欖板凳隧道洞口施工技術措施

郝釗華

在隧道施工中,洞口圍巖一般比較破碎、地質條件差,科學合理的施工方法對隧道的安全進洞以及今后的運營安全都具有至關重要的作用,因此對洞口段的施工要高度重視。在本工程的施工中根據地質及地形情況采取“早進洞、晚出洞”,避免了大挖大刷,在保持邊仰坡的穩定下,及時施工洞門,并采取地表注漿對地表次松散土體進行加固,采取大管棚超前支護對洞內進行超前預支護施工,實行了安全進洞。

1 工程概況

欖板凳隧道為云南安楚高速公路第8標段中唯一的隧道,位于云南省楚雄州彩云鎮境內,進口里程K91+370,出口里程K91+550,全長180 m。進口30 m、出口45 m為Ⅴ級圍巖,隧道在進出口各設計了10 m明洞。隧道平面位于R=506.44 m,Ls=155 m的左轉彎曲線上,縱斷面位于-2.00%的下坡。

2 地表預加固施工

2.1 施工方法

采用熱軋無縫鋼管,注漿孔間距通過試驗確定為2.4 m,呈梅花形布置。漿液材料采用純水泥漿,水灰比 0.7∶1,漿液擴散半徑為1.5 m,注漿終壓控制在2.2 MPa～2.5 MPa。

2.2 施工工藝

1)工藝流程：平整場地→孔位放樣→鉆孔→清孔→注漿管安放→堵塞注漿孔口間隙→注漿。2)注漿順序。先灌注邊孔,使松散圍巖形成一個相對封閉的注漿環境,達到不漏漿、不跑漿,然后逐排向內推進。每排注漿孔中,間隔交替注漿。3)注漿結束。進漿量小于20 L/min～25 L/min,注漿壓力逐步提高,達到設計終壓后穩定10 min。

3 超前大管棚施工

3.1 施工方法

超前大管棚采用φ 108×6 mm熱軋無縫鋼管,第一節鋼管端加工成尖錐狀,鋼管節之間采用絲扣連接。管棚環向間距40 cm,鋼管沿隧道周邊以外插角1°打入圍巖。隧道同一斷面鋼管接頭不大于50%,相鄰鋼管接頭至少應錯開1 m。長管棚由于施工時方向難以掌握,采取套拱加以固定。同時在管棚中加鋼筋籠以增強鋼管的抗彎能力。漿液采用水泥砂漿漿液,水灰比為1∶1,漿液終壓控制在0.5 MPa～1 MPa。

3.2 施工工藝

施工工藝框圖見圖1。

1)鉆孔時把套管與鉆桿同時鉆入隧道頂板前端至設計深度。2)鉆孔完結后,把套管內孔注水清洗干凈后,取出鉆桿,套管留在孔內供護孔用。3)把周邊有孔眼的鋼管插入套管內,鋼管用絲扣連接,鋼管終端要密封。4)鋼管在插進后,才取套管鉆進其他孔眼,鋼管口端與孔口周壁用水泥密封。5)注漿管用高壓把水泥漿液壓入鋼管內,漿液通過鋼管孔眼壓注入孔壁的縫隙內,固結附近巖土層,注漿采用先灌注“單”號孔,待1 d～2 d固結后,再灌注“雙”號孔的方法。6)在管棚支護下進行隧道開挖,管棚搭接長度不小于1.5 m。

4 明暗交接處的施工(進洞施工)

1)明暗交接處明洞采用明挖法,用挖掘機配合自卸汽車裝運渣。2)明洞開挖至距拱頂中心下5.9 m的位置、洞口土方挖到開挖輪廓線以外時根據情況修筑鋼筋混凝土套拱,并在套拱內預埋四榀20b工字鋼,并在其中布設41個φ 127孔口管,然后根據情況施工大管棚。在管棚施作結束后,依次分層開挖明洞至起拱線標高。3)按設計對洞口段5 m進行開挖。4)暗洞上半斷面施工5 m左右后,返回進行明洞下部和暗洞下部的開挖、初期支護。5)最后進行明暗交接處的整體二次襯砌及明洞防水結構、洞頂回填土夯實的施工。明暗交接處二次襯砌采用全液壓模板臺車,明暗交接處的防水非常重要。暗洞按設計進行防水板的鋪掛后留出足夠長度伸出暗洞并與明洞防水板粘結牢固,明暗交接處要按設計埋設止水帶。明洞的防水要嚴格按規定進行。 6)暗洞開挖時必須嚴格按設計進行超前管棚預支護并注漿,在預支護的保護下采用短開挖、強支護的方法施工,嚴防坍塌冒頂。進洞1 m～2 m內采用刻槽法施工,即在圍巖開挖輪廓線上標出工字鋼拱架的位置,人工挖成40 cm×40 cm的凹槽,將拱架安裝進去,之后采用上弧導預留核心法(即臺階分部開挖法)進行施工,上弧導環形部分人工風鎬開挖,邊墻及核心土采用挖掘機開挖、裝車,自卸汽車運輸。初期支護為Ⅰ20型鋼鋼架,φ 25×5 mm先錨后灌式中空注漿錨桿,掛網噴混凝土支護,復合式襯砌。施工中采用短開挖,強支護,襯砌緊跟、步步為營,穩扎穩打,以策安全。

5 結語

對于洞口段埋深淺,地質條件極差,受降水的影響,洞口易失穩的復雜地形,在施工中為了保證施工安全、經濟、順利進洞,采取了地表預注漿與大管棚超前支護措施對土體進行加固的措施,實踐證明采取該措施能達到以下目的：1)提高圍巖強度和自穩能力,改善圍巖性質;2)維護開挖面穩定,在隧道開挖后初期支護產生作用前支撐臨空圍巖;3)堵水、止水;4)維護邊、仰坡穩定;5)通過改善圍巖狀況,以提高施工進度及安全性。通過對洞口段軟弱、破碎、淺埋圍巖采取地表預注漿與大管棚超前支護施工,提前發揮了超前支護的作用,保證了施工的安全性,提高了隧道的長期穩定性,具有顯著的經濟、社會效益。為今后在軟弱破碎圍巖中安全進洞提供了依據,使隧道施工技術邁上了一個新的臺階。

[1] 彭立敏,劉小兵.交通隧道工程[M].長沙：中南大學出版社,2005.

[2] 黃成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 高利平.山嶺隧道施工工藝綜述[J].山西建筑,2008,34(2)：319-320.