公路隧道工程中高壓富水?dāng)鄬拥氖┕ぜ夹g(shù)

王家云

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司第三分公司)

公路隧道在進(jìn)行施工的過(guò)程中，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，斷層內(nèi)的普通巖體往往會(huì)發(fā)生破碎，其自穩(wěn)性非常弱，再加之高壓水的影響，容易引起塌方事故進(jìn)而導(dǎo)致失穩(wěn)并出現(xiàn)突水突泥現(xiàn)象，最終釀造災(zāi)害，推遲了工程進(jìn)展，所以，對(duì)高壓富水?dāng)鄬硬课坏氖┕ぜ夹g(shù)手段實(shí)施分析是非常重要的。

1 實(shí)例概況

1.1 工程情況

某公路隧道總?cè)嫌?jì)為1 878 m，該隧道的洞身線路縱坡呈現(xiàn)人字坡。而且其嶺頂部位地形起伏，嶺脊兩側(cè)屬于溝谷發(fā)育地貌，通常是“V”形，地形很復(fù)雜。關(guān)于該隧道，其埋深最大值達(dá)到了274 m。在進(jìn)行施工時(shí)選擇鉆爆法實(shí)施操作，該工程的平行導(dǎo)坑長(zhǎng)度合計(jì)達(dá)到了1 323 m，全長(zhǎng)貫通促進(jìn)正線施工，聯(lián)系平導(dǎo)超前這一因素深入調(diào)查地質(zhì)條件，有利于為施工方案帶來(lái)一些有效信息。

1.2 斷層情況

利用平導(dǎo)下坡開(kāi)展相應(yīng)開(kāi)挖工作，通常需要維持為DK114 +780 平導(dǎo)掌子面，接著左側(cè)處會(huì)出現(xiàn)直徑達(dá)到0.5 m 長(zhǎng)的空洞，持續(xù)流出由頁(yè)巖碎塊以及凝灰?guī)r組成的斷層角礫(呈現(xiàn)為流體狀)并拌合斷層泥。由于清理工作在持續(xù)深入，空洞口面積也在持續(xù)增大，直到達(dá)到2.1 m 以上為止。在掌子面左側(cè)處的拱部位置會(huì)首先遇到包含水分的斷層，導(dǎo)致涌水突泥砂，最終改變了該段處的地下水壓力值，大概是2.0 MPa。

正洞處的施工里程大概是DK114 +696，在施工過(guò)程中針對(duì)正洞采取了地質(zhì)超前探孔分析以及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)(TSP203)，明確了斷層帶的具體長(zhǎng)度，即29 m，而且得出了斷層帶物質(zhì)主要包括:由高壓構(gòu)造水，凝灰?guī)r以及頁(yè)巖碎塊組合而成的斷層角礫巖并拌和斷層泥，其中地下水壓力值大概是2.0 MPa。通過(guò)超前探孔分析可以得出單孔出水量實(shí)現(xiàn)了15 ～20 m3/h，易于導(dǎo)致突泥(砂)以及涌水等現(xiàn)象。

2 正洞穿越斷層的施工

2.1 超前支護(hù)以及加固

(1)對(duì)帷幕注漿進(jìn)行的加固:在DK114 +696 ～DK114 +725 范圍段內(nèi)要采取帷幕注漿進(jìn)行加固，注漿47 m 長(zhǎng)，而且沿著掌子面周邊設(shè)置了3 環(huán)注漿孔，其中注漿加固圈的輪廓線外要控制在6 m 以上。注漿孔孔底之間的間隔以及擴(kuò)散半徑分別是3 m 以及2.0 m。操作時(shí)采取前進(jìn)式法進(jìn)行分段注漿，注漿一般是先下后上的順序，如果位置一樣則按照先外后里的順序進(jìn)行，圈相同則按照隔孔間隔進(jìn)行鉆注。在鉆注漿液時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行粗粒，只有如此才可以使整體施工實(shí)現(xiàn)最佳效果。關(guān)于注漿終壓以及水泥漿液分別采取了3 ～4 MPa 以及0.8∶1 ～1∶1。這有利于使上部斷面在進(jìn)行施工時(shí)，其掌子面能維持穩(wěn)固，上部斷面選擇水平注漿加以固定，其長(zhǎng)度超過(guò)了30 m，間距大約是1.5 m ×1.5 m，按照梅花形進(jìn)行布置。(2)關(guān)于圍巖超前支護(hù)問(wèn)題:利用管棚工作室順著拱部處開(kāi)挖線，與此同時(shí)要確保兩層超前管棚(Φ108 mm)，在對(duì)管棚進(jìn)行施工時(shí)，其施工流程務(wù)必符合實(shí)際情況，最好采用無(wú)縫鋼管材質(zhì)，其中壁厚即δ 以及環(huán)向間距分別要求實(shí)現(xiàn)8 mm 以及40 cm。管棚施工完成后要設(shè)置4 根Φ22 mm 的鋼筋，然后采取水泥單液漿進(jìn)行注漿。具體如圖1 所示。(3)超前進(jìn)行的泄水以及減壓:在進(jìn)行施工時(shí)一定要考慮到隧道內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)，以確保正面涌水量具有相同壓力。與此同時(shí)還可以確保帷幕注漿嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行，在開(kāi)始開(kāi)挖前要順著隧道外輪廓設(shè)計(jì)7 根縱方向上的泄水孔，以對(duì)水流進(jìn)行集中處理。關(guān)于泄水鋼花管，最好采取無(wú)縫鋼花管，其壁厚以及外徑分別是δ =8 mm 以及108 mm。泄水孔深度必須要達(dá)到47 m，此外鋼花管管端最好設(shè)計(jì)在水量增多處，并確保對(duì)外插角維持在1° ～2°之間。

圖1 超前管棚布置(單位:cm)

2.2 對(duì)正洞隧道斷層段區(qū)域進(jìn)行的開(kāi)挖支護(hù)

(1)對(duì)斷層段區(qū)域進(jìn)行的開(kāi)挖支護(hù)操作辦法:開(kāi)挖工作一般都在帷幕注漿以及管棚支護(hù)下開(kāi)展，開(kāi)挖采取三臺(tái)階法，短進(jìn)尺以及強(qiáng)支護(hù)，開(kāi)挖過(guò)程中，下臺(tái)階單邊務(wù)必要與落底部位錯(cuò)開(kāi)，及時(shí)進(jìn)行仰拱以及護(hù)拱。關(guān)于三臺(tái)階施工，當(dāng)每臺(tái)階施工達(dá)到要求的長(zhǎng)度后即可停止，接著進(jìn)入下一臺(tái)階。通常是上臺(tái)階操作10 m 后即可停止，噴厚度達(dá)到20 cm的混凝土以對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，以穩(wěn)定掌子面，要注意上臺(tái)階排水工作一定要做到位，接著再開(kāi)展二臺(tái)階開(kāi)挖工作。在二臺(tái)階開(kāi)挖的過(guò)程中，當(dāng)支護(hù)到達(dá)上臺(tái)階處掌子面3 m 后即可停止該階操作，并且噴厚度是20 cm 的混凝土以對(duì)二臺(tái)階掌子面進(jìn)行封閉。接著再開(kāi)展三臺(tái)階開(kāi)挖以及支護(hù)操作，不管是三臺(tái)階還是二臺(tái)階，當(dāng)操作到同里程后都要實(shí)施仰拱。仰拱一次操作是3.0 m，在進(jìn)行仰拱施工的過(guò)程中要注意排水工作必須做到位，需要在掌子面方向設(shè)置一集水坑以對(duì)排水進(jìn)行共同處理。在對(duì)每個(gè)臺(tái)階施工的過(guò)程中，均要于臺(tái)階底部處的嵌槽部位安置I22 型水平鋼架以暫時(shí)當(dāng)做橫撐使用，閉合初期階段的支護(hù)，進(jìn)而加固支護(hù)。(2)三臺(tái)階施工的相關(guān)參數(shù):斷層段區(qū)域開(kāi)挖工作通常都在管棚支護(hù)下開(kāi)展，開(kāi)挖采取三臺(tái)階法，上臺(tái)階，二臺(tái)階以及三臺(tái)階高度分別為352 cm，300 cm 以及310 cm，其中仰拱深度達(dá)到了113 cm;上臺(tái)階選擇環(huán)形導(dǎo)坑核心土預(yù)留這一方式實(shí)施操縱，其中循環(huán)進(jìn)尺大約是0.5 m。不管是二臺(tái)階還是三臺(tái)階均選擇錯(cuò)開(kāi)單邊開(kāi)挖支護(hù)方式，其兩邊錯(cuò)開(kāi)間隔必須在1 m以上;初期階段的支護(hù)選擇I22 型鋼架進(jìn)行全環(huán)布設(shè)，其相互之間的距離是0.5 m，角度為45°的鋼在縱方向上進(jìn)行連接，其環(huán)向間隔是1 m，而且鋼架拱腳之下都?jí)|了10 mm ×30 mm×50 mm 的混凝土預(yù)制塊并結(jié)合L 為5 m 的4 根/每榀·每邊Φ42 mm 鋼管進(jìn)行鎖腳，還于各個(gè)臺(tái)階底部安置了I22 型水平鋼架暫時(shí)當(dāng)做支撐使用，整個(gè)斷面設(shè)計(jì)了Φ8 mm×Φ8 mm 鋼筋網(wǎng)(雙層)，網(wǎng)片相互之間的距離是15 cm ×15 cm，此外C25噴射厚度為25 cm 的混凝土;關(guān)于三臺(tái)階，其邊墻處不存在管棚的地方，在開(kāi)始開(kāi)挖前選擇超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，并給予開(kāi)挖附近處以及掌子面相應(yīng)的注漿加固，以穩(wěn)固掌子面或者是拱頂部位。小導(dǎo)管最好選擇Φ42 mm ×40 cm，其中L 值在3.0 ～3.5 m 之間，附近小導(dǎo)管具有10° ～30°的外插角，各個(gè)循環(huán)具有2.0 m 長(zhǎng)的搭接。圖2 是三臺(tái)階操作的相關(guān)尺寸參數(shù)。(3)關(guān)于護(hù)墻以及護(hù)拱:仰拱施工處理完成后，要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合適的處理措施。通常按照實(shí)際要求實(shí)施護(hù)墻護(hù)拱，其中護(hù)拱采取了厚度在30 cm 左右的I16 型鋼，并通過(guò)混凝土對(duì)小模板進(jìn)行澆筑，循環(huán)長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)了1 ～2 m。當(dāng)護(hù)拱長(zhǎng)度滿(mǎn)足要求后要重復(fù)進(jìn)行一次襯砌混凝土。

圖2 三臺(tái)階施工法(單位:cm)

3 平導(dǎo)穿越斷層段的施工

對(duì)平導(dǎo)斷層區(qū)域?qū)嵤┱{(diào)整或者是控制時(shí)，要將對(duì)正洞進(jìn)行的操作做到位。特別是要積極發(fā)揮正洞前期階段排水減壓并在其貫通后由于排水卸壓而形成的效果，進(jìn)而顯著減少地下水內(nèi)壓，確保地水下壓力正常，以促進(jìn)平導(dǎo)帷幕注漿操作的順利開(kāi)展，對(duì)松散砟體以及圍巖開(kāi)展必要的控制處理，以與施工具體要求相符，此外，平導(dǎo)操作的超前支護(hù)采取單層管棚進(jìn)行超前加固。

4 結(jié) 語(yǔ)

關(guān)于對(duì)公路隧道高壓富水?dāng)鄬訁^(qū)域進(jìn)行的施工，一定要確保各方面操作有序進(jìn)行，只有如此才能保證正常施工，同時(shí)也符合公路施工的相關(guān)規(guī)定。采取排聯(lián)合堵的方式對(duì)水進(jìn)行治理，有利于確保地質(zhì)段地層的最終施工質(zhì)量。

［1］王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］. 合肥:安徽教育出版社，2004.

［2］王勝利，李寧，趙玉明.復(fù)雜地層地鐵旁通道凍結(jié)孔施工技術(shù)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008，(6):89 －93.