關(guān)于淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工技術(shù)的探討

摘要 : 本文以廣梧高速公路大嘩山隧道施工為例，介紹隧道淺埋、偏壓、軟弱圍巖隧道的施工工藝、施工方法。采用雙層小管棚預(yù)支護(hù)、錨噴初期支護(hù)施工技術(shù)作了詳細(xì)敘述，并對(duì)淺埋、偏壓、軟弱圍巖隧道的開(kāi)挖方法作了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞:淺埋；偏壓；軟弱圍巖；施工技術(shù)

1 工程概況

廣梧高速大嘩山隧道位于云浮云城區(qū)，左線LK42+089.42~LK43+252，長(zhǎng)1162.58米，右線RK42+094.58~RK43+260，長(zhǎng)1165.42米，大嘩山隧道系雙線隧道，全長(zhǎng)2328米，隧道凈寬10.60米。其中左線LK43+010~LK43+090段通過(guò)天然沖溝，該段隧道處于嚴(yán)重淺埋、偏壓段，最小埋深只有0.6米隧道。屬Ⅳ類(lèi)圍巖斷層破碎帶，巖性主要為片巖、頁(yè)巖且?jiàn)A薄層泥灰?guī)r，節(jié)理、層理及裂隙發(fā)育，層面交錯(cuò)，風(fēng)化極為嚴(yán)重，呈壓碎狀態(tài)，地下水較發(fā)育，致使圍巖自穩(wěn)能力極差，成型困難。

2 工藝流程

因該段隧道均處于山體自然沖溝范圍，常年有水，為保證施工安全，采取早進(jìn)晚出的進(jìn)洞方案，修建應(yīng)盡量對(duì)先加固山體的避免擾動(dòng)。就采取了垂直錨桿工法，回填砼反壓、套拱、超前長(zhǎng)管棚等輔助施工措施，確保了施工安全。

淺埋、偏壓、軟弱圍巖工藝流程

軟弱圍巖承載力低、穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍方，再加上處于偏壓、淺埋段圍巖軟弱，因此，如何對(duì)圍巖進(jìn)行預(yù)加固和消除偏壓對(duì)隧道施工的影響成為關(guān)鍵。其工藝流程：

3 施工技術(shù)

3.1 地表處理

施工中首先按設(shè)計(jì)LK43+010~LK43+090段左線偏壓、淺埋、軟弱圍巖做好洞頂?shù)乇砼潘到y(tǒng)，保證水溝暢通，以減輕地表水的影響；由于拱頂覆土很薄，在進(jìn)洞前必須先在LK43+040~LK43+075地表處作鋼筋混凝土護(hù)拱，在雨季前盡早做好洞頂天溝等排水系統(tǒng)，將水引出隧道范圍以外。為穩(wěn)定圍巖和控制地表下沉采用地表垂直錨桿工法，在隧道開(kāi)挖前在隧道上部設(shè)垂直的φ50注漿小導(dǎo)管L=600cm、間距150*150，及φ32水泥砂漿錨桿L=800cm、間距150*150，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)點(diǎn)焊成網(wǎng)片，在圍巖表面噴射一層砼后掛設(shè)，隨受?chē)娒嫫鸱佋O(shè)，鋼筋網(wǎng)與錨桿聯(lián)結(jié)牢固。然后隨地面坡度起伏設(shè)1米厚的反壓護(hù)拱。

3.2 超前雙層小管支護(hù)

在偏壓、淺埋及軟弱圍巖隧道施工中，一般須進(jìn)行超前支護(hù)。本隧道穿越?jīng)_溝地段LK43+010~LK43+090采用超前雙層小管超前支護(hù)，Ф42mm熱扎無(wú)縫鋼管長(zhǎng)管棚注水泥單漿液進(jìn)行超前支護(hù)，第1排導(dǎo)管長(zhǎng)5米，外插角6°，第2排4.5米，外插角15°，每排搭接長(zhǎng)度不小于100 cm，環(huán)向間距40cm，縱向環(huán)距3m，注漿終壓為0.5-1.0Mpa（注漿孔孔徑為16mm，間距為15cm，呈梅花型布置）。注漿導(dǎo)管四周采用砼封孔，封孔深度20 cm。在破碎松散巖體中超前鉆孔，打入小導(dǎo)管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液，漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中，并將其中的空氣、水分排出，使松散破碎體膠結(jié)、膠化，形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的以漿膠為骨架的固結(jié)體，從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和穩(wěn)定性；使超前小管棚與固結(jié)體形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體，在殼體的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。

3.3 開(kāi)挖

待超前支護(hù)注漿強(qiáng)度達(dá)85%后，方可開(kāi)挖。考慮處于偏壓、淺埋及軟弱圍巖段，雖已進(jìn)行超前支護(hù)，但也不能大意，因此，采用預(yù)留核心土開(kāi)挖方法，即先沿隧道輪廓線開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5~1.0m（0.3-0.5），待錨噴支護(hù)達(dá)到一定強(qiáng)度后，再開(kāi)挖核心土。開(kāi)挖外輪廓時(shí)，采用風(fēng)鎬配合人工開(kāi)挖，為控制超欠挖及減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺(tái)階開(kāi)挖，核心土及中槽均采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺根據(jù)圍巖穩(wěn)定性確定為l-2棍鋼格柵的間距，即0.5～1.0m，邊墻按鋼格柵的兩個(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。核心土采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，局部堅(jiān)石采用弱爆破將堅(jiān)石震裂后用挖掘機(jī)開(kāi)挖采用淺孔控制爆破，按\"淺孔、密眼、少藥、多循環(huán)\"的原則進(jìn)行。防止隧道塌方在施工前和施工中均采取有力的防排水措施，反坡施工地段備足抽排水設(shè)備防止工作面積水；開(kāi)挖和支護(hù)施工的時(shí)間盡可能縮短以減少?lài)鷰r暴露時(shí)間；圍巖破碎地帶的支護(hù)應(yīng)保證施工質(zhì)量，襯砌工作緊跟開(kāi)挖工作面，并盡快成環(huán)。

3.4監(jiān)控量測(cè)

根據(jù)新奧法施工原理，監(jiān)控量測(cè)是隧道施工的重要環(huán)節(jié)。淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工中更為重要。初期支護(hù)完成后，在拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標(biāo)高處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測(cè)。量測(cè)頻率開(kāi)始6h觀測(cè)1次，然后根據(jù)變形量的減小而減小量測(cè)頻率，即12h、24h、48h、72h、168h，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整工序及預(yù)留變形量、開(kāi)挖進(jìn)尺等，便于指導(dǎo)施工，確保施工安全。偏壓明顯時(shí)，除量測(cè)拱頂下沉外，尚應(yīng)量測(cè)拱腰下沉及基底隆起量。通過(guò)及時(shí)修改支護(hù)參數(shù)，采取了加強(qiáng)支護(hù)措施，并及時(shí)施作仰拱。

在施工中，我們通過(guò)對(duì)圍巖周邊收斂量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)數(shù)據(jù)的分析， 通過(guò)對(duì)斷層破碎帶采用超前小導(dǎo)管棚預(yù)支護(hù)、人工環(huán)形及周邊開(kāi)挖技術(shù)和錨噴初期支護(hù)措施，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)有效控制超欠挖。可以大量減少拱部圍巖的掉塊，保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。

3.5 初期支護(hù)

初期支護(hù)采用了常規(guī)的錨噴支護(hù)，即采用I16型鋼鋼架，間距50cm，用Ф22鋼筋環(huán)向聯(lián)接，鋼筋間距1m；系統(tǒng)錨桿采用Ф22鋼筋，長(zhǎng)350cm，間距80cm，呈梅花型布置；鋼筋網(wǎng)采用?8鋼筋，間距20*20cm；噴射24cm厚C25混凝土。在施工過(guò)程中，因局部圍巖變形，將圍巖特軟弱地段靠山體一側(cè)的系統(tǒng)錨桿改為系統(tǒng)導(dǎo)管注水泥水玻璃雙漿液，導(dǎo)管長(zhǎng)450cm，注漿壓力0.5~0.8Mpa，增強(qiáng)了支護(hù)效果。

3.6防排水措施

主要防排水措施：①排水：沿隧道縱向每10米環(huán)向設(shè)置一道ф50mm軟式透水管，并在透水管外鋪設(shè)排水板；邊墻底部以上1.2米處設(shè)置ф100mm軟式縱向透水管，并用三通管引至水溝排出洞外。②防水：緊帖噴射混凝土表面鋪設(shè)復(fù)合防水板；每道工作縫均設(shè)置兩條止水帶；襯砌混凝土采用抗?jié)B等級(jí)為S6的防水混凝土。

控制和防止隧道水害防止通病的措施

隧道斷層破碎地段的地下水采取\"以堵為主，排堵結(jié)合\"的方式，其余地段采取\"以排為主\"的原則進(jìn)行處理，以防止地下水對(duì)隧道造成病害。

3.7 襯砌

該段隧道均采用偏壓加強(qiáng)襯砌，拱墻及仰拱均設(shè)置雙層鋼筋，混凝土為C30泵送混凝土，采用行走式全液壓襯砌臺(tái)車(chē)襯砌。二次襯砌混凝土澆筑時(shí)間選擇隧道二次襯砌必須在圍巖和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定并符合下列條件后進(jìn)行混凝土澆筑施工：①各測(cè)試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定；②已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)總位移量的80％～90%；③周邊位移速率小于0.10～0.2mm/d，或拱部下沉速率小于0.07～0.15mm/d。同時(shí)應(yīng)盡早封閉為原則。

結(jié)束語(yǔ):

對(duì)于淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：施工前首先應(yīng)制定詳細(xì)可行的施工方案，處理好偏壓?jiǎn)栴}，盡量減少偏壓對(duì)隧道施工的影響。開(kāi)挖要遵循\"超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測(cè)、強(qiáng)支護(hù)、重排水\"的原則。以達(dá)到保護(hù)圍巖，控制圍巖松動(dòng)，穩(wěn)定掌子面、及時(shí)閉合。施工中，應(yīng)將超前支護(hù)與錨噴支護(hù)緊密結(jié)合，超前長(zhǎng)管棚、短管棚均應(yīng)與型鋼鋼架聯(lián)接成整體，才能發(fā)揮更好地聯(lián)合支護(hù)作用。為保證鋼架及錨噴支護(hù)的支護(hù)效果，要及時(shí)施工隧道仰拱。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》JTJ042-94人民交通出版社.

[2]《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D-2004 人民交通出版社.