太行山隧道明挖段基坑施工方案設(shè)計(jì)

董 博

(中鐵十八局集團(tuán) 第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

1 工程概況

太行山隧道位于山西省與河南省交界處，起于山西省長(zhǎng)治市平順縣石城鎮(zhèn)克昌村，止于河南省安陽(yáng)市林縣姚村鎮(zhèn)墳頭村。隧道采用雙洞單線方案，左右線隧道進(jìn)口里程分別為:DK578 +875、DyK578 +865，路肩標(biāo)高分別為552．08、552．20 m。左右線隧道出口里程分別為:DK597 +000、DyK596 +973．06，路肩標(biāo)高分別為378．03、377．62 m。左線隧道全長(zhǎng)18 125 m，右線隧道全長(zhǎng)18 108．066 m。直線段線間距30 m，隧道最大埋深915 m，最小埋深12 m。線路在DK590 + 335 ～DK590 + 740(DyK590 + 310 ～DyK590 +705)下穿露水河淺埋地段。露水河明挖工區(qū)負(fù)責(zé)DK590 +355 ～DK590 +885 段的施工任務(wù)，施工段主體工程長(zhǎng)530 m。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙:左線DK590 +355 ～DK590 +700、右線DyK590 +331 ～DyK590 +675 段，最小埋深12 m，采用明挖法施工，DK590 +700 ～DK590 +885 段計(jì)185 m 采用暗挖法施工。

2 水文地質(zhì)條件

隧道下穿露水河床地段，最小埋深12 m，河床主要為砂卵石地層，無(wú)自穩(wěn)能力，露水河兩側(cè)太行山山前匯水面積大，雨季易發(fā)生空水風(fēng)險(xiǎn)。

隧道洞室圍巖為第四系全新統(tǒng)沖積砂卵石，露水河無(wú)常年性流水，地下水為孔隙水，大氣降水及河道上游孔隙水補(bǔ)給，地下水發(fā)育，地下水具硫酸鹽侵蝕性，化學(xué)環(huán)境作用等級(jí)為H1，該段圍巖類型為V 級(jí)。

3 基坑開(kāi)挖施工費(fèi)方案設(shè)計(jì)

3．1 圍堰填筑施工

露水河在旱季基本無(wú)水，露水河明挖段僅安排在旱季施工，雨季不安排施工，圍堰的作用為預(yù)防旱季突發(fā)爆雨或洪水，不僅可以預(yù)防突發(fā)雨害，還保障了基坑開(kāi)挖施工安全，是基坑開(kāi)挖的主要前期準(zhǔn)備。

圍堰基坑外側(cè)坡度為1∶ 1．25，基坑內(nèi)側(cè)坡度1∶ 1，圍堰最高處高度為3 m，其它地段根據(jù)圍堰處河底深度不同高度相應(yīng)調(diào)整，但圍堰頂標(biāo)高相同，圍堰頂寬度最小處不得小于2 m。圍堰材料就地取材，采用露水河砂卵石填筑，最外側(cè)碼放兩層袋裝卵石，袋裝卵石相互連接，以防河水沖刷或被水沖走。為保證機(jī)械正常作業(yè)，圍堰基坑內(nèi)側(cè)有機(jī)械作業(yè)處平臺(tái)寬度不得小于15 m，其中機(jī)械離基坑坡腳的安全距離不得小于2 m。

3．2 基坑開(kāi)挖與支護(hù)

3．2．1 基坑施工

基坑開(kāi)挖采用放坡敞口開(kāi)挖。開(kāi)挖采用挖掘機(jī)縱向分層開(kāi)挖，挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝車，自卸汽車運(yùn)輸至指定地點(diǎn)堆放。開(kāi)挖時(shí)自上而下分層進(jìn)行，開(kāi)挖分高度層3 ～4 m?；硬捎梅牌戮W(wǎng)噴支護(hù)和土釘支護(hù)相結(jié)合的方式。施工前需做好地面防、截水措施，確保邊仰坡防護(hù)施工質(zhì)量，加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，確保施工安全。

圖1 太行山隧道露水河明挖段圍堰橫斷面圖(單位:cm)

3．2．2 網(wǎng)噴混凝土釘墻支護(hù)

基坑上部采用穩(wěn)定坡率放坡網(wǎng)噴護(hù)面:坡率1∶ 1，坡面掛網(wǎng) Φ6@150 ×150 mm，面層噴150 mm 厚C25 噴射混凝土。

下部采用土釘墻支護(hù):坡率1∶ 0．25，坡面掛網(wǎng) Φ6@150 ×150 mm，面層噴300 mm 厚C25 噴射混凝土，土釘采用Φ42 鋼管@1 200 ×1 200，基坑底部鋪設(shè)150 mm 厚素混凝土墊層，并在坡腳設(shè)400 ×400 排水方溝，抽排積水。土釘在現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)要求加工，風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，并用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的頂推力將土釘推送入孔，注漿泵壓注水泥漿。詳見(jiàn)圖2。(1)施工方法。網(wǎng)噴混凝土采用隨開(kāi)挖，隨打入土釘、隨掛網(wǎng)、噴混凝土。采用濕噴法施工，鋼筋網(wǎng)分片加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝，混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)拌合，TK-961 型濕噴機(jī)緊跟開(kāi)挖作業(yè)面噴射混凝土。(2)施工工藝與流程。見(jiàn)圖3。

圖2 網(wǎng)噴混凝土釘墻支護(hù)樣圖

圖3 網(wǎng)噴混凝土釘墻支護(hù)施工流程

3．2．3 基坑加固

露水河明挖段分別在:左線DK590 +470、+540、+600;右線DyK590 +431、+511、+576 設(shè)六處泄水段，泄水段采用旋噴樁加固;其余地段均采用注漿加固。

(1)旋噴樁施工。泄水段兩端采用Φ600 mm 的旋噴咬合樁均勻加固2．2 m 寬的加固土體進(jìn)行封堵，防止注漿段漿液堵塞泄水段，咬合樁間距40 cm;泄水段其余段落樁間間距80 cm，梅花形布置，要求旋噴樁深入風(fēng)化巖2 m。

旋噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)如下:樁直徑600 mm;注漿壓力20 MPa;止?jié){段樁間咬合為200 mm。施工場(chǎng)地要達(dá)到“三通一平”，在坑底預(yù)留30 ～50 cm 厚的工作墊層。

施工工藝流程:清表→布樁→下鉆桿(噴桿)→噴射漿液→旋轉(zhuǎn)提升→拔管→回灌→沖洗設(shè)備。

工藝要點(diǎn):①鉆機(jī)就位。鉆機(jī)安放在設(shè)計(jì)孔位上并保持垂直，旋噴管允許偏斜不大于1．5%。②鉆孔。單管旋噴常使用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)，適用于標(biāo)準(zhǔn)貫入度小于40 的砂土和粘性土層。當(dāng)遇到比較堅(jiān)硬的地層時(shí)采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不大于50 mm。③插管。使用振動(dòng)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，插孔與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。如使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上旋噴管插入到預(yù)定深度。在插管過(guò)程中，為防止泥砂堵塞旋噴管噴嘴，可邊射水邊插管，水壓力不超過(guò)1 MPa。④噴射作業(yè)。當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)，并隨時(shí)做好記錄，繪制作業(yè)過(guò)程曲線。⑤沖洗。噴射施工完畢后，把注漿管等機(jī)具沖洗干凈，管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不能殘存水泥漿，通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。⑥移動(dòng)機(jī)具。將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到下一孔位。

(2)地表注漿加固。地表注漿加固段，采用地質(zhì)鉆機(jī)開(kāi)孔，注漿孔間距0．8 m，按梅花形布置，注漿擴(kuò)散半徑1．5 m，開(kāi)孔直徑52 ～110 mm，壁厚3．5 mm 的熱軋無(wú)縫鋼管，孔口管直徑50 ～108 mm，孔口管長(zhǎng)1 m，孔口應(yīng)埋設(shè)牢固。終孔直徑不小于50 mm，管長(zhǎng)9 ～12 m。鉆孔到位后，應(yīng)采用后退式注漿方式，控制漿液凝結(jié)時(shí)間，逐步將土體固結(jié);施工前可現(xiàn)行進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿參數(shù)，以求達(dá)到效果。

3 結(jié)語(yǔ)

基坑開(kāi)挖施工作為該隧道露水河明挖段隧道施工的重要施工工序和隧道仰拱、明洞施工前期準(zhǔn)備。其施工需要前瞻顧后，不僅要考慮自然災(zāi)害、水文地質(zhì)條件的影響，還考慮后期明洞施工要求。圍堰施工和基坑開(kāi)挖過(guò)程需處理好施工便道，既要考慮便道施工對(duì)邊坡影響，也要考慮便道布置對(duì)人員迅速撤離和機(jī)械施工行進(jìn)停放的影響。為了加大固結(jié)體尺寸或在深層硬土中為避免固結(jié)體尺寸減小，可以采用提高噴射壓力、提高泵量或降低回轉(zhuǎn)與提升速度等措施，也可采用復(fù)噴工藝。在開(kāi)挖檢查方面，一般限于淺層，全面檢查噴射固結(jié)體質(zhì)量，固結(jié)體形狀、直徑、整體性、均勻性和垂直度。并制作固結(jié)體標(biāo)準(zhǔn)試件，進(jìn)行各種物理力學(xué)性能試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行開(kāi)挖檢查結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)要求。