6 防排水

防排水的工作中，隧道主要通過復(fù)合型實施襯砌處理，對于初支混凝土噴射對巖面的裂隙進(jìn)行封閉，對于二襯的模筑使用防滲混凝土達(dá)到防滲效果[7]。同時，對于初期支護(hù)和二次襯砌之間，可以設(shè)置復(fù)合型防水層，疏排工作中，初支和二襯間需要沿著隧道進(jìn)行單壁波紋管環(huán)向設(shè)置，隧道兩側(cè)的墻底位置需要采用雙璧打孔工藝，縱向貫穿到全隧道，而且環(huán)向排水管和墻底位置的兩側(cè)位置是需要縱向進(jìn)行排水管的連通，然后通過橫向排水管將水引導(dǎo)兩側(cè)排水管或者中央排水管內(nèi)，同時向洞外排放，對于路面給水，可以通過路緣排水溝向洞外排放。

4.7 襯 砌

隧道洞口的位置必須做好襯砌的施工工作，對于拱墻和仰拱都需要使用雙層鋼筋設(shè)置，對拱墻使用C25防水性混凝土襯砌，對于仰拱使用C25普通混凝土襯砌，二次襯砌的施工中，使用移動型全液壓模塊和臺車泵送的方式完成混凝土澆筑。

5 結(jié) 語

在隧道入口的淺埋段施工中，有比較多的施工困難，施工過程中必須要對現(xiàn)場情況進(jìn)行充分調(diào)查，然后結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況使用合適的施工技術(shù)，施工過程中嚴(yán)格控制施工參數(shù)，做好對工程施工狀況的監(jiān)測，掌握工程的實際情況，及時解決施工中出現(xiàn)的問題，有效保證工程的施工效果，建立安全的施工環(huán)境和行車環(huán)境。

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