淺埋偏壓隧道洞口施工技術(shù)方案初探

陳宏彬　曾永軍

摘要：本文以廣梧高速公路上某隧道為工程背景，對其洞口施工技術(shù)方案進行了初步探索，為同類淺埋偏壓隧道的洞口施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵字：技術(shù)方案；施工測量；施工方法；控制要點；施工工藝

廣梧高速公路是國家重點公路規(guī)劃第十五橫向路線進口至云南昆明的一段，該段地形陡峻，以山地丘陵為主，屬山嶺重丘區(qū)。為了在該山地丘陵區(qū)修筑高速公路，橋隧工程在項目建設(shè)中占有相當大的比重。隧道工程的建設(shè)，既可避免山體的大刷大挖、解決棄土難的現(xiàn)狀，又有利于當?shù)氐沫h(huán)境保護。為了保證隧道安全進洞，隧道洞口施工技術(shù)方案的正確制定，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。

1 工程背景簡介及基本資料

某淺埋偏壓隧道穿過山地丘陵，半路半隧，長104米，隧道埋深最大約20米，為單洞兩車道，設(shè)計行車速度80km/h，位于直線上，地震動峰值加速度系數(shù)為0.1g。隧道凈寬10.25m，建筑限界高5m，內(nèi)輪廓凈高6.97m，內(nèi)輪廓凈寬10.86m。地處山地丘陵，山體走向總體呈近東西向，地面標高230.3～268.9m，丘陵脊線明顯，山體地形陡峻，南西高，北東低，進口端坡度32°～37°，坡向近東；出口端坡度30°～35°，坡向近北東。隧道施工區(qū)無斷層出露，隧道區(qū)巖體片理化發(fā)育，片理產(chǎn)狀270-300°∠75-82°。隧道圍巖地下水與上覆蓋層分布和厚度及構(gòu)造裂隙發(fā)育有關(guān)，山體范圍內(nèi)地下水的主要類型有坡殘積層中的第四系松散層孔隙水和巖石裂隙中的基巖裂隙水。

2 淺埋偏壓隧道洞口施工技術(shù)方案

2.1 施工測量

2.1.1 洞口開挖工程開工之前，測量方面做好如下準備工作：①洞口地表復(fù)核；②洞口刷坡線放樣。

2.1.2 地表沉降觀測預(yù)埋

在靠近截水溝頂選擇一個斷面通視條件較好、測量方便處預(yù)埋牢固的基準點。測點沿地面布置在隧道軸線及其兩側(cè)各4個點。測量放線定位，用水準儀量測，隧道開挖開始量測，隧道開挖超過測點30m、并待沉降穩(wěn)定以后停止量測。

2.2 洞口工程

2.2.1 進口端洞口

隧道進口端洞口工程施工順序為：洞頂水溝、截水溝→洞口邊、仰坡開挖→洞門擋墻→長管棚。

根據(jù)洞口的地形及地質(zhì)條件，進口端洞門采用端墻式。由于洞頂覆蓋較薄，采用30m長管棚超前支護，保證安全進洞。設(shè)長管棚的地段加設(shè)鋼插管。洞口位置邊坡外露面均應(yīng)進行綠化。

2.2.2 隧道出口端洞口工程施工順序

大邊墻→回填水泥混合土→洞口邊坡開挖→洞門擋墻→長管棚→反壓護拱。

出口端洞口地段嚴重偏壓，避免大刷大挖，體現(xiàn)零開挖理論。采用“明洞暗進”工法，不刷仰坡。出口端洞門采用端墻式。先施工大邊墻，在大邊墻與地表間隙全部回填水泥混合土，再進行反壓護拱施工，洞口35米長管棚超前支護。

2.3洞口開挖

2.3.1 施工方法

洞口工程施工時，先做好洞頂截水溝的開挖及10#漿砌片石工作。施工方法以挖掘機開挖為主，人工配合刷坡，裝載機配合挖掘機進行裝碴作業(yè)，自卸汽車運輸棄碴。開挖時自上而下開挖至仰坡坡底標高，在仰坡坡底標高（即變坡點）以下部分，按照長管棚套拱厚度弧線中間預(yù)留核心土開挖，預(yù)留核心土作為下工序套拱及長管棚施工平臺。結(jié)合隧道洞口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并考慮到施工開挖邊坡的穩(wěn)定性，本著“早進晚出”、“少開挖”的原則，洞口工程采用明挖法施工，挖掘機按放樣的設(shè)計坡率刷坡線開挖，用預(yù)先加工好的坡度架控制刷坡坡度，人工修整，每次開挖高度為2米，測量復(fù)核坡度無誤后，及時進行錨桿、掛網(wǎng)及噴射混凝土臨時支護施工，并加強對山坡穩(wěn)定情況的監(jiān)測、檢查，以保證邊坡穩(wěn)定。

2.3.2 施工控制要點

2.3.2.1 在洞頂截水溝挖通及砌體完成后，根據(jù)仰坡開挖總高度及挖掘機有效工作高度

確定開挖臺階數(shù)量，臺階高2米，準確按邊樁開挖，以真正實現(xiàn)從上而下開挖。

2.3.2.2 準確掌握設(shè)計坡率和變坡點。

2.3.2.3 對有防護要求的坡面，應(yīng)結(jié)合開挖，邊開挖邊進行坡面防護。

2.3.2.4 不破壞周邊植被。

2.4洞口邊、仰坡防護

2.4.1 施工方法

邊、仰坡開挖修整后，即時分層進行邊、仰坡臨時防護。明暗交界處成洞面臨時防護采用噴錨、掛網(wǎng)聯(lián)合支護，仰坡采用噴錨支護，邊坡應(yīng)進行植草綠化，以穩(wěn)固洞口邊坡，防止因雨水直接沖刷而造成邊、仰坡坍塌或滑坡。

2.4.2 施工控制要點

邊開挖，邊支護，每次工作高度2m左右，避免搭架作業(yè)。坡面修刷平順，一次噴砼到設(shè)計厚度。設(shè)計有錨桿、鋼筋網(wǎng)加固的坡面部分，應(yīng)先作錨桿，將鋼筋網(wǎng)焊接于錨桿外露段，然后再噴砼。錨桿規(guī)格、間距、數(shù)量、設(shè)置位置、角度滿足設(shè)計要求。采用水泥砂漿作錨固材料，砂子過篩，粒徑小于3mm，嚴格控制配合比，保證砂漿標號不低于30號，注漿飽滿。

2.5 大邊墻施工

2.5.1 施工方法

先施工大邊墻，在大邊墻與地表間隙全部回填水泥混合土，回填高度為設(shè)計洞頂回填線。開挖時，臨時邊坡應(yīng)施作錨噴臨時支護，待大邊墻施作完成后，其內(nèi)側(cè)仰拱懸空部分空隙用C20混凝土回填，外側(cè)回填土石。大邊墻由里向外回填混合土，在洞門位置的正面采用麻袋圍堰，待水泥混合土達到強度后拆除麻袋圍堰，在掌子面進行錨噴防護。

2.5.2 施工控制要點

大邊墻基礎(chǔ)下的地質(zhì)條件應(yīng)為弱風(fēng)化巖石，地質(zhì)承載力應(yīng)達到600Kpa。大邊墻與地表間隙回填水泥混合土前，應(yīng)清除地表植被。水泥混合土配比采用碎石土中加425水泥8%，摻水量以不泌水為度，水泥混合土28天抗壓強度達到2.0Mpa。水泥混合土要求攪拌均勻,分層壓實,每層厚度不大于30cm。加強大邊墻的位移量測。

2.6 反壓護拱施工

2.6.1 施工方法

反壓護拱施工，施作混凝土加固，護拱隨地面自然坡度起伏平均厚度保持0.4m，地面錨桿在大管棚施工后施作。反壓護拱施工順序為：清除地表植被，精確測量橫斷面，垂直地面打入錨桿，綁扎鋼筋網(wǎng)，澆筑混凝土護拱。

2.6.2 施工控制要點

清除地表植被。精確測量隧道橫斷面地面線，縱向間距為2米。垂直地面打入砂漿錨桿，錨桿深度為3.8m。距地面10cm綁扎鋼筋網(wǎng)并與錨桿焊接，位置錯過較遠處可加短鋼筋焊接。距地面0.35m鋪第二層鋼筋網(wǎng)。

2.7 長管棚施工

洞口土石方開挖進行完畢，成洞面及核心土形成后，安排施作長管棚。施工平臺結(jié)構(gòu)使用貝雷架及鋼管支架搭設(shè)，其上覆蓋夾板，形成穩(wěn)定的作業(yè)平臺。為使鉆孔定位準確，設(shè)置三榀格柵鋼架，以固定管棚導(dǎo)向管。長管棚使用地質(zhì)鉆機成孔，成孔前將孔位編號，施工次序為先鉆單號孔再鉆雙號孔，防止串孔、漏風(fēng)。每條管棚成孔后利用鉆機將鋼花管旋轉(zhuǎn)插入孔中，做好孔口封閉，及時進行注漿施工。為了達到注漿飽滿的目的，鋼管注漿前應(yīng)裝PVC排氣管，注漿材料為水泥液，使用液壓注漿泵壓漿，滿足設(shè)計注漿量或達到最高設(shè)計壓力并穩(wěn)壓時終孔。

2.7.1 施工工藝

a、先做好施工地段的邊坡防護工作，以利安全施工。

b、采用在C20混凝土套拱內(nèi)埋設(shè)3榀鋼格柵拱架及孔口管，鋼格柵拱架與孔口管焊接成整體?？卓诠芪恢脩?yīng)用經(jīng)緯儀以坐標法標定，與格柵焊接時必須嚴格控制其角度、方向。

c、搭設(shè)平臺或開挖洞口土方預(yù)留平臺、安裝鉆孔機。

① 鉆機平臺盡量一次搭好，鉆間隔孔，安裝鋼花管并注漿，然后再鉆孔補足并安裝鋼管和注漿。

② 安裝鉆機：鉆孔平臺要穩(wěn)固，鉆機安裝要牢固，防止施鉆時鉆機不均勻下沉、擺動、位移、傾斜而影響鉆孔質(zhì)量。

③ 鉆機定位：鉆孔方位與線路中線平行，且鉆孔深度鉆桿軸線與管棚軸線要有一定數(shù)值的仰角，以抵消鉆深后鉆桿自重增加所產(chǎn)生的下垂。

d、鉆孔

①為便于插管，鉆孔直徑應(yīng)比管棚設(shè)計直徑大20～30mm。

②鉆孔測斜可用測斜儀，也可在鉆進中根據(jù)某些參數(shù)和鉆孔反饋信息判斷鉆孔是否偏斜。

e、安裝管棚鋼管

①鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，為使鋼管接頭錯開，編號為奇數(shù)的第一節(jié)管采用3m長鋼管，編號為偶數(shù)的第一節(jié)采用6m長鋼管，以后每節(jié)均采用6m長鋼管。

②鋼管頂進用鉆機頂進，如遇故障，須清孔然后再將鋼管插入。

f、注漿

隧道長管棚注漿按固結(jié)管棚有限范圍內(nèi)土體設(shè)計，漿液擴散半徑不小于0.5m。

①灌注漿液：水泥漿液。

②注漿參數(shù)：水泥漿水灰比1：1，注漿壓力：初壓0.5～1.0Mpa，終壓1.5～2.0Mpa。

③注漿前應(yīng)先進行注漿現(xiàn)場試驗，注漿參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試驗按實際情況確定，以利施工。

④完成注漿后及時清除管內(nèi)漿液，并用30號水泥砂漿緊密充填，增強管棚的剛度和強度。

2.7.2 施工注意事項

a、管棚鉆孔時，應(yīng)在開孔后2m處，孔深1/2處，終孔處，量測斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限隨即進行糾編，至終孔仍超限者，應(yīng)封孔重鉆。

b、如注漿量超限而注漿壓力仍未到1.2～2.0Mpa，應(yīng)調(diào)整漿液配合比，直至符合注漿質(zhì)量標準。

c、將管棚鉆孔作為地質(zhì)預(yù)報的手段，為安全施工提供依據(jù)。

d、在鉆孔作業(yè)中，要掌握好開孔與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿事故。

e、鉆孔中發(fā)生卡鉆、掉鉆、孔斜、坍塌等故障，要積極采取對策，盡快組織處理、搶修、防止廢孔與損傷鉆機及造成人身傷亡事故。

3 結(jié)論

本文對淺埋偏壓隧道洞口的施工技術(shù)方案的進行初步探索，分別闡述了施工測量、洞口工程、洞口開挖、洞口邊仰坡防護、大邊墻施工、反壓護拱施工、長管棚施工等分項工程的施工方法、控制要點或施工工藝、注意事項。該隧道現(xiàn)已安全開挖進洞，經(jīng)過實踐證明，該施工技術(shù)方案切實可行，同時為此類隧道的洞口施工提供一定的技術(shù)參考。

參考文獻

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[3]劉志剛，趙勇編著. 隧道隧洞施工地質(zhì)技術(shù).北京：中國鐵道出版社，2001.12.

作者簡介：陳宏彬（1975-），男，工程師，廣東省長大公路工程有限公司第三分公司。

曾永軍，（1975-），男，工程師，廣東省長大公路工程有限公司第三分公司。