耿家屋基隧道淺埋偏壓洞口段施工方案探討

楊永龍，呂中玉

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西　南寧　530001)

耿家屋基隧道淺埋偏壓洞口段施工方案探討

楊永龍，呂中玉

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西南寧530001)

楊永龍(1976—)，男，助理工程師，主要從事公路隧道、橋梁項(xiàng)目施工管理工作。

摘要：文章以貴州省某高速公路耿家屋基隧道進(jìn)口端淺埋偏壓段施工為例，針對(duì)不良地質(zhì)條件，介紹了三臺(tái)階留核心土開(kāi)挖方法結(jié)合超前大管棚、徑向小導(dǎo)管注漿輔助施工的淺埋偏壓洞口段施工方案，為今后公路隧道施工處理類似工程情況提供參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；淺埋偏壓；施工方法

0引言

公路隧道洞口段一般情況下地質(zhì)條件均比較差，主要體現(xiàn)在圍巖強(qiáng)風(fēng)化，土質(zhì)較松散，覆蓋層較薄，偏壓，邊坡陡峭等，自穩(wěn)能力差，容易發(fā)生塌方、冒頂、邊坡滑塌等地質(zhì)災(zāi)害，給隧道施工帶來(lái)很大的難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。本文以貴州省某高速公路耿家屋基隧道進(jìn)口端淺埋偏壓段施工實(shí)例，介紹了一種安全通過(guò)隧道洞口段不良地質(zhì)的施工方案，對(duì)公路隧道進(jìn)口段淺埋偏壓不良地質(zhì)條件安全施工有很好的參考價(jià)值。

1工程概況

貴州省某高速公路耿家屋基隧道左洞ZK214+155~ZK215+970，長(zhǎng)1 815 m；右洞K214+145~K216+050，長(zhǎng)1 905 m；屬中隧道，最大埋深約317 m，設(shè)置為分離式。隧道設(shè)計(jì)為雙向四車道高速公路，設(shè)計(jì)速度：80 km/h；隧道建筑限界凈寬為10.25 m，凈高為5 m。隧道位于峰叢谷地區(qū)，地形起伏較大，標(biāo)高在1 826.6~2 174.9 m之間，最高海拔2 238.0 m。隧道區(qū)地形起伏較大，坡面較陡，坡面植被發(fā)育；洞身段峰叢發(fā)育，峰頂多呈渾圓狀，山脊近東西向展布，丘脊窄陡，斜坡地表植被發(fā)育。

2洞口段地質(zhì)地貌

基隧道右洞進(jìn)口端K214+155~K214+195段40 m 均為淺埋偏壓地段，該段隧道埋深經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地表實(shí)測(cè)為0.83~8 m，見(jiàn)圖1；隧道左側(cè)圍巖最薄處為7.38 m。該段圍巖為第四系坡殘積土，圍巖為強(qiáng)風(fēng)化灰，呈黃色、灰褐色，夾雜碎石、塊石，碎石主要為灰?guī)r，穩(wěn)定性較差。

圖1　耿家屋基隧道進(jìn)口端洞口實(shí)測(cè)斷面圖

3淺埋偏壓洞口段施工方案

該隧道洞口淺埋偏壓段采用三臺(tái)階留核心土開(kāi)挖方法結(jié)合超前大管棚、徑向小導(dǎo)管注漿輔助施工的施工方案。超前支護(hù)參數(shù)為：外徑為φ108mm、壁厚為6mm、長(zhǎng)40m的熱軋無(wú)縫鋼管管棚，環(huán)向間距40cm。初期支護(hù)參數(shù)為：φ25mm中空注漿錨桿，長(zhǎng)3.5m，間距60cm×120cm；C20噴射砼26cm；I20b工字鋼拱架，間距60cm；φ6.5mm鋼筋網(wǎng)片20cm×20cm。靠山體側(cè)拱肩至拱腳設(shè)5m長(zhǎng)的φ42×4mm徑向注漿小導(dǎo)管，間距為60cm×60cm；二次襯砌為C25鋼筋混凝土50cm厚。

圖2　三臺(tái)階開(kāi)挖步驟圖

3.1　洞口段開(kāi)挖方法

針對(duì)隧道進(jìn)口段圍巖淺埋偏壓、自穩(wěn)能力差的特點(diǎn)，為了確保施工安全，在洞口段采取三臺(tái)階留環(huán)形核心土法開(kāi)挖：第Ⅰ級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖高度約4.4m，先開(kāi)挖①部環(huán)形部位，開(kāi)挖面留3m長(zhǎng)左右的核心土，即②部分，以增加掌子面的穩(wěn)定性。第Ⅱ級(jí)臺(tái)階長(zhǎng)度留5m左右，先拉中槽再交錯(cuò)開(kāi)挖④部位；開(kāi)挖高度控制在2m，臺(tái)階底部為起拱線標(biāo)高。第Ⅲ級(jí)臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，先開(kāi)挖中槽⑥部分，再交錯(cuò)開(kāi)挖⑦、⑧部分完成初期支護(hù)接腿。最后開(kāi)仰拱初期支護(hù)⑨部分。按開(kāi)挖順序①至⑨進(jìn)行開(kāi)挖，具體步驟如圖2所示。開(kāi)挖環(huán)形臺(tái)階，每級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖控制進(jìn)尺為0.6m，以能架立一榀鋼拱架為宜；主要采取機(jī)械開(kāi)挖，挖掘機(jī)開(kāi)挖并把洞渣直接裝車運(yùn)出，局部塊石采取松動(dòng)弱爆破輔助，周邊欠挖的部分采用人工用手持風(fēng)鎬進(jìn)行局部修整。開(kāi)挖后立即噴射4cm厚的噴射混凝土封閉裸露圍巖。這一步對(duì)這種自穩(wěn)性差的圍巖非常重要，及時(shí)噴射混凝土進(jìn)行封閉可以立即提供一定的支護(hù)力，阻止圍巖破壞性變形的發(fā)展，對(duì)穩(wěn)定掌子面圍巖非常有利。初噴混凝土后緊接著進(jìn)行打錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，立60cm間距I20b工字鋼鋼架和復(fù)噴噴射砼作業(yè)；盡快完成初期支護(hù)作業(yè)。必須組織好現(xiàn)場(chǎng)，保證工序的連續(xù)性，禁止開(kāi)挖后拱腳懸空，長(zhǎng)時(shí)間不接工字鋼拱架。每級(jí)臺(tái)階的上下連接處拱腳必須及時(shí)打設(shè)鎖腳錨桿，并加工U型箍焊接工字鋼拱架與錨桿，保證其連接牢靠。

為盡早實(shí)現(xiàn)初期支護(hù)封閉成環(huán)，改善初期支護(hù)受力狀態(tài)，根據(jù)隧道施工“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉和勤量測(cè)”的原則，在第Ⅲ級(jí)臺(tái)階施工到長(zhǎng)度10m左右時(shí)，立即開(kāi)挖仰拱5~8m，施工仰拱底初期支護(hù)，并進(jìn)行仰拱混凝土澆筑；使得洞口初期支護(hù)封閉成環(huán)。

3.2　洞口段輔助施工方法

該隧道洞口段采用108大管棚作為進(jìn)洞輔助措施。由于洞口段偏壓側(cè)地勢(shì)陡峭，故對(duì)此段存在的偏壓采取在洞內(nèi)增加注漿小導(dǎo)管加固右側(cè)圍巖的措施，加固長(zhǎng)度為整個(gè)偏壓淺埋區(qū)，加固范圍為拱腳至拱肩。

在洞口設(shè)置管棚超前支護(hù)，管棚采用外徑為φ108mm、壁厚為6mm、長(zhǎng)40m的熱軋無(wú)縫鋼管。管棚環(huán)向間距40cm，鋼管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆四排φ15mm壓漿孔，注M30水泥砂漿。管棚在進(jìn)行此段隧道開(kāi)挖前完成。管棚注漿現(xiàn)場(chǎng)施工見(jiàn)圖3。

圖3　洞口管棚注漿施工示例圖

由于該段隧道為偏壓淺埋洞口段，圍巖強(qiáng)風(fēng)化、穩(wěn)定性差，為了增加該段圍巖的自穩(wěn)性，在右洞K214+155~K214+195段右側(cè)拱肩至拱腳增設(shè)5m長(zhǎng)的φ42×4mm鋼花管注漿，間距為60cm×60cm。注M30水泥砂漿。這兩個(gè)輔助施工工序的關(guān)鍵是要控制好大管棚和小導(dǎo)管注漿，必須保證注漿飽滿，壓漿的過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)督，防止施工現(xiàn)場(chǎng)漏壓。

3.3　方案實(shí)施效果

采取三臺(tái)階留核心土開(kāi)挖方法結(jié)合超前大管棚、徑向小導(dǎo)管注漿輔助施工的施工方案成功地通過(guò)了耿家屋基隧道右洞洞口淺埋偏壓軟弱圍巖段，施工過(guò)程安全，地表、初期支護(hù)無(wú)異常變形、無(wú)裂縫出現(xiàn)。在該段施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)表明拱頂沉降值控制在3cm左右。取得了比較好的施工效果，確保了耿家屋基隧道安全進(jìn)洞。

4結(jié)語(yǔ)

本文以耿家屋基隧道右線進(jìn)口偏壓淺埋軟弱圍巖段施工為工程背景，對(duì)公路隧道淺埋偏壓軟弱圍巖段施工進(jìn)行了探討，可得出以下結(jié)論：

(1)采用三臺(tái)階留核心土開(kāi)挖方法結(jié)合超前大管棚、徑向小導(dǎo)管注漿輔助施工的施工方案能安全地穿過(guò)淺埋偏壓隧道軟弱圍巖段。在開(kāi)挖過(guò)程中要嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，逐榀施工，做到短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉和勤量測(cè)；及時(shí)進(jìn)行仰拱施工，封閉成環(huán)。

(2)超前大管棚、徑向小導(dǎo)管輔助施工措施，注漿必須嚴(yán)格控制，保證注漿飽滿；該輔助施工對(duì)拱頂以及拱腰側(cè)的加固效果非常明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]JTJ042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].安徽：安徽教育出版社，2004.

Discussions on Construction Plan of Gengjia Wuji Tunnel Shallow-buried Bi-as Entrance Segment

YANG Yong-long，LV Zhong-yu

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001)

Abstract：With the shallow-buried bias segment construction of Gengjia Wuji Tunnel entrance part of an expressway in Guizhou as the example，and regarding the poor geological conditions，this article intro-duced the shallow-buried bias entrance segment construction program of three-steps excavation meth-od by retaining the core soil，and in combination with advanced large pipe shed and small catheter ra-dial grouting assisted construction，thereby providing the reference for dealing with similar engineering situations in future highway tunnel construction.

Key Words：Highway tunnel；Shallow-buried bias；Construction methods

收稿日期：2015-02-08

文章編號(hào)：1673-4874(2015)02-0034-03

中圖分類號(hào)：U453.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.009

作者簡(jiǎn)介