下獅提隧道進(jìn)口穿越淺層溜塌體輔助施工技術(shù)

干昌洪 何 偉

1 工程概況

廈深鐵路下獅提隧道全長1 845 m,埋深在20 m～100 m,進(jìn)口段為160 mⅤ級圍巖,斷面開挖寬度為14.38 m,高度 12.49 m,斷面積為146.05 m2,單面下坡,坡度為0.5%。隧道洞身穿越段為剝蝕丘陵區(qū),丘陵多呈馬鞍狀,沿山脊兩側(cè)山體基本對稱,自然坡度角為20°～30°,局部達(dá)35°～40°。溜塌體位于進(jìn)口丘陵緩坡區(qū),自然坡度為 10°～30°,植被較發(fā)育。溜塌體長約 90 m,寬20 m～50 m,后緣呈陡壁,高約3 m～5 m,中部為上陡下緩,呈臺階狀平臺,后緣兩側(cè)各有一溝,溝深0.5 m～2.0 m,寬3 m～5 m,洞口左側(cè)山頂有基巖出露,為侏羅系流紋巖。溜塌體呈扇形,滑體厚2 m～7 m,主要為粉質(zhì)黏土夾雜碎塊石,滑動方向36°,與線路方向夾角約為37°。地表、地下水較發(fā)育,為孔隙潛水。

2 洞口施工方案

隧道進(jìn)口段工程地質(zhì)狀況復(fù)雜,進(jìn)洞施工難度大,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,采用樁板墻、坡面錨索加固、山頂坡面主動防護(hù)網(wǎng)、φ 108大管棚注漿超前支護(hù)的綜合加固措施,三臺階七步法開挖,同時施工中以監(jiān)控量測為依據(jù)及時對隧道支護(hù)參數(shù)及施工方法進(jìn)行調(diào)整,確保隧道進(jìn)洞安全。

3 施工技術(shù)

3.1 施工原則

嚴(yán)格遵守“先洞外、后洞內(nèi)、管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則,確保施工安全。

3.2 洞口樁板墻施工

在DK298+257.75～DK298+280線路左側(cè),即洞口左側(cè)淺層溜塌體的下部設(shè)置樁板墻,樁型2.25 m×2.5 m,樁長17 m,樁間距5.0 m,樁間設(shè)A形擋土板。

3.2.1 樁板墻施工準(zhǔn)備

施工前,清除坡面危石浮土,并做好必要的防護(hù),鏟除松軟的土層,用平板夯實(shí)。施測樁位十字線,定出樁孔準(zhǔn)確位置;設(shè)置護(hù)樁并經(jīng)常檢驗(yàn)校核;孔口四周挖排水溝,做好排水系統(tǒng);及時排除地表水,孔口搭設(shè)防雨棚。為防止土石掉入孔內(nèi),在靠近山體側(cè)設(shè)置高度1.5 m的防護(hù)鋼柵欄。

3.2.2 開挖

挖掘程序視土層性質(zhì)及樁孔布置而定。為保證施工安全,避免孔間間隔層太薄而造成坍塌,采用“跳樁”開挖,即先開挖1號,3號,5號樁,后開挖2號,4號樁。主要采用人工風(fēng)鎬開挖,每開挖1 m及時施作護(hù)壁,當(dāng)需進(jìn)行爆破施工時,相鄰樁孔爆破時間應(yīng)相互錯開,嚴(yán)禁同時起爆。開挖過程中必須經(jīng)常檢查樁孔尺寸和平面位置,樁位誤差不得大于50 mm;孔的傾斜度不得大于0.5%。

3.2.3 灌注混凝土

挖孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后,進(jìn)行孔底處理。清除孔底松渣、污泥及沉淀等軟層,基樁嵌入基巖深度滿足設(shè)計要求,平整樁基底面,檢查樁基承載力,保證樁基承載力滿足設(shè)計要求,并且對樁基底面進(jìn)行釬探,釬探深度不小于4 m。終孔檢查合格后放鋼筋籠,經(jīng)檢查無誤,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后,即可灌注混凝土?；炷敛捎贸Ｒ?guī)溜槽法灌注。

3.3 坡面錨索施工

3.3.1 錨索設(shè)置

對山頂坡面平整后垂直于溜塌主軸方向于標(biāo)高70.0 m,77.5 m,85.0 m,92.5 m處隧道上方設(shè)置4排錨索加固,錨索長度分別為23.0 m,21.0 m,21.0 m,20.0 m,對應(yīng)根數(shù)為12根,10根,9根,7根,錨索橫向間距5.0 m。錨固段進(jìn)入流紋巖強(qiáng)風(fēng)化層中不小于9.0 m,每根錨索由3根15.2鋼絞線組成,設(shè)計錨固力400 kN,錨孔外采用邊長1.5 m的C30鋼筋混凝土承壓板。錨索布置圖見圖1。

3.3.2 錨索造孔

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形及條件,錨索均位于坡度30°左右的坡面上,因此施工時必須借助于腳手架,腳手架承載定額300 kg/m2。由于條件限制,對鉆機(jī)的體積、重量及機(jī)械性能就有了嚴(yán)格要求,為此選用了1臺無錫生產(chǎn)的MD-120型鉆機(jī)。這種鉆機(jī)均具備體積小、重量輕、解體性強(qiáng)、易于搬遷的優(yōu)點(diǎn),適合腳手架上施工。造孔采用氣動潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝,空壓機(jī)選用20 m3/2 MPa 1臺,鉆具主要為嘉興鉆具廠生產(chǎn)的φ 130 mm鉆頭及φ 120 mm鉆桿。為保證排架的安全,鉆機(jī)不能與排架扣結(jié)固定,以防過大的反向推力橫向作用在排架上,引起排架失穩(wěn)。為此只能預(yù)先在巖壁上安放小錨桿,使鉆機(jī)與小錨桿連接固定,用巖壁來承受反推力以保證高空作用的安全。

3.3.3 錨索制作

錨索采用砂輪機(jī)切割下料,切口要整齊,無散頭現(xiàn)象。下料長度=實(shí)際孔深+外錨頭混凝土墊座高度+張拉千斤頂長度+工作錨具高+錨墊板厚+工作錨具厚+外余量。編索在專門的平臺上進(jìn)行,平臺起伏差不得大于5 cm。錨索進(jìn)、回漿采用外徑25 mm聚乙烯塑料制品;并要求塑料管耐壓值不低于設(shè)計壓力的1.5倍。編好的索體要求外表面光滑,各種管道通暢,管口做好臨時封閉。組裝好的錨索應(yīng)妥善存放,并登記、掛牌,標(biāo)明錨索編號、長度等。存放點(diǎn)要求嚴(yán)格防潮、防水、防污染。自由段(張拉段)涂強(qiáng)力防腐涂料并套聚乙烯塑料管封閉,確保防護(hù)效果。錨索安放時,應(yīng)防止錨索扭壓、彎曲。

3.3.4 錨索安裝

由于鉆孔等是借助于腳手架施工的,架子上的工作臺面積有限,加之場地小,高度大,錨索長,給下索帶來極大困難,為有效順利下入錨索,采用了卷揚(yáng)機(jī)吊籃將錨索吊上腳手架,然后用人工送錨索。為了避免錨索入孔時在途中被卡,在錨索吊裝前,先使與錨索外徑相當(dāng)?shù)膸r芯管焊成的楔形探頭探一次孔(探頭長30 cm,尾端用廢舊鋼絞線連接),確信孔內(nèi)無異物時再吊裝錨索。

3.3.5 注漿、承壓板施工

從預(yù)埋的注漿孔中壓注膠凝材料。膠凝材料根據(jù)設(shè)計采用M40水泥砂漿。注漿漿液應(yīng)攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完,并嚴(yán)防石塊、雜物等混入漿液。承壓板是錨索張拉時的直接受力構(gòu)件,承壓板采用C30鋼筋混凝土,所以應(yīng)保證承壓板的承壓面平整,并與錨索的軸線方向垂直。承壓板采用鋼筋混凝土現(xiàn)場立模澆筑,施工預(yù)制件時應(yīng)預(yù)埋錨具及穿束鋼管。

3.3.6 錨索張拉

1)預(yù)應(yīng)力采用引伸量與張拉力雙控,以張拉噸位為主,引伸量修正。2)預(yù)應(yīng)力張拉程序。錨索張拉分五級進(jìn)行,各級張拉力分別為設(shè)計張拉力的25%,50%,75%,100%及110%,每級間隔2 min～5 min,最后一級間隔30 min,同時記錄每級張拉時鋼絞線的伸長量。第一次張拉鎖定后30 d左右,進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉,然后鎖定,切除多余鋼絞線,用混凝土封錨。

錨索荷載鎖定作業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范,錨索鎖定后,發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時進(jìn)行補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉后,為確保整個注漿效果及對鋼絞線的有效包裹,須再次進(jìn)行補(bǔ)漿,同時對錨具孔封孔。注漿從預(yù)留孔注入,直至管口流出濃漿為止。封孔注漿后,從錨具量起留80 mm～120 mm鋼絞線,其余部分用切割機(jī)截去,對于錨具及墊板應(yīng)采用防護(hù)劑仔細(xì)涂刷,最后采用C15混凝土將外露鋼件封死,以作永久防護(hù)。

3.4 AS-02型主動防護(hù)網(wǎng)施工

3.4.1 主動防護(hù)網(wǎng)的原理

主動防護(hù)系統(tǒng)通過錨桿和支撐繩固定方式將鋼繩網(wǎng)覆蓋在有潛在崩塌落石災(zāi)害的坡面上,從而通過阻止崩塌落石發(fā)生或限制崩巖運(yùn)動范圍來實(shí)現(xiàn)防止崩塌落石危害的目的。主動防護(hù)網(wǎng)的設(shè)置見圖2。

3.4.2 主動防護(hù)網(wǎng)的施工

主動防護(hù)系統(tǒng)施工中采取上、下交錯平行施工,具體步驟如下:清除危石→巖面清理→錨桿施工→主鋼繩的安裝→內(nèi)側(cè)鋼筋網(wǎng)安裝→外側(cè)鋼繩網(wǎng)的安裝→調(diào)試→驗(yàn)收。

4 監(jiān)控量測

4.1 測點(diǎn)的布置

地表監(jiān)測點(diǎn)沿隧道兩側(cè)各20 m,縱向30 m為監(jiān)測范圍,共布置4個監(jiān)測斷面,每個斷面布置9個點(diǎn),即隧道中線設(shè) 1個點(diǎn),中線左右5 m,10 m,15 m及20 m各設(shè)一個點(diǎn),進(jìn)行沉降和位移觀測。

樁板墻樁頂每個樁各設(shè)一點(diǎn),主要監(jiān)測樁的位移情況。洞身監(jiān)測每10 m布置1個監(jiān)測斷面,與地表監(jiān)測斷面在同一斷面,每個斷面在拱頂、拱腰及邊墻左右各設(shè)置1個點(diǎn),共5個點(diǎn),主要監(jiān)測圍巖和支護(hù)變形情況。

4.2 量測頻率

監(jiān)控量測頻率應(yīng)根據(jù)測點(diǎn)距開挖面的距離及位移速度確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中,原則上采用較高的頻率值。出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時,應(yīng)增大監(jiān)控量測頻率。

4.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)處理

根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制位移—時間曲線來判斷圍巖的穩(wěn)定情況,并對初期的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,預(yù)測可能出現(xiàn)的最大值和變化速度。

5 結(jié)語

下獅提隧道進(jìn)口段淺層溜塌體不良地質(zhì)地段采用綜合加固措施及常規(guī)的三臺階七步法施工技術(shù),順利、安全的完成洞口段的施工,上述措施為此類隧道工程施工提供了一些經(jīng)驗(yàn)。

[1]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].