下獅提隧道進口穿越淺層溜塌體輔助施工技術

干昌洪 何 偉

1 工程概況

廈深鐵路下獅提隧道全長1 845 m,埋深在20 m～100 m,進口段為160 mⅤ級圍巖,斷面開挖寬度為14.38 m,高度 12.49 m,斷面積為146.05 m2,單面下坡,坡度為0.5%。隧道洞身穿越段為剝蝕丘陵區,丘陵多呈馬鞍狀,沿山脊兩側山體基本對稱,自然坡度角為20°～30°,局部達35°～40°。溜塌體位于進口丘陵緩坡區,自然坡度為 10°～30°,植被較發育。溜塌體長約 90 m,寬20 m～50 m,后緣呈陡壁,高約3 m～5 m,中部為上陡下緩,呈臺階狀平臺,后緣兩側各有一溝,溝深0.5 m～2.0 m,寬3 m～5 m,洞口左側山頂有基巖出露,為侏羅系流紋巖。溜塌體呈扇形,滑體厚2 m～7 m,主要為粉質黏土夾雜碎塊石,滑動方向36°,與線路方向夾角約為37°。地表、地下水較發育,為孔隙潛水。

2 洞口施工方案

隧道進口段工程地質狀況復雜,進洞施工難度大,根據現場實際情況,采用樁板墻、坡面錨索加固、山頂坡面主動防護網、φ 108大管棚注漿超前支護的綜合加固措施,三臺階七步法開挖,同時施工中以監控量測為依據及時對隧道支護參數及施工方法進行調整,確保隧道進洞安全。

3 施工技術

3.1 施工原則

嚴格遵守“先洞外、后洞內、管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測”的原則,確保施工安全。

3.2 洞口樁板墻施工

在DK298+257.75～DK298+280線路左側,即洞口左側淺層溜塌體的下部設置樁板墻,樁型2.25 m×2.5 m,樁長17 m,樁間距5.0 m,樁間設A形擋土板。

3.2.1 樁板墻施工準備

施工前,清除坡面危石浮土,并做好必要的防護,鏟除松軟的土層,用平板夯實。施測樁位十字線,定出樁孔準確位置;設置護樁并經常檢驗校核;孔口四周挖排水溝,做好排水系統;及時排除地表水,孔口搭設防雨棚。為防止土石掉入孔內,在靠近山體側設置高度1.5 m的防護鋼柵欄。

3.2.2 開挖

挖掘程序視土層性質及樁孔布置而定。為保證施工安全,避免孔間間隔層太薄而造成坍塌,采用“跳樁”開挖,即先開挖1號,3號,5號樁,后開挖2號,4號樁。主要采用人工風鎬開挖,每開挖1 m及時施作護壁,當需進行爆破施工時,相鄰樁孔爆破時間應相互錯開,嚴禁同時起爆。開挖過程中必須經常檢查樁孔尺寸和平面位置,樁位誤差不得大于50 mm;孔的傾斜度不得大于0.5%。

3.2.3 灌注混凝土

挖孔達到設計標高后,進行孔底處理。清除孔底松渣、污泥及沉淀等軟層,基樁嵌入基巖深度滿足設計要求,平整樁基底面,檢查樁基承載力,保證樁基承載力滿足設計要求,并且對樁基底面進行釬探,釬探深度不小于4 m。終孔檢查合格后放鋼筋籠,經檢查無誤,各項指標達到設計標準后,即可灌注混凝土。混凝土采用常規溜槽法灌注。

3.3 坡面錨索施工

3.3.1 錨索設置

對山頂坡面平整后垂直于溜塌主軸方向于標高70.0 m,77.5 m,85.0 m,92.5 m處隧道上方設置4排錨索加固,錨索長度分別為23.0 m,21.0 m,21.0 m,20.0 m,對應根數為12根,10根,9根,7根,錨索橫向間距5.0 m。錨固段進入流紋巖強風化層中不小于9.0 m,每根錨索由3根15.2鋼絞線組成,設計錨固力400 kN,錨孔外采用邊長1.5 m的C30鋼筋混凝土承壓板。錨索布置圖見圖1。

3.3.2 錨索造孔

根據現場實際地形及條件,錨索均位于坡度30°左右的坡面上,因此施工時必須借助于腳手架,腳手架承載定額300 kg/m2。由于條件限制,對鉆機的體積、重量及機械性能就有了嚴格要求,為此選用了1臺無錫生產的MD-120型鉆機。這種鉆機均具備體積小、重量輕、解體性強、易于搬遷的優點,適合腳手架上施工。造孔采用氣動潛孔錘沖擊鉆進工藝,空壓機選用20 m3/2 MPa 1臺,鉆具主要為嘉興鉆具廠生產的φ 130 mm鉆頭及φ 120 mm鉆桿。為保證排架的安全,鉆機不能與排架扣結固定,以防過大的反向推力橫向作用在排架上,引起排架失穩。為此只能預先在巖壁上安放小錨桿,使鉆機與小錨桿連接固定,用巖壁來承受反推力以保證高空作用的安全。

3.3.3 錨索制作

錨索采用砂輪機切割下料,切口要整齊,無散頭現象。下料長度=實際孔深+外錨頭混凝土墊座高度+張拉千斤頂長度+工作錨具高+錨墊板厚+工作錨具厚+外余量。編索在專門的平臺上進行,平臺起伏差不得大于5 cm。錨索進、回漿采用外徑25 mm聚乙烯塑料制品;并要求塑料管耐壓值不低于設計壓力的1.5倍。編好的索體要求外表面光滑,各種管道通暢,管口做好臨時封閉。組裝好的錨索應妥善存放,并登記、掛牌,標明錨索編號、長度等。存放點要求嚴格防潮、防水、防污染。自由段(張拉段)涂強力防腐涂料并套聚乙烯塑料管封閉,確保防護效果。錨索安放時,應防止錨索扭壓、彎曲。

3.3.4 錨索安裝

由于鉆孔等是借助于腳手架施工的,架子上的工作臺面積有限,加之場地小,高度大,錨索長,給下索帶來極大困難,為有效順利下入錨索,采用了卷揚機吊籃將錨索吊上腳手架,然后用人工送錨索。為了避免錨索入孔時在途中被卡,在錨索吊裝前,先使與錨索外徑相當的巖芯管焊成的楔形探頭探一次孔(探頭長30 cm,尾端用廢舊鋼絞線連接),確信孔內無異物時再吊裝錨索。

3.3.5 注漿、承壓板施工

從預埋的注漿孔中壓注膠凝材料。膠凝材料根據設計采用M40水泥砂漿。注漿漿液應攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應在初凝前用完,并嚴防石塊、雜物等混入漿液。承壓板是錨索張拉時的直接受力構件,承壓板采用C30鋼筋混凝土,所以應保證承壓板的承壓面平整,并與錨索的軸線方向垂直。承壓板采用鋼筋混凝土現場立模澆筑,施工預制件時應預埋錨具及穿束鋼管。

3.3.6 錨索張拉

1)預應力采用引伸量與張拉力雙控,以張拉噸位為主,引伸量修正。2)預應力張拉程序。錨索張拉分五級進行,各級張拉力分別為設計張拉力的25%,50%,75%,100%及110%,每級間隔2 min～5 min,最后一級間隔30 min,同時記錄每級張拉時鋼絞線的伸長量。第一次張拉鎖定后30 d左右,進行一次補償張拉,然后鎖定,切除多余鋼絞線,用混凝土封錨。

錨索荷載鎖定作業必須嚴格執行規范,錨索鎖定后,發現有明顯預應力損失時進行補償張拉。補償張拉后,為確保整個注漿效果及對鋼絞線的有效包裹,須再次進行補漿,同時對錨具孔封孔。注漿從預留孔注入,直至管口流出濃漿為止。封孔注漿后,從錨具量起留80 mm～120 mm鋼絞線,其余部分用切割機截去,對于錨具及墊板應采用防護劑仔細涂刷,最后采用C15混凝土將外露鋼件封死,以作永久防護。

3.4 AS-02型主動防護網施工

3.4.1 主動防護網的原理

主動防護系統通過錨桿和支撐繩固定方式將鋼繩網覆蓋在有潛在崩塌落石災害的坡面上,從而通過阻止崩塌落石發生或限制崩巖運動范圍來實現防止崩塌落石危害的目的。主動防護網的設置見圖2。

3.4.2 主動防護網的施工

主動防護系統施工中采取上、下交錯平行施工,具體步驟如下:清除危石→巖面清理→錨桿施工→主鋼繩的安裝→內側鋼筋網安裝→外側鋼繩網的安裝→調試→驗收。

4 監控量測

4.1 測點的布置

地表監測點沿隧道兩側各20 m,縱向30 m為監測范圍,共布置4個監測斷面,每個斷面布置9個點,即隧道中線設 1個點,中線左右5 m,10 m,15 m及20 m各設一個點,進行沉降和位移觀測。

樁板墻樁頂每個樁各設一點,主要監測樁的位移情況。洞身監測每10 m布置1個監測斷面,與地表監測斷面在同一斷面,每個斷面在拱頂、拱腰及邊墻左右各設置1個點,共5個點,主要監測圍巖和支護變形情況。

4.2 量測頻率

監控量測頻率應根據測點距開挖面的距離及位移速度確定。由位移速度決定的監控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監控量測頻率之中,原則上采用較高的頻率值。出現異常情況或不良地質時,應增大監控量測頻率。

4.3 監控數據處理

根據量測數據繪制位移—時間曲線來判斷圍巖的穩定情況,并對初期的數據進行回歸分析,預測可能出現的最大值和變化速度。

5 結語

下獅提隧道進口段淺層溜塌體不良地質地段采用綜合加固措施及常規的三臺階七步法施工技術,順利、安全的完成洞口段的施工,上述措施為此類隧道工程施工提供了一些經驗。

[1]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術規范[S].