不良地質(zhì)條件下的隧道施工要點及質(zhì)量控制分析

楊榮程

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

在某隧道工程施工中，最小埋深為3 m。隧道進口段埋深3～20 m，洞身圍巖主要為灰黃色的粉砂土及砂礫土為主，結(jié)構(gòu)比較疏松，右側(cè)拱腳為白色細(xì)砂，并且逐步向左側(cè)及拱頂方向發(fā)展，向下開挖至拱腳均為純細(xì)砂。粉砂層受擾動即滑坍，極不穩(wěn)定，在開挖過程中易出現(xiàn)失穩(wěn)、垮塌，在無預(yù)防整治措施下會破壞初期支護，危及設(shè)備和人員安全，嚴(yán)重的會導(dǎo)致冒頂，處理十分困難。同時粉砂對水泥漿液擴散較差，固結(jié)困難。

2 不良地質(zhì)條件隧道施工要點

2.1 地表加固

洞身開挖前需保證洞頂粉砂層的穩(wěn)定性，防止洞頂坍塌和冒頂。在該隧道進口粉砂層段范圍內(nèi)地表采取預(yù)注漿加固處理，隧道左右洞橫向注漿寬度為隧道中線兩側(cè)各12 m，對隧道洞身輪廓外10 m 范圍內(nèi)形成加固圈。地表加固注漿管采用Φ76 mm 注漿導(dǎo)管（壁厚4 mm），漿導(dǎo)管從地表以下所有導(dǎo)管均需注漿，采用水泥漿液，水灰比1∶1，水泥標(biāo)號不小于425 MPa，灌漿漿液濃度由稀到濃、壓力由低到高逐級變化。為保證注漿漿液擴散效果和保證注漿壓力，地表注漿前進行導(dǎo)管間距和注漿壓力試驗。確定注漿導(dǎo)管地表埋深≤3 m 時，管口段50 cm范圍鋼管不開口；地表埋深3～12 m 時，管口段2 m 范圍鋼管不開口；地表埋深＞12 m 時，僅在鋼管底部10 m 范圍內(nèi)進行開口，在隧道洞身輪廓外10 m 范圍內(nèi)形成加固圈。導(dǎo)管間距為1 m×1 m，梅花狀布置，注漿壓力0.5～1.5 MPa。

2.2 超前支護

粉砂層極不穩(wěn)定，受擾動坍塌嚴(yán)重，為保證洞身開挖人員的安全，開挖前沿洞身縱向增加超前支護。超前支護采用Φ42 mm超前注漿小導(dǎo)管，導(dǎo)管前端加工成錐形，尾部焊接Φ6 mm 鋼筋加勁箍，長度3 m，縱向間距1.2 m，環(huán)向間距30 cm，以7°～20°外插角打入圍巖，尾端固定在鋼拱架上。超前小導(dǎo)管注漿采用水泥漿液，注漿壓力0.5～1.5 MPa，水灰比1∶1，水泥標(biāo)號不小于425 MPa。

2.3 洞身開挖

洞身開挖應(yīng)嚴(yán)格遵守“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護、勤測量、早封閉”的原則[1]。為了減少掌子面的擾動、控制地表沉降，洞身開挖采用交叉中隔墻（CRD）法開挖，主洞、導(dǎo)洞按照上、中、下三臺階施工，中下臺階之間采用臨時仰拱加固措施[2]。導(dǎo)洞、主洞內(nèi)上、中、下臺階錯開間距3～5 m，導(dǎo)洞、主洞掌子面錯開距離15 m。側(cè)導(dǎo)洞初期支護用臨時鋼拱架在主洞初期支護鋼拱架閉合且變形穩(wěn)定后方可進行拆除，每次拆除長度不大于15 m。掌子面掘進之前必須完成前一循環(huán)的注漿作業(yè)，待前一循環(huán)的工序完成，尤其是系統(tǒng)注漿小導(dǎo)管施工完畢，漿液固結(jié)之后，再進行下一循環(huán)的施工。粉砂層地基承載力較低，隧底仰拱開挖后，地基承載力未達到設(shè)計要求。為減小對仰拱基底地層的擾動，同時防止仰拱基礎(chǔ)開挖換填造成初支收斂、地表沉降，仰拱基底采用Φ76 mm 注漿導(dǎo)管固結(jié)，導(dǎo)管間距100 cm×100 cm，管口段40 cm 不開口，梅花狀布置，導(dǎo)管長度根據(jù)地質(zhì)情況確定?，F(xiàn)場采用鉆探方式確定粉砂層厚度，保證注漿鋼管穿過細(xì)砂層2 m。

2.4 洞身支護

粉砂層隧道施工初期支護必須保證支護結(jié)構(gòu)的承載力和抗穩(wěn)定性。為提高洞內(nèi)鋼拱架受力和穩(wěn)定性，型鋼拱架和中隔墻采用I18 工字鋼，在上臺階增設(shè)2 根2.5 m 長的Φ42 mm 小導(dǎo)管鎖腳錨管（單側(cè)2 根），中、下臺階主洞側(cè)壁鎖腳采用2 根Φ76 mm導(dǎo)管（單側(cè)2 根），長度6 m，中隔墻采用Φ42 mm 鎖腳錨管，長度3 m 單側(cè)2 根，鋼管內(nèi)注入1∶1 水泥漿進行固結(jié)。為保證洞身外側(cè)粉砂層的穩(wěn)定，減小拱頂沉降和洞身收斂。系統(tǒng)錨桿采用Φ42 mm 注漿小導(dǎo)管，長度L=4.0 m，間距10 cm×10 cm，梅花形布置，小導(dǎo)管注入1∶1 水泥漿對洞身環(huán)向進行加固。

2.5 防水工程施工

防水層在初支基面處理之后、二襯鋼筋安裝之前施工，其中基層表面應(yīng)平整、潔凈、無疏松、空鼓、無裂縫，其平整度應(yīng)滿足D/L≤1/6[3]。其中，D 為初期支護基層相鄰兩凸面凹進去的深度，L為初期支護基層兩凸面的距離。對穿出基層的金屬構(gòu)件，如鋼筋頭、錨管頭等構(gòu)件切除并用砂漿抹平，不能切除的金屬構(gòu)件，必須采用噴混凝土或砂漿將其覆蓋，其圓弧半徑R＞200 mm?；鶎用骊?、陽角和棱角部位需用砂漿抹成圓弧，圓弧半徑100 mm?；鶎颖砻嬷辉试S少量偶見濕漬，不得有滴水、漏水、線流或泥沙流出。敷設(shè)前應(yīng)進行徹底清理基層上的所有雜物。

2.6 鋼筋工程施工

施工班組要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙、技術(shù)交底和有關(guān)施工規(guī)范、操作規(guī)程進行施工；施工前要核對鋼筋規(guī)格、形狀、尺寸、數(shù)量是否符合設(shè)計要求；施工中要隨時檢查鋼筋綁扎是否牢固，間距、排距、保護層厚度是否正確；綁扎完成后，班組長要按標(biāo)準(zhǔn)進行認(rèn)真自檢并填寫工序質(zhì)量自檢表，合格后報質(zhì)檢員進行復(fù)檢；質(zhì)檢員檢查合格后，上報監(jiān)理進行檢查驗收[4]。

2.7 模板工程施工

在隧道中模板支立前質(zhì)檢員要對鋼筋安裝的位置、數(shù)量、保護層厚度、模內(nèi)清理是否干凈等項目進行復(fù)查；模板支立前需對模板表面進行仔細(xì)清理、修整，并涂刷脫模劑；模板支立過程中要嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)尺寸、垂直度、模板相鄰高差、軸線位置，做到不清理的模板不安裝，不修整的模板不安裝，不涂刷脫模劑的模板不安裝；模板安裝完成后要檢查模板安裝的軸線、高程、垂直度、支撐牢固情況是否按技術(shù)交底施工、模內(nèi)清理情況，確認(rèn)合格后報質(zhì)檢員驗收，待質(zhì)檢員驗收合格后報請監(jiān)理驗收，驗收合格后方可進行下道工序施工。

2.8 二次襯砌施工

初期支護施工完成后，通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，確定隧道拱頂沉降，凈空收斂等變形穩(wěn)定后，開始進行防水及二襯施工。為確保施工安全及混凝土灌注質(zhì)量，防水及二次襯砌縱向分兩段施工，每段長度約12 m?；炷敛捎蒙唐坊炷粒诠嘧⒆鳂I(yè)現(xiàn)場設(shè)置對講機或有線電話等通信設(shè)施，以利于和地面砼下料口值班人員聯(lián)系，隨時控制砼的用量[5]。

底板施工期間需保留中隔壁，混凝土澆筑應(yīng)分層連續(xù)進行，采用人工插入式振動器振搗。用插入式振搗器振搗時要輕提輕放以免破壞防水層。底板澆筑完成后立即用麻袋片覆蓋灑水養(yǎng)護，防水混凝土養(yǎng)護時間不少于14 d。底板達到一定強度后，開始直墻施工，直墻施工期間需保留中隔壁及臨時仰拱，待完成直墻鋼筋、模板施工并驗收合格后，進行直墻混凝土灌注；直墻混凝土澆筑應(yīng)按照分層、均勻、對稱的方式進行澆筑，且每隔一塊模板開設(shè)一個振搗口，邊澆筑邊振搗。

直墻混凝土達到一定強度后再進行拱頂施工，拱頂施工期間繼續(xù)保留中隔壁及臨時仰拱，待完成拱頂鋼筋綁扎及模板安裝并報驗合格后進行拱頂混凝土灌注，混凝土灌注自落高度≤2 m，且澆筑順序應(yīng)嚴(yán)格按照拱頂模板上設(shè)置的灌注窗口順序進行。灌注混凝土應(yīng)連續(xù)進行，并在拱頂埋設(shè)補償收縮注漿管，考慮到拱頂混凝土灌注難度較大，拱頂混凝土的灌注采用加強封堵板泵送劑壓灌注混凝土施工工藝。

3 不良地質(zhì)條件隧道施工質(zhì)量控制要點

3.1 確保周邊管線安全

隧道鄰近通信、污水管線，環(huán)境保護要求高，同時工程區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，粉砂層隧道存在掌子面失穩(wěn)風(fēng)險，易造成周邊管線破壞，如何做好管線保護工作是本工程重點。結(jié)合前期主體結(jié)構(gòu)施工期間對周邊管線的了解，采取措施如下：①建立健全的應(yīng)急預(yù)案體系，做好應(yīng)急儲備，積極響應(yīng)；②加強控制初期支護施工質(zhì)量，通過超前支護、開挖進尺控制措施防止?jié)B漏水及塌方事故發(fā)生，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)靈活調(diào)整現(xiàn)場順序；③做好超前注漿監(jiān)控、隧道變形監(jiān)測，加強地面建筑物和道路觀測和監(jiān)測，嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的方針組織施工；④“監(jiān)測是施工的眼睛”，施工全過程都必須在嚴(yán)密的監(jiān)測下進行，以及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，將事故制止在萌芽狀態(tài)；⑤施工期間，備好各種應(yīng)急物資，成立搶險應(yīng)急分隊，時常組織搶險演練，做到有備無患。一旦發(fā)生險情時便可以做到“發(fā)現(xiàn)早，反應(yīng)快，處理及時”，把損失降到最低。

3.2 確保二次襯砌無滲漏

隧道出入口防水要求高，由于本隧道埋深很淺，且周邊存在通信、污水等管線，因此防水是本工程施工控制的難點、重點，施工過程中必須認(rèn)真加以控制。

3.3 做好監(jiān)控量測

隧道施工前應(yīng)制定監(jiān)控量測方案，首先對洞頂注漿后地表布置監(jiān)控測量點，洞身開挖后及時對拱頂、拱腰布置測量點，測量點必須滿足隧道監(jiān)控量測規(guī)范要求。對隧道塌方范圍進行定時、定位觀測，隨時掌握塌方體動向，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行回歸分析以分析圍巖穩(wěn)定性，修正和完善施工處置方案，制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。

4 結(jié)束語

不良地質(zhì)條件下的隧道施工難度較大，需要考慮的因素較多，需要根據(jù)項目的實際情況綜合各方面的因素，選取可靠的施工方案和質(zhì)量控制措施，在考慮經(jīng)濟性和安全性的前提下提高施工質(zhì)量。