高速公路隧道洞口淺埋段不良地質處治技術探討

陳開作

（保利長大工程有限公司，廣州 510000）

1 淺埋段洞口加固技術的常見類型

1.1 初期支護

在淺埋段加固施工過程中，經(jīng)常使用到的支護技術便是初期支護技術，該技術的綜合性價比較高，在具體施工過程中，需要利用φ25mm 的中空錨桿作為主要的支護結構，而且還需要對結構的承載力進行測算，若保持在180kN 以上，表明結構滿足支護要求。該技術在具體應用過程中，首先，利用鑿巖機在既定位置處進行鉆孔操作，鉆進深度需要和設計深度保持一致，誤差也需要控制在合理范圍內，完成鉆孔操作之后，需要對孔洞進行及時清理，完成清理后，在孔洞內安裝錨桿、止?jié){塞等構件。其次，在空洞內進行注漿操作，將水灰比控制在規(guī)定范圍內，與超前支護類似，水灰比控制在0.45～0.5，同時，泥漿的強度需要滿足M20 的強度要求。然后向錨桿內進行連續(xù)注漿操作，提高結構的整體性。最后，在施工過程中，需要嚴格遵守相應的操作工藝，同時預留加工剩余量，避免結構形變量過大的情況發(fā)生。為增強錨桿的整體性，需將錨桿端部與鋼架焊接。

1.2 錨網(wǎng)噴施工工藝

在不良地質處理過程中，錨網(wǎng)噴施工工藝也是常用的技術類型。該工藝在應用過程中，可以分為錨桿施工、金屬網(wǎng)鋪設、混凝土噴射3 部分內容。相比于其他的地質加固技術，該工藝的施工成本較低、施工工序便捷。在具體的施工過程中，需要注意以下4 點內容：

1）進行錨桿結構的安裝，合理分配鉆孔位置，深度基本上保持一致，以此來銜接土層結構，穩(wěn)固基礎結構的穩(wěn)固性。

2）進行金屬網(wǎng)的鋪設，金屬網(wǎng)通常以鋼筋網(wǎng)為主。在鋪設過程中，需要先對基礎面進行清理，確保表面平整性之后，再進行鋼筋網(wǎng)的鋪設。鋼筋網(wǎng)格尺寸保持在20cm×20cm，做好鋼筋網(wǎng)連接處的處理工作，從而確保安裝面的完整性。

3）進行混凝土的噴射，混凝土泥漿的水灰比保持在1∶1，在噴射時壓力控制在0.3～0.4MPa，從而使其可以緊密貼合在鋼筋網(wǎng)上，單次噴射厚度在5cm 以內，采用連續(xù)噴射的作業(yè)方式進行施工，直到混凝土將鋼筋網(wǎng)完全覆蓋起來后，停止繼續(xù)噴射，進入到結構養(yǎng)護階段，直到其滿足要求后再進行后續(xù)施工。

4）做好排水系統(tǒng)的施工工作，合理安排盲溝、排水溝所在位置，并且對于排出的水體匯總到集水井當中，作為作業(yè)區(qū)域降塵用水或拌和用水，從而提高水資源的利用效率，提高施工過程的環(huán)保性。

2 高速公路隧道洞口淺埋段不良地質處治技術

2.1 預注漿技術

進行高速公路隧道工程施工時，經(jīng)常會遇到隧道圍巖穩(wěn)定性低、進洞難度大等問題，待開挖隧道所在區(qū)域受到地質活動的影響時，會形成不同等級的圍巖結構，按照圍巖穩(wěn)定性可以分為1～5 級，其中，4 級和5 級圍巖結構性質非常不穩(wěn)定，如果不采取正確的方法進行處理，很容易導致施工階段出現(xiàn)坍塌的情況。在對其進行加固處理時，可以使用預注漿施工工藝。該工藝的使用原理在于，在隧道開挖之前，借助鉆機向圍巖深處進行鉆孔，隨后向其中進行壓力注漿，水灰比控制在0.7～1.2，注漿壓力為0.3～0.4MPa。經(jīng)過處理后的圍巖結構穩(wěn)定性可以得到有效提升，以此來降低頂板塌落情況的出現(xiàn)。在鉆孔位置布置過程中，經(jīng)常使用到鉆孔形狀為梅花形，從而提高注漿時的接觸面積，提升最終的注漿效果。需要注意的是，鉆孔的深度誤差應控制在5mm 以內，以此來平衡結構的抗拉強度，提升鉆孔后結構的穩(wěn)定性【1】。

2.2 做好圍巖監(jiān)測工作

在不良地質隧道施工過程中，需要隨時做好圍巖形變量的監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息來調整支護方案和施工方案，從而提高施工過程的穩(wěn)定性。在實踐操作中，應注意以下3 方面內容：

1）在作業(yè)區(qū)域布置合適的監(jiān)測點，采用首級控制網(wǎng)和二級控制網(wǎng)來完成控制點布置。對于不良地質比較嚴重的區(qū)域，分布的監(jiān)測點數(shù)量也需要適當提升，以確保監(jiān)測結果的可靠性。例如，在淺埋段不良地質比較嚴重的區(qū)域，密度會適當提升（增加3～10 個監(jiān)測點），所有沉降監(jiān)測點和形變監(jiān)測點位置需要分布在同一層斷面上，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性。

2）控制好監(jiān)測頻率，在隧道施工前期，監(jiān)測頻率應達到2～5 次，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果調試施工過程。在施工到后期時，可以將頻率適當降低，如變?yōu)?d 1 次、2d 1 次等，而具體的監(jiān)測頻率也需要結合現(xiàn)場情況進行調整。

3）做好監(jiān)測點的保護工作，除了提高監(jiān)測點布置的醒目性外，還需要做好巡查工作，避免監(jiān)測點形變影響到監(jiān)測結果的準確性。

2.3 預支護施工技術

在不良地質處理過程中，預支護施工技術也是常用技術類型，目前在施工過程中使用到的預支護施工技術較多，如超前小導管施工技術便是常用的技術類型。在該技術應用階段，需要注意以下4 點應用問題：

1）在工程正式施工前，需要對作業(yè)區(qū)域的施工面進行處理，使洞口可以初步呈現(xiàn)出拱形，這也確保了隧道完成預支護施工后，能夠具備較高的美觀性。

2）完成作業(yè)面修整后，可以在洞口表面進行鋼制拱形支架的安裝，同時也會將小導管結構和鋼架結構焊接在一起，以此來提升結構的整體性。

3）以小導管為引導開始進行注漿施工，通過小導管可以將混合好的漿液順利填充到結構空隙當中，使其可以形成一個整體結構，從而提高隧道洞口的穩(wěn)定性。

4）在高速公路隧道施工階段，也會利用大管棚施工技術進行結構支護，操作方法和超小導管施工類似，不同點在于結構加固施工完成后，會建立混凝土導向墻，使隧道內部的穩(wěn)定性得到進一步提升，從而穩(wěn)固作業(yè)環(huán)境的有序性。

2.4 隧道洞口淺埋段孤石處理技術

2.4.1 隧道洞口淺埋段孤石處理技術方法比較分析

1）炸藥爆破法

采用非電毫秒雷管和硝銨炸藥進行松動爆破，孔深少于3m，口徑50mm，在50m 范圍內進行圍閉。

2）液壓錘破碎法

依靠液壓油和后部壓縮氮氣膨脹，同時推動活塞工作。經(jīng)過實踐不適合洞口孤石破碎，其原因一是洞口孤石都是球狀面，釬桿容易打滑；二是巖質太硬，破碎時間太長。

3）膨脹劑破碎法

（1）鉆孔。風動鑿巖機鉆孔，孔徑50mm，越大開裂時間越短?？拙?0cm，越小開裂時間越短?？咨顬楣率瘜挾?0%時效果較好。

（2）配比攪拌。膨脹劑用量為1.8t/m3，水為膨脹劑量的30%，邊加入材料邊攪拌，在10min 內注入孔內，防止噴孔現(xiàn)象發(fā)生傷人。

（3）破除清理。一般10～12h 內完成孤石開裂破碎，效果不好時繼續(xù)鉆孔裝藥解剖，滿足出渣塊度時停止解剖。

2.4.2 注意事項

1）對于洞口地表孤石及離洞口較遠，但松動坍落區(qū)覆蓋洞口范圍的孤石，隧道施工前應優(yōu)先采用搬運或爆破方式等清除。

2）對于洞口地表較大孤石，搬運困難或爆破量很大，應采用SNS 柔性網(wǎng)進行防護，防止孤石滾落，危及施工及行車安全。

3）對于勘察鉆孔，超前地質鉆孔，超前支護等提前發(fā)現(xiàn)的洞內大孤石，在隧道開挖前先從地面鉆孔爆破。使其形成小塊巖石后再適量注漿凝結成強度較低的整體，以避免洞內爆破對隧道圍巖的影響。

4）對于隧道開挖過程中發(fā)現(xiàn)的洞頂孤石，應采取液壓破裂法破碎清除，防止因洞頂孤石爆破引起隧道坍塌。

5）加強洞頂孤石地段隧道初期支護措施。減小鋼架間距、加長注漿錨桿等。

3 結語

在高速公路隧道施工過程中，淺埋段不良地質處理一直都是施工的難點，采取合理的措施即可對其進行處理。一方面，可以提升高速公路隧道作業(yè)環(huán)境的安全性；另一方面，對于提升結構穩(wěn)固性和隧道施工質量有著積極的作用。