下獅提隧道穿越淺層溜塌體輔助施工技術(shù)

張曉亮

1 工程概況

下獅提隧道全長(zhǎng)1 845m，埋深一般在 20m～100m，隧道進(jìn)口段為160mⅤ級(jí)圍巖，斷面開挖寬度為14.38m，高度12.49m，斷面積為146.05m2，單面下坡，坡度為0.5%。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(zhǎng)約90m，寬20m～50m，后緣呈陡壁，高約3m～5m，中部為上陡下緩呈臺(tái)階狀平臺(tái)，后緣兩側(cè)各有一溝，溝深0.5m～2.0m，寬3m～5m，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 2m～7m，主要為粉質(zhì)粘土夾雜碎塊石，滑動(dòng)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

下獅提隧道進(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(chǎng)實(shí)際情況，采用樁板墻、坡面錨索加固、山頂坡面主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、φ108大管棚注漿超前支護(hù)的綜合加固措施，三臺(tái)階七步法開挖，同時(shí)施工中以監(jiān)控量測(cè)為依據(jù)及時(shí)對(duì)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 樁施工技術(shù)

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)。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(hào)，3號(hào)，5號(hào)樁，后開挖 2號(hào)，4號(hào)樁。主要采用人工風(fēng)鎬開挖，每開挖1m及時(shí)施作護(hù)壁，當(dāng)需進(jìn)行爆破施工時(shí)，相鄰樁孔爆破時(shí)間應(yīng)相互錯(cuò)開，嚴(yán)禁同時(shí)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%。挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)要求。并且對(duì)樁基底面進(jìn)行釬探，釬探深度不小于 4m。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(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，即可灌注混凝土?；炷敛捎贸Ｒ?guī)溜槽法灌注。為了保證樁基承載力及樁本身混凝土質(zhì)量，對(duì)所有樁的樁身進(jìn)行無破損檢測(cè)。

3.2 坡面錨索施工技術(shù)

3.2.1 錨索設(shè)置

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

3.2.2 錨索鉆孔

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)必須借助于腳手架，腳手架承載定額300 kg/m2。造孔采用氣動(dòng)潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝，由于溜塌體內(nèi)受多條裂縫的分割，巖體支離破碎，在鉆進(jìn)過程中往往穿過多條裂縫形成的破碎帶及空縫區(qū)，遇破碎帶的標(biāo)志主要表現(xiàn)在漏風(fēng)、卡鉆、沖擊器工作不正常。當(dāng)遇到這種情況時(shí)，要上下勤活動(dòng)鉆具，避免卡死鉆頭，當(dāng)穿過破碎帶后，如果破碎帶小于 1m或者破碎帶不太嚴(yán)重，可以不作堵漏處理，繼續(xù)鉆進(jìn)。但當(dāng)遇到寬大的破碎帶，由于鉆進(jìn)反復(fù)活動(dòng)鉆具，經(jīng)多次沖擊，一般會(huì)形成齒狀破碎帶。這種情況如果不處理:1)會(huì)導(dǎo)致鉆孔彎曲，孔斜率無法保證;2)會(huì)造成下錨索困難;3)提鉆后容易塌孔。當(dāng)遇到這種情況時(shí)，在鉆過裂縫后或鉆進(jìn)確有困難即可停鉆，灌堵漏泥砂漿，用管材注入該段，注滿后待 24h后重新鉆孔。

3.2.3 錨索制作及安裝

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(zhǎng)度=實(shí)際孔深+外錨頭混凝土墊座高度+張拉千斤頂長(zhǎng)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(tái)上進(jìn)行，平臺(tái)起伏差不得大于 5 cm。錨索進(jìn)、回漿采用外徑25mm聚乙烯塑料制品;并要求塑料管耐壓值不低于設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。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。

3.2.4 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(jì)采用M 40水泥砂漿。注漿漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用。承壓板采用C30鋼筋混凝土，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(chǎng)立模澆筑，施工預(yù)制件時(shí)應(yīng)預(yù)埋錨具及穿束鋼管。

3.2.5 錨索張拉

1)張拉控制應(yīng)力。設(shè)計(jì)的張拉控制應(yīng)力σk是指錨下控制應(yīng)力，已包括預(yù)計(jì)的預(yù)應(yīng)力損失，但不包括錨頭摩阻損失。因此張拉時(shí)鋼絞線中的實(shí)際張拉控制應(yīng)力必須加上錨頭摩阻引起的應(yīng)力損失。根據(jù)已知條件計(jì)算得錨下控制應(yīng)力取σk=0.5Ryb=930MPa，考慮OVM錨具，錨具部分摩阻損失按2.5%計(jì)，千斤頂?shù)哪ψ钃p失為2%，地層壓縮等綜合因素，實(shí)際張拉力為:

2)理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算(按計(jì)算公式計(jì)算):

其中，Pp為預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，N;L為預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度，mm;Ay為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，取420mm2;Ey為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，N/mm2(取1.93×105MPa)。

3)張拉施工。a.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。b.預(yù)應(yīng)力張拉程序。錨索張拉分五級(jí)進(jìn)行，各級(jí)張拉力分別為設(shè)計(jì)張拉力的25%，50%，75%，100%及110%，每級(jí)間隔2min～5m in，最后一級(jí)間隔30min，同時(shí)記錄每級(jí)張拉時(shí)鋼絞線的伸長(zhǎng)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。c.實(shí)際伸長(zhǎng)值計(jì)算。鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)值ΔL按下式計(jì)算:

其中，ΔL1為從初應(yīng)力至最大張拉力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值，mm; ΔL2為初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值，mm，采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值，即采用由 50%張拉到 25%的伸長(zhǎng)值。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(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉后，為確保整個(gè)注漿效果及對(duì)鋼絞線的有效包裹，須再次進(jìn)行補(bǔ)漿，同時(shí)對(duì)錨具孔封孔。最后采用 C15混凝土將外露鋼件封死，以作永久防護(hù)。

3.3 AS-02型主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工

3.3.1 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的原理

主動(dòng)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(dòng)范圍來實(shí)現(xiàn)防止崩塌落石危害的目的。

3.3.2 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的施工

1)對(duì)溜塌體坡面的部分危石、浮土進(jìn)行清除;2)從防護(hù)區(qū)域下沿中部開始向上和兩側(cè)放線測(cè)量確定錨桿孔位，并在每一孔位處鑿深度不小于錨桿外露環(huán)套長(zhǎng)度的凹坑，一般口徑 20 cm，深15 cm;3)按設(shè)計(jì)深度鉆錨桿孔并清除孔內(nèi)粉塵，孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度長(zhǎng)5 cm以上，孔徑不小于48;當(dāng)受鑿巖設(shè)備限制時(shí)，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼繩，可分別錨入兩個(gè)孔徑不小于 35的錨孔內(nèi)，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為 15°～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果。鉆孔完成后注漿并插入錨桿;4)安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用兩個(gè)繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接;5)從上向下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度不小于5mm，兩張格柵網(wǎng)間的縫合以及格柵網(wǎng)間與支撐繩間用 φ8縫合繩進(jìn)行扎結(jié);6)格柵鋪設(shè)的同時(shí)，滯后格柵網(wǎng)4.5m～9.0m(1排～2排)從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為 φ8鋼繩，每張鋼繩網(wǎng)均用一根長(zhǎng)的縫合繩與四周支撐繩進(jìn)行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端各用兩個(gè)繩卡與網(wǎng)繩進(jìn)行固定聯(lián)結(jié);7)用 φ1.2鐵絲對(duì)鋼繩網(wǎng)和格柵網(wǎng)間進(jìn)行相互扎結(jié)，扎結(jié)點(diǎn)縱橫間距為1m左右。

4 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)主要以洞口溜塌體、抗滑樁、隧道進(jìn)口地表及洞身為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的整理分析，繪制位移—時(shí)間曲線來判斷圍巖的穩(wěn)定情況，并對(duì)初期的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的最大值和變化速度。判斷溜塌體處置后的穩(wěn)定性及隧道支護(hù)參數(shù)的合理性，并將分析處理的監(jiān)測(cè)信息反饋于施工，指導(dǎo)變更設(shè)計(jì)及施工。

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(tái)階七步法施工技術(shù)，順利、安全的完成洞口段的施工，距離貫通里程還有98m，施工安全有序可控，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].

[2] 李小剛.隧道穿越流砂層坍塌施工技術(shù)[J].山西建筑，2009，35(9):304-305.