公路隧道工程中超長淺埋段施工技術(shù)探討

左 杰

(貴州路橋集團有限公司第一分公司)

1 工程概況

松河隧道是貴州省六盤水至盤縣高速公路的控制性工程，設(shè)計為分離式隧道，隧道線間距進口約為22 m，中間段為40 m，其中左線長4 760 m(ZK53 +830 ～ZK58 +590)，右線長4 720 m(YK53 +833 ～YK58 +555)。由進出口兩端往中間掘進，我部負(fù)責(zé)進口端施工，分界樁號為K56 +100。隧道穿越中山區(qū)，區(qū)內(nèi)地形起伏大，山坡較陡峭，相對最大高差696.6 m，隧道軸線通地的地面高程為1720.0 ～2 360.0 m 之間，相對最大高差578 m。

隧道圍巖主要以Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ級為主，設(shè)計采用超前小導(dǎo)管預(yù)加固或超前錨桿輔助施工措施。隧道左線淺埋段ZK54 +455 ～ZK54 +680，右線淺埋段YK54 +430 ～YK54 +660 段，設(shè)計埋深為20 ～51 m 之間，(經(jīng)實測，實際埋深在11 ～35 m之間)，圍巖為巖塊石土，中風(fēng)化灰?guī)r，塊石土為崩塌堆積體及沖洪積層，厚度大，松散至稍密;灰?guī)r巖體破碎，巖溶發(fā)育，(BQ)=100，按Ⅵ級圍巖進行支護。該段地表位于溝谷內(nèi)，為地表水匯集地帶，且圍巖為松散至稍密塊石土，施工開挖易垮塌，處理不當(dāng)易垮塌至地表，常年受雨水沖刷，雨季匯水量較大，對隧道施工安全極為不利。

2 施工方案比選

根據(jù)隧道設(shè)計的地質(zhì)條件和現(xiàn)場實際施工情況，為確保能在雨季來臨之前安全順利的通過超長淺埋地段，業(yè)主、設(shè)計院、監(jiān)理、施工單位等相關(guān)人員召開專題會議討論，我方提出三個方案進行比選，(1)維持原設(shè)計支護參數(shù)，采用4 m超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固，縱向間距1.5 m，注漿材料為水灰比0.6∶1 ～1∶1 水泥砂漿。(2)在洞內(nèi)維持原設(shè)計支護參數(shù)的基礎(chǔ)上采取地表注漿加固。(3)其他支護參數(shù)不變的前提下，設(shè)計超前小導(dǎo)管改用D51 自進式錨桿，長度4.5 m，排距3 m，注漿材料改用雙液漿，水泥漿與水玻璃比值為1∶0.36。

從工期、施工成本及施工安全方面考慮，最終決定采用第3 種施工方案指導(dǎo)施工，因前兩種方案施工，存在以下問題。

(1)如維持原設(shè)計，施工成本是得到控制，但施工風(fēng)險大、工期長;因地質(zhì)較松散，主要為堆積體，而超前小導(dǎo)管施工必段先用鉆桿鉆孔，拔出鉆桿后再送入小導(dǎo)管進行注漿加固，對掌子面巖體擾動較大，隨時有塌方冒頂?shù)奈ｋU，且水泥漿的凝固時間要對較長，排距只有1.5 m，超前施工占用時間長，掘進尺寸相對受影響，無法保證能在雨季來臨之前施工完成，如在雨季施工淺埋段，施工安全跟本無法保證。

(2)地表預(yù)注漿加固雖然施工安全系數(shù)提高，進度有可能加快，但地表注漿面積較大，但費用也相對較高，對投資控制不利。

決定采用第三種方案的原因:D51 自進式錨桿鉆進一次成型，減少對圍巖的擾動，自進式錨桿鋼度好，縱向間距延長到3 m，相對成本并未明顯增加，超前施工時間減半，施工進度明顯加快，有利于隧道在雨季來臨之前安全快速通過淺埋段。

3 施工方案實施

(1)地表處理

在未進入淺埋段施工前，提前對地表常年流水進行截流，在原沖溝位置修筑一條截水溝，把常年流水引排至淺埋段之外，減小地表常年流水對淺埋段施工的影響。

(2)洞內(nèi)支護措施

①D51 自進式錨桿超前預(yù)注漿加固

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報資料再輔以超前探孔實際情況具體分析，在確定快進入Ⅵ級圍巖地段時，更改開挖方法，從ZK54 +453 位置開始，，由正臺階法改為環(huán)形開挖留核心土法，先噴射混凝土封閉掌子面后施作Φ51 自進式錨桿超前注漿預(yù)加固，自進式錨桿長度=4.5 m，環(huán)向間距0.35 m，縱向間距為3 m，拱頂150 度范圍內(nèi)施作，與襯砌中線平行以5°仰角打入拱部圍巖，自進式錨桿注漿采用水泥、水玻璃雙漿液，水泥漿水灰比1∶1，水泥漿與水玻璃比1∶0.36，水玻璃濃度為35 玻美度，模數(shù)2.4，注漿壓力0.5 ～1.0 MPa。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制自進式錨桿打入角度，防止打入角度太大開挖后脫空較大，成本及安全均不利。

②洞身開挖

超前支護雙液漿凝固后，開始進行洞身開挖，開挖過程中必須按照臺階分部開挖法要求進行，上部核心土體預(yù)留體積不能太小，上部留核心土支擋開挖工作面后，利于及時施作拱部初期支護以增強開挖工作面的穩(wěn)定，核心土及下部開挖在拱部初期支護保護下進行，施工安全性好，開挖采用人工輔以機械施工，嚴(yán)禁采用爆破開挖。施工過程中靈活采用施工方法，新奧法與礦山法配合使用，如松散堆積土不斷掉落形成流砂狀時，該用木板封堵的不能只用噴射混凝土封堵，應(yīng)采用木板封口再噴射混凝土進行回填，靈活采用支護手段是確保施工安全的前提。

③初期支護:采用I20B 工字鋼、Φ42 小導(dǎo)管、φ6.5 雙層鋼筋網(wǎng)、噴C20混凝土厚28 cm 的錨噴支護。工字鋼縱向間距50 cm/榀。Φ42 小導(dǎo)管縱環(huán)間距為50 cm×120 cm，每環(huán)21 根，并增設(shè)鎖腳錨桿，每環(huán)左右側(cè)各2 根，施工控制要點:上臺階施工完成后應(yīng)盡快開挖下臺階及仰拱，盡快使初支封閉成環(huán)，施工過程中應(yīng)加強拱頂下沉及周邊位移量測頻率，并安排專職安全員對掌子面及已初期支護部位進行觀察，確保施工安全。

④二次襯砌:淺埋段及兩端過渡段襯砌采用50 cm 厚C25鋼筋混凝土，施工過程中應(yīng)加強防水板的檢查及欠挖部分的處理，確保二襯施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語

松河隧道左線225 m 的超長淺埋段，只用了4 個月時間就安全快速通過。根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果反饋，地表下沉、拱頂下沉和周邊收斂均處于正常范圍內(nèi)。事實證明，對于要求施工進度的隧道超長淺埋段采用環(huán)形開挖留核心土法輔以D51 自進式錨桿超前預(yù)注漿加固措施是完全可行的，取得了一定的成效:(1)既保證了安全、又確保了隧道的進度目標(biāo)，(正常施工平均每天進度至少2 m，比采用小導(dǎo)管注漿預(yù)加固進度快了一半);(2)通過對松河隧道淺埋段的施工過程控制，為施工同類工程累了成功的經(jīng)驗;(3)靈活的支護手段及相應(yīng)的預(yù)加固技術(shù)措施適應(yīng)了地質(zhì)變化，真正做到”巖變我變”，有效地保證了隧道施工的安全。