復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道開(kāi)挖施工質(zhì)量控制

趙曉青

河南省濟(jì)源市交通局勘察設(shè)計(jì)室，河南 濟(jì)源 454650

1 工程概況

某高速公路隧道：左線隧道長(zhǎng)360m，右線隧道長(zhǎng)310m。項(xiàng)目區(qū)處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的山西隆起區(qū)的南緣，地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)是各時(shí)代以高角度正斷層為主，其它為元古代短軸褶皺中生帶的平緩開(kāi)闊褶皺構(gòu)造，沿線出露的地層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層和上更新統(tǒng)風(fēng)積層等。區(qū)域內(nèi)主要不良地質(zhì)為濕陷性黃土、水流沖刷不良地質(zhì)情況。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 鉆爆設(shè)計(jì)

根據(jù)開(kāi)挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破方式，采用非電毫秒雷管爆破網(wǎng)路。對(duì)Ⅴ級(jí)和Ⅳ級(jí)圍巖采用半斷面臺(tái)階方式爆破，為減輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，開(kāi)挖斷面采用多段位非電雷管進(jìn)行網(wǎng)路設(shè)計(jì)。

2.2 炮孔布置

炮孔布置可根據(jù)開(kāi)挖方式進(jìn)行布孔，擬采用直眼掏槽環(huán)狀布置。

2.3 鉆爆參數(shù)的選擇

通過(guò)爆破試驗(yàn)確定爆破參數(shù)，試驗(yàn)時(shí)參照規(guī)范《光面爆破參數(shù)表》。

2.4 裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式

裝藥前，須先清孔并對(duì)炮孔的參數(shù)進(jìn)行檢查驗(yàn)收。符合設(shè)計(jì)后，按設(shè)計(jì)仔細(xì)進(jìn)行裝藥和堵塞，避免錯(cuò)裝雷管段位和損壞光爆孔的裝藥結(jié)構(gòu)。周邊孔眼采用不偶合裝藥，周邊眼藥串預(yù)先在加工房按設(shè)計(jì)全部加工成型備用。

2.5 鉆爆作業(yè)

鉆爆作業(yè)必須按照鉆爆設(shè)計(jì)圖進(jìn)行。當(dāng)開(kāi)挖條件出現(xiàn)變化時(shí)，爆破技術(shù)隨圍巖條件變化而作相應(yīng)改變。

鉆眼前繪出開(kāi)挖斷面中線、水平和斷面輪廓，并根據(jù)爆破設(shè)計(jì)圖，用紅油漆將炮孔布置在齊頭面上；鉆孔滿足精度要做到“準(zhǔn)、平、直、齊”四要素，并滿足以下要求：

掏槽孔開(kāi)孔定位誤差不大于±3cm；其余各孔不大于±5cm。

鉆孔方向（不平行）誤差：掏槽孔不大于±3cm/m，其余各孔不大于±5cm/m。

各炮孔底部應(yīng)盡量在同一平面內(nèi)，參差誤差不大于炮孔深度的5%。

鉆眼完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經(jīng)檢查合格后裝藥爆破。

3 Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖

Ⅴ級(jí)圍巖采用采用三部臺(tái)階法進(jìn)行施工。拱部預(yù)留核心土，周邊采用風(fēng)鎬開(kāi)挖，核心土及中槽運(yùn)用挖掘機(jī)開(kāi)挖。 開(kāi)挖進(jìn)尺確定為l榀型鋼鋼架的間距，即0.75m，邊墻按鋼架的兩個(gè)單元分兩個(gè)臺(tái)階施工，上下臺(tái)階相距2m，左右邊墻錯(cuò)開(kāi)2m。

4 Ⅳ級(jí)圍巖開(kāi)挖

4.1 施工方法

Ⅳ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法分部開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)度10m～15m。

施工順序：

1）開(kāi)挖上半斷面；

2）施作上半斷面初期支護(hù)；

3）開(kāi)挖下半斷面（左右交錯(cuò)開(kāi)挖）；

4）邊墻初期支護(hù)；

5）防水層施工，二次襯砌的澆注；

6）仰拱開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌。

4.2 鉆爆作業(yè)

采用鉆爆作業(yè)臺(tái)架，人工手持風(fēng)鉆鉆眼，爆破設(shè)計(jì)采用低震速控制爆破技術(shù)，周邊采用光面或預(yù)裂爆破。

上半斷面每個(gè)洞口安排6臺(tái)YT28風(fēng)鉆鉆眼，下半斷面安排8臺(tái)YT28風(fēng)鉆鉆眼，上下斷面放炮時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。Ⅳ級(jí)圍巖每循環(huán)進(jìn)尺1.5m～2.0m，下半斷面進(jìn)尺取3.0m左右。

4.3 施工注意事項(xiàng)

1）洞身Ⅳ級(jí)圍巖地段采用短臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格控制在10m～15 m范圍內(nèi)；

2）在上部斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后，才能進(jìn)行下半斷面的開(kāi)挖；

3）仰拱開(kāi)挖前，架設(shè)臨時(shí)橫撐頂緊兩側(cè)拱腳，防止邊墻內(nèi)擠，待仰拱砼強(qiáng)度達(dá)到70%才能拆除；

4）量測(cè)工作必須及時(shí)，隨時(shí)觀察拱頂、拱腳和邊墻中部的位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大時(shí)，應(yīng)立即澆筑二次襯砌，或先行構(gòu)件支頂；

5）當(dāng)圍巖壓力極大，地質(zhì)圍巖與設(shè)計(jì)有出入時(shí)，應(yīng)報(bào)監(jiān)理工程師提出變更設(shè)計(jì)。

5 噴射砼施工

1）明洞邊仰坡臨時(shí)防護(hù)采用C20噴射砼，暗洞采用C25噴射砼；

2）C25噴射砼滿足以下要求：水泥采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，粗骨料粒徑在5mm～10mm以內(nèi)按連續(xù)級(jí)配法選定配合比，水泥：砂石按設(shè)計(jì)選定，含砂率55%。施工前先試驗(yàn)確定出最佳施工配合比。

5.3 噴射砼采用TK961噴漿機(jī)進(jìn)行噴射砼作業(yè)

1）噴射作業(yè)應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上地進(jìn)行噴射；

2）噴射混凝土前，埋設(shè)標(biāo)志或利用錨桿外露長(zhǎng)度以控制噴射混凝土的厚度；

3）后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝后間隔1h以上再次噴射時(shí)，受噴面應(yīng)用風(fēng)、水清冼；

4）噴嘴應(yīng)與受噴面保持垂直，同時(shí)與受噴面保持一定的距離，一般取0.8m～1.0m左右；

5）施工中經(jīng)常檢查出料彎頭、輸料管和管路接頭，處理故障時(shí)斷電、停風(fēng)，發(fā)現(xiàn)堵管時(shí)立即關(guān)機(jī)停風(fēng)；6）新噴射的混凝土按規(guī)定灑水養(yǎng)護(hù)。

6 錨桿施工

本隧道洞內(nèi)Ⅴ級(jí)圍巖均采用φ25先錨后灌式注漿1.0m×0.75m，長(zhǎng)3.5m錨桿，Ⅳ級(jí)圍巖均采用φ25先錨后灌式注漿1.0m×1.0m，長(zhǎng)3.0m錨桿，Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖地段錨桿孔均采用手工手持YT28風(fēng)鉆鉆眼；Ⅳ級(jí)圍巖錨桿孔均采用臺(tái)車鉆眼。注漿錨桿采用注漿泵注漿。

6.1 施工方法

施工順序：測(cè)量放線→鉆孔→清孔→插入錨桿→安裝止?jié){塞、墊板、螺母→漿液制備→注漿

采用多功能作業(yè)臺(tái)車手持風(fēng)鉆鉆孔，注漿泵注漿。

6.2 施工技術(shù)措施

按設(shè)計(jì)要求，在初噴面上準(zhǔn)確畫(huà)出須設(shè)的錨桿孔位。

1）鉆孔：采用YTMZ25錨桿鉆鉆孔；

2）插入錨桿：插入前必須先用高壓風(fēng)清孔，錨桿必須裝好錨頭，邊旋轉(zhuǎn)邊將錨桿送入眼孔，然后安裝止?jié){塞、墊板、螺母；

3）注漿：注漿壓力控制在0.5MPa～1.0MPa，終壓控制在2MPa～2.5MPa，排除孔內(nèi)氣體，確?？變?nèi)漿液飽滿；

4）錨桿規(guī)格、長(zhǎng)度、直徑符合設(shè)計(jì)要求，錨桿桿體除銹除油；

5）錨桿布置形式符合設(shè)計(jì)要求，按要求定出錨桿位置，錨桿間距允許誤差±150mm。錨桿與巖面垂直。

7 隧道開(kāi)挖和襯砌施工技術(shù)保證措施

1）隧道開(kāi)挖和襯砌施工方案及施工方法和措施詳見(jiàn)前節(jié)相關(guān)內(nèi)容。

2）隧道軟弱破碎圍巖段施工：

（1）施工原則：早預(yù)報(bào)、先治水、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、緊封閉、勤量測(cè)、步步為營(yíng)，以防為主，穩(wěn)步前進(jìn)；

（2）加強(qiáng)超前預(yù)報(bào)工作，開(kāi)挖前切實(shí)掌握軟弱破碎帶段圍巖的情況，包括寬度、填充物及地下水等地質(zhì)特性，以便采取相應(yīng)措施；

（3）施工方法：針對(duì)軟弱圍巖可能發(fā)生大變形，采用增大預(yù)留變形量和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和可縮性的U型鋼拱架復(fù)合式襯砌手段，采用分部開(kāi)挖方法，初期支護(hù)及時(shí)封閉，噴射混凝土分2～3次施工，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，利用反饋信息指導(dǎo)施工；

（4）通過(guò)軟弱破碎帶段富水段時(shí)，先治水，采用排堵結(jié)合等治理措施。開(kāi)挖過(guò)程中配備有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師24小時(shí)輪流值班，及時(shí)監(jiān)控地質(zhì)變化情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工；

（5）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)初期支護(hù)變形異常且無(wú)收斂趨勢(shì)時(shí)，調(diào)整支護(hù)參數(shù)，必要時(shí)施做二次襯砌。在二次襯砌中，采取增設(shè)鋼筋和提高混凝土強(qiáng)度等措施。

8 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某高速公路隧道施工中的各項(xiàng)工程控制措施進(jìn)行理論和實(shí)踐上的初步探討，總結(jié)隧道工程施工中在施工方案、施工工藝、質(zhì)量控制方法、保障措施等的成功的經(jīng)驗(yàn)，為以后的施工實(shí)踐提供了有益的借鑒。目前該隧道已經(jīng)安全貫通，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了優(yōu)良。