公路隧道淺埋偏壓松散堆積體段施工技術(shù)

王小帥

（張家口路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

在公路隧道工程建設(shè)中，可能遇到淺埋偏壓松散堆積體，可能引發(fā)隧道施工安全事故。因此，有必要針對(duì)此類隧道實(shí)際情況，對(duì)相關(guān)施工技術(shù)和方法作一探討。

1 工程概況

某公路分離式隧道是其所在公路沿線的控制性工程，總長(zhǎng)約13.4km。初步勘探發(fā)現(xiàn)，該隧道右洞洞口存在崩坡積體，整體為三角形，總高130m 左右，底部寬度為232m左右，包含多期崩坡堆積物。因受河流側(cè)蝕作用崩塌物可能產(chǎn)生淺層滑溜現(xiàn)象，導(dǎo)致岸坡后退，加之洞口處頂部覆蓋層厚度較大，使進(jìn)洞施工有很大難度。對(duì)此，為確保明、暗動(dòng)結(jié)構(gòu)始終保持穩(wěn)定，需制定合理的施工方案。

2 方案選擇

因該隧道洞口處于高陡巖下部，坡度可以達(dá)到80°以上，縱向有近百米的高度差，且斜坡表面由于受風(fēng)化剝蝕與地震作用，巖面較為破碎，大量孤石外露。針對(duì)這種實(shí)際情況，需在隧道施工開始前通過設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)使隧道洞頂以上保持穩(wěn)定，避免落石。

方案一：在有大量松散堆積體的情況下進(jìn)行隧道施工，應(yīng)先考慮減載，以降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，避免滑塌等現(xiàn)象的發(fā)生，然后根據(jù)圖紙做好邊仰坡防護(hù)，采用超前大管棚對(duì)周圍的松散體進(jìn)行預(yù)加固，以保證施工安全[1]。

方案二：根據(jù)受力平衡原理，采用圍巖實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)為隧道施工提供指導(dǎo)，以減少隧道施工給圍巖與山體造成擾動(dòng)。先在巖土分界面上按照從上到下的順序?qū)Χ纯诙蔚倪呇銎逻M(jìn)行開挖，同時(shí)按照?qǐng)D紙采用錨噴網(wǎng)為開挖形成的邊仰坡實(shí)施防護(hù)，再于洞頂進(jìn)行截水溝砌筑，隨后進(jìn)行套拱施工，將其作為之后管棚施工時(shí)的導(dǎo)向墻。在管棚施工中，于洞頂設(shè)置自進(jìn)式錨桿，并在洞口左側(cè)坡腳設(shè)置仰斜式擋墻，隨后采用三臺(tái)階法開挖施工，在開挖長(zhǎng)度達(dá)3～4m之后，開始仰拱與填充施工，并留設(shè)樁孔；在開挖長(zhǎng)度達(dá)20m之后，通過設(shè)置鋼管樁加固堆積體中的基礎(chǔ)。在以上整個(gè)施工過程中要對(duì)圍巖實(shí)施連續(xù)動(dòng)態(tài)量測(cè)。

通過對(duì)上述兩套施工方案的綜合對(duì)比，最終決定將方案二作為該隧道施工的推薦方案。未選擇方案一的原因?yàn)椋阂雽?shí)現(xiàn)減載，需投入大量人力物力，且耗時(shí)較長(zhǎng)，可能延誤工期，而且還會(huì)造成相對(duì)較大的生態(tài)環(huán)境破壞，與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)要求不符，局部可能產(chǎn)生高仰坡，對(duì)施工有一定不利影響。相比之下，方案二可以在解決該隧道施工難度的基礎(chǔ)上，保護(hù)原本脆弱的環(huán)境，且能縮短工期、降低成本[2]。

3 方案實(shí)施

3.1 錨桿施工

在隧道洞頂表面設(shè)置自進(jìn)式錨桿，并對(duì)坡面上存在的堆積體實(shí)施注漿加固處理。首先平整場(chǎng)地，按施工要求搭設(shè)臨時(shí)腳手架，連接所有風(fēng)管和水管，確保所有管路保持暢通，并對(duì)施工所需機(jī)具設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)與調(diào)試。施工準(zhǔn)備完成后方可開始鉆孔，開啟空氣壓縮機(jī)后，結(jié)合坡面狀況，對(duì)鉆進(jìn)角度進(jìn)行調(diào)整，鉆桿套上纖尾套并連到錨桿上，將鉆頭設(shè)置在首節(jié)錨桿端部。鉆完一節(jié)錨桿后，先設(shè)置連接套再對(duì)后一節(jié)錨桿進(jìn)行連接，以此重復(fù)，直到鉆入的錨桿長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。完成鉆孔后，利用快速注漿接頭連接注漿泵和錨桿外露端，然后開啟攪拌機(jī)進(jìn)行漿液攪拌。攪拌完成的漿液由壓漿泵進(jìn)行注漿。注漿過程中高壓管應(yīng)始終保持順直，具體的注漿量以注漿壓力為依據(jù)并結(jié)合漿液消耗速度來確定。錨桿鉆頭預(yù)留了注漿孔，能使?jié){液進(jìn)入孔壁和錨桿間空隙。在壓漿結(jié)束后，在注漿孔上塞入止?jié){塞，并予以錨固，在錨桿外露處套上墊板，和地面達(dá)到密貼，最后在設(shè)好的墊板外部設(shè)置球形螺母[3]。

3.2 管棚施工

為使開挖輪廓以外的隧道圍巖保持穩(wěn)定，還需在開挖斷面進(jìn)行超前大管棚施工。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：導(dǎo)管采用外徑為108mm、壁厚為6mm 的熱軋無縫鋼管；導(dǎo)管間的環(huán)向距離為40cm；導(dǎo)管傾角應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定和調(diào)整，一般為1～2°；注漿材料采用M20 水泥漿；導(dǎo)管設(shè)置范圍為拱部150°以內(nèi)；導(dǎo)管長(zhǎng)40m。

管棚施工開始前先進(jìn)行套拱施工，沿開挖輪廓線于拱部按照50cm 的間隔距離架設(shè)工字鋼，并在縱向使用鋼筋按照100cm 的間隔距離相連。拱架應(yīng)一直連接到隧道底部，然后先墊好槽鋼，再設(shè)置定位鋼筋，以保證拱架穩(wěn)定性。在套拱中設(shè)置孔口管，其安裝位置和傾角必須準(zhǔn)確無誤，否則會(huì)對(duì)后續(xù)管棚施工造成不利影響。借助全站儀采用坐標(biāo)法準(zhǔn)確放出平面位置，并用水準(zhǔn)尺與坡度板確定傾角，而外插角采用前后差距法確定?？卓诠苄璨捎煤附拥姆椒ㄅc工字鋼相連，以免在澆筑施工中發(fā)生位移?？卓诠苎b好后，支設(shè)套拱模板，并用拉筋與蝴蝶卡進(jìn)行加固，模板側(cè)面利用鋼管和工字鋼可靠支撐，使模板保持穩(wěn)定；在內(nèi)模表面均勻涂抹脫模劑后，開始澆筑混凝土，并用振搗棒進(jìn)行振搗。

套拱施工完成后，方可開始大管棚施工，其施工要點(diǎn)包括：

（1）采用洞渣填筑導(dǎo)向墻底部，形成鉆機(jī)平臺(tái)，鉆孔按照從低孔位到高孔位的順序進(jìn)行，待低孔位的鉆孔施鉆結(jié)束后加高鉆機(jī)平臺(tái)，對(duì)高孔位鉆孔進(jìn)行施工。

（2）鉆進(jìn)開始時(shí)先用低速和低壓，在成孔長(zhǎng)度達(dá)到10m之后結(jié)合地質(zhì)情況增加鉆速與風(fēng)壓。鉆進(jìn)時(shí)要經(jīng)常檢測(cè)孔位，并結(jié)合鉆機(jī)反饋確定成孔質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理所有突發(fā)事故。

（3）鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)做好原始記錄，對(duì)孔口處采集的巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷及描述，為之后的進(jìn)一步開挖施工提供參考。

（4）利用巖心鉆桿進(jìn)行掃孔，將孔內(nèi)浮渣清理干凈，保證鉆孔的深度與直徑達(dá)到要求，避免堵孔。

（5）借助裝載機(jī)與專門的管棚機(jī)進(jìn)行棚管頂進(jìn)施工，先對(duì)孔徑比棚管直徑大的鉆孔進(jìn)行鉆進(jìn)，再利用裝載機(jī)與人工進(jìn)行鋼管頂進(jìn)。通過對(duì)焊連接相鄰鋼管兩端，確保接長(zhǎng)鋼管性能與受力要求相符。

（6）管棚鋼筋籠必須按照設(shè)計(jì)尺寸要求進(jìn)行加工，其主筋采用長(zhǎng)度為40m、直徑為16mm 的鋼筋，箍筋采用長(zhǎng)度為0.25m、直徑為6.5mm 的鋼筋，主筋和箍筋之間通過焊接相連。

（7）在管棚注漿時(shí)應(yīng)先對(duì)單號(hào)孔進(jìn)行注漿，初壓時(shí)采用0.5～1.0MPa 的注漿壓力，完成注漿時(shí)的壓力需達(dá)到2.0MPa，在維持壓力15min后方可完成注漿，使?jié){液通過擴(kuò)散進(jìn)入雙號(hào)孔外壁；之后對(duì)雙號(hào)孔進(jìn)行注漿，此時(shí)僅需將鋼管注滿。在注漿完成后，應(yīng)立即對(duì)管內(nèi)的漿液進(jìn)行處理，同時(shí)用砂漿填充，以保證管棚整體強(qiáng)度與剛度。

3.3 反壓擋墻施工

因隧道洞口存在大量松散堆積體，同時(shí)堆積體底部已經(jīng)嚴(yán)重架空，存在很多裂縫，導(dǎo)致施工中可能發(fā)生滑移或塌落。對(duì)此，需在洞口左側(cè)坡腳增設(shè)一個(gè)長(zhǎng)度為40m 的擋墻，其基礎(chǔ)與墻身均通過澆筑C20混凝土形成。擋墻施工開始前應(yīng)先做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，將墻后地表存在的虛方清理干凈，并對(duì)橫斷面予以重新放樣。擋墻基坑挖深按1m 控制，擋墻基礎(chǔ)不同部位的埋深、尺寸與形狀都應(yīng)和設(shè)計(jì)要求完全相符。開挖采用跳槽的方法進(jìn)行，單次開挖長(zhǎng)度為10m，開挖完成后盡快澆筑，以免山體失穩(wěn)。墻身模板以鋼模為主，支模時(shí)通過架設(shè)支架使模板保持穩(wěn)定，澆筑高度按每次1.5m 控制。在混凝土澆筑過程中，需安排專人對(duì)模板及其支撐結(jié)構(gòu)實(shí)際情況進(jìn)行觀察?；炷翝仓r(shí)的自由下落高度不能超過2m，否則應(yīng)使用溜槽或串筒為澆筑提供輔助，避免混凝土堆高達(dá)到1m以上。

3.4 施工注意事項(xiàng)

（1）施工中必須根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行拱架制作，然后按照規(guī)范要求進(jìn)行安裝，對(duì)拱架的安裝間距與垂直度予以嚴(yán)格控制。

（2）切實(shí)做好圍巖實(shí)時(shí)量測(cè)，同時(shí)以實(shí)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)行分析與反饋，為施工提供參考。

（3）隧道襯砌臺(tái)車要在仰拱施工之前拼裝到位。

（4）開挖施工采用三臺(tái)階法進(jìn)行，所有臺(tái)階長(zhǎng)度都應(yīng)控制在5m以內(nèi)。

（5）及時(shí)進(jìn)行仰拱施工與襯砌施工，期間對(duì)仰拱及襯砌長(zhǎng)度予以嚴(yán)格控制，盡可能早地實(shí)現(xiàn)封閉成環(huán)。

（6）在采用機(jī)械進(jìn)行開挖施工的過程中，應(yīng)輔以必要的人工，以減小對(duì)圍巖造成的影響與擾動(dòng)。

4 結(jié)語

該公路隧道的淺埋偏壓松散堆積體段施工已經(jīng)順利完成，通過對(duì)以上技術(shù)的應(yīng)用，使崩積體施工擾動(dòng)大幅減少，有效避免了施工引起的滑落，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地形地貌的有效保護(hù)。