復(fù)雜軟弱圍巖隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

王 興

（四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)正逐步完善，交通運(yùn)輸能力持續(xù)增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)道路的修建技術(shù)也提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)，要求“線路順直、坡度平緩、路面寬敞”等。因此，在道路穿越山區(qū)時(shí)，過(guò)去盤山繞行的方案多改為隧道方案。而在隧道施工過(guò)程中，當(dāng)遇到軟弱圍巖的不良地質(zhì)情況，受構(gòu)造及風(fēng)化作用影響，會(huì)對(duì)隧道洞身圍巖的穩(wěn)定與施工造成安全隱患，若處理不當(dāng)容易引發(fā)質(zhì)量和安全事故。對(duì)此，本文結(jié)合某在建高速公路工程實(shí)例，分析軟弱圍巖隧道施工中較為常見的風(fēng)險(xiǎn)，提出控制措施以及關(guān)鍵施工技術(shù)，以供參考。

1 工程案例分析

1.1 基本情況

某地鐵工程線路主要沿南北向敷設(shè),根據(jù)沿線地質(zhì)條件以及線路埋置深度，區(qū)間全部為地下區(qū)間，分為暗挖段和明挖段。本段線路位于待開發(fā)地塊內(nèi)(二類居住用地)，四周均為規(guī)劃道路，區(qū)間結(jié)構(gòu)形式為曲墻拱形結(jié)構(gòu)。

1.2 不良地質(zhì)條件及特殊性巖土

擬建場(chǎng)地處于城市中心，沿線的特殊性巖土主要為人工填土，人工填土層廣泛分布于擬建場(chǎng)地地表，主要由城區(qū)開發(fā)建設(shè)回填形成，施工區(qū)內(nèi)填土多為拋填而成，結(jié)構(gòu)松散，回填時(shí)間約 1～3年，未完成自重固結(jié)，具濕陷性、不均勻沉降等特性，主要由粘性土、砂巖、頁(yè)巖塊碎石等組成，局部有磚、瓦等建筑垃圾或少量塑膠、木材類生活垃圾，一般石含量40～50%，一般粒徑10～400mm，最大粒徑可超過(guò)1000mm;填土結(jié)構(gòu)以松散為主，局部稍密，稍濕，回填年限小于約1～3年:城市道路或人行道表層約70cm為路面及基層，其下主要由粘性土以及砂、泥巖塊石碎石等組成,一般石含量15～30%，一般粒徑10～300mm,最大粒徑可超過(guò)500mm;填土結(jié)構(gòu)以稍密為主，局部中密，未完全完成自重固結(jié)，具濕陷性、不均勻沉降等特性[1]。

1.3 施工方案

YDK33+165.060明暗挖分界處覆土層太薄，無(wú)暗挖成拱條件，該段邊坡坡向?yàn)?°，坡長(zhǎng)約為48.2m，坡高約0～9.0m，為土質(zhì)邊坡。小里程端巖土界面傾角較陡，若直立開挖，上部土質(zhì)部分易沿巖土界面出現(xiàn)整體滑動(dòng)失穩(wěn)。為保證小里程端進(jìn)洞安全，考慮設(shè)置臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)，臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)施做完成后在其上進(jìn)行反壓回填，保護(hù)原邊坡坡腳[2]。

2 臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)進(jìn)洞施工技術(shù)

2.1 整體施工順序

現(xiàn)場(chǎng)邊坡處理（場(chǎng)地平整）→樁基施工→樁頂冠梁→套拱施工→管棚施工→臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)施工→反壓回填→進(jìn)洞開挖

2.2 現(xiàn)場(chǎng)邊坡處理（場(chǎng)地平整）

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)資料，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工測(cè)量放線，處理邊坡[1]，邊坡采用錨桿+鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土方式進(jìn)行。施工參數(shù)：坡面掛Φ8@150X150鋼筋網(wǎng)，噴射150mm 厚混凝土，采用Φ20錨桿，L=6m,錨桿插入角度10°，錨孔D=110mm，橫豎間距1.0X1.0m, 梅花型布置.邊坡處理順序：邊坡處理→初噴→錨桿→掛網(wǎng)→復(fù)噴[3]。

2.3 樁基施工

樁基施工前，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成，樁基施工參數(shù)Φ800鉆孔灌注樁，縱向間距2500mm。樁基嵌入中風(fēng)化巖大于等于2.0m，C30鋼筋混凝土。

(1)鉆孔樁施工前必須試成孔,數(shù)量不得少于兩個(gè),以便確定所選的施工設(shè)備、施工工藝以及技術(shù)要求是否適宜。安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查鉆機(jī)的平整度和主動(dòng)鉆桿的垂直度，鉆進(jìn)過(guò)程中定時(shí)檢查主動(dòng)鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整。在軟硬土層分界面鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)低速低鉆壓鉆進(jìn)。為準(zhǔn)確控制成孔深度,采用過(guò)程控制與成孔終測(cè)相結(jié)合，在樁架上設(shè)置控制深度的標(biāo)尺,以便在施工中進(jìn)行觀測(cè)記錄；

(2)鉆孔樁定位應(yīng)準(zhǔn)確,施工放線時(shí),應(yīng)根據(jù)樁設(shè)計(jì)中心坐標(biāo)考慮垂直施工誤差(允許垂直施工誤差為0.5%),樁徑/位偏差(允許偏差50mm)；

(3) 鉆孔樁應(yīng)采用隔樁施工,為防止沖擊振動(dòng)使鄰孔坍塌或影響鄰孔已灌注砼的凝固,需在相鄰樁混凝土達(dá)到 70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可進(jìn)行相鄰樁成孔施工；

(4) 澆注樁身混凝土?xí)r,必須使用導(dǎo)管,混凝土澆筑時(shí),混凝土出料口應(yīng)在混凝土面以下2-6m。樁身混凝土應(yīng)連續(xù)一次性澆筑,并保證密實(shí)度；

2.4 樁頂冠梁施工

樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行樁頂冠梁施工，冠梁采用800mm×800mm，C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在施工冠梁時(shí)應(yīng)注意預(yù)留出支承于冠梁上套拱的位置[2]，并埋設(shè)套拱鋼架與冠梁連接的預(yù)埋件；以及預(yù)埋臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)錨固于冠梁的鋼筋，并對(duì)錨固鋼筋的角度、位置進(jìn)行精確定位。見下圖2.4.1

圖1 臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)配筋與冠梁連接示意圖

圖2 支架搭設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)圖

2.5 套拱施工

冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要后，進(jìn)行套拱施工，使用鋼管腳手架搭設(shè)施工平臺(tái)。套拱采用C30混凝土，內(nèi)設(shè)5榀Ⅰ20b工字鋼, 鋼架縱向用Φ22鋼筋連接，連接鋼筋沿隧道環(huán)向間距取1.0m，并在鋼架內(nèi)緣、外緣交錯(cuò)布置，鋼架與鋼筋采用焊接連接。鋼架與冠梁預(yù)埋件進(jìn)行焊接連接。在鋼架上精確定位管棚導(dǎo)向管（φ180mm×6mm,每節(jié)2.0m）位置并與鋼架焊接牢固。導(dǎo)向管安裝時(shí)應(yīng)預(yù)留上臺(tái)量及控制鋼管仰角，確?？卓诳紫蛘_保證管棚的打設(shè)角度。然后支模澆筑60cm厚C30 混凝土。

2.6 管棚施工

(1)套拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到 100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，方可實(shí)施管棚鉆進(jìn)、頂管、安放鋼筋籠、注漿、封口，長(zhǎng)管棚單根長(zhǎng)42/35m，采用φ159mm×8mm熱軋無(wú)縫鋼管。管棚鉆進(jìn)時(shí)采用間隔進(jìn)行，鉆孔前對(duì)孔進(jìn)行編號(hào)，施鉆時(shí)鉆孔順序由高孔位向底孔位進(jìn)行，環(huán)向間距 0.4m，沿隧道縱向方向周邊約 1°～3°外插角打入圍巖，管棚不得侵入隧道內(nèi)凈空。

(2)施工時(shí)運(yùn)用測(cè)斜儀控制管棚頂進(jìn)的上仰角度，保證方向準(zhǔn)確，管棚采用絲扣連接，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不得超過(guò)總數(shù)的50%。

(3)鋼筋籠采用4Φ20鋼筋，固定環(huán)采用外徑Φ45壁厚4.5mm鋼管，長(zhǎng)度400mm，間距1500mm。

(4) 管棚、鋼筋籠采用人工配合挖掘機(jī)頂進(jìn)，管棚頂進(jìn)完畢后應(yīng)對(duì)每根管進(jìn)行清孔處理。管棚管上鉆注漿孔，呈梅花形狀布置，孔間距為150mm，孔徑為12mm，尾部預(yù)留不鉆孔的止?jié){段200mm，并設(shè)置止?jié){環(huán)。

(5) 注漿采用水泥漿液水灰比為1：1（重量比），水泥強(qiáng)度42.5MPa，注漿終壓0.5—1.5MPa，注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，取得管棚注漿施工參數(shù)。

2.7 臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)施工

管棚施工完成后，在冠梁上反向施工臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)。施工前應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行處理，承載力達(dá)到施工要求。在臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)物下部澆筑支承墊層混凝土，然后搭設(shè)支架，拱部結(jié)構(gòu)拱架為滿堂支架施工，支架采用Φ48×3.5mm 鋼管，縱橫間距均為600mm，頂部、底部采用可調(diào)托架。可調(diào)托座內(nèi)主梁為100×100mm的木方，沿隧道方向布置，間距為600mm。其上放置3m×0.2m ×0.05m木板，沿隧道方向布置。緊貼木板上部應(yīng)布置一層5mm三合板，保證拱形結(jié)構(gòu)拆模時(shí)表面平整平滑。底模安裝完成支架及底模安裝完成后進(jìn)行鋼筋的綁扎（在進(jìn)行樁頂冠梁施工時(shí)已預(yù)留錨固鋼筋），鋼筋綁扎時(shí)應(yīng)使用保護(hù)層墊塊來(lái)保證最外層鋼筋的混凝土最小凈保護(hù)層厚度。鋼筋綁扎完成后，進(jìn)行頂模封閉，澆筑混凝土。澆筑混凝土?xí)r左右對(duì)稱澆筑，注意控制澆筑高度及澆筑速度，避免形成偏壓[5]。

2.8 反壓回填

臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除外側(cè)模板，進(jìn)行反壓回填，回填材料采用碎石土?xí)r，回填材料中不得含有粒徑＞200mm塊石，不得含有灰渣及有機(jī)物，回填施工應(yīng)均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，并分層夯實(shí)，防止產(chǎn)生偏壓。在臨時(shí)結(jié)構(gòu)頂上1.0m范圍內(nèi)，嚴(yán)禁使用機(jī)械碾壓，人工夯實(shí)每層厚度不大于250mm，機(jī)械夯實(shí)每層厚度不大于300mm，壓實(shí)度不小于90%。在施工過(guò)程中應(yīng)重視監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，若變形過(guò)大，及時(shí)在冠梁中間加設(shè)一道工字鋼臨時(shí)鋼支撐。

2.9 進(jìn)洞施工

反壓回填施工結(jié)束后，按照隧道正常施工工序進(jìn)行開挖、初支、二次襯砌施工。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃的展開，我國(guó)鐵路、公路等各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)即將進(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展期，將遇見層出不窮的各類復(fù)雜地形隧道及隧道失穩(wěn)變形，特別是南方多雨地區(qū)大斷面軟弱圍巖隧道失穩(wěn)變形將越來(lái)越常見，因此加強(qiáng)隧道軟弱圍巖變形施工控制變得至關(guān)重要。實(shí)踐證明，采用臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)進(jìn)洞方案有些特殊，將臨時(shí)拱形結(jié)構(gòu)、冠梁、樁基、套拱與長(zhǎng)管棚合為一體，回填反壓后，將上部荷載傳遞到樁基結(jié)構(gòu)上，解決了偏壓?jiǎn)栴}。