注漿戴帽法在洞口淺埋偏壓穿越水溝隧道的應用

林昭瑋（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

注漿戴帽法在洞口淺埋偏壓穿越水溝隧道的應用

林昭瑋
（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

本文以洞口淺埋偏壓穿越水溝的隧道施工為工程實例，結合隧道施工方案的對比分析，詳細闡明了注漿戴帽法的設計與施工工藝。通過注漿戴帽施工監測結果分析和應用效果可知，該方法在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞口施工是可行的，為同類工程提供參考價值。

淺埋偏壓穿越水溝注漿戴帽隧道

0 引言

根據“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃，在“十三五”期間，交通運輸總投資規模將達到15萬億元，其中公路系統是最大的固定資產投資板塊。在新一輪熱潮中，工程建設規模日趨擴大，隧道工程項目將越來越多。在工程實踐中，遇淺埋、偏壓、穿越水溝等的隧道工程較為常見。采用常規的施工方法、施工工藝一般無法滿足工程質量安全的要求，因此，如何選擇恰當的施工方法，確保工程施工的質量安全，降低工程成本是施工技術人員的重要工作。

圖1 洞口環境圖（單位：cm）

1 工程概況

貴州境惠水至羅甸（黔桂界）第7合同段納散隧道設計為分離式隧道，左洞508m，右洞510m，隧道洞身圍巖以IV級為主，洞口段以V級為主，隧道區上覆土層為第四系殘坡積層碎石土，沖洪積層卵石土，下伏基巖為三疊式中統許滿組粉砂質泥巖。右洞口樁號YK45+488，洞口覆蓋層薄，埋深淺，洞口自然山坡坡度約30~40°，洞門偏壓嚴重，地表有一天然水溝穿越，具體洞口環境如圖1所示。

2 隧道施工方案分析與選取

2.1 施工方案比較

根據工程概況中的洞口環境描述，洞口情況較為復雜，處理不當容易產生坍塌和側壁失穩。如何安全通過洞口淺埋偏壓穿越水溝段成為本隧道施工質量安全控制的重點、難點。

為了確保安全進洞及隧道結構安全，項目業主組織相關人員開會研討，經過對圖紙的閱讀、現場查勘，有以下四種方案可以采用：方案一、設計檔土墻進行地表回填，然后對地表進行注漿，最后開挖進洞方案；方案二、申請設計變更，在淺埋偏壓穿越水溝段開挖邊坡，按明洞施工方法進洞；方案三、反壓回填穩定土，再鋪設漿砌片石；方案四、注漿戴帽方案，即通過管棚注漿預加固，設置鋼筋砼蓋板，并在蓋板上鋪設漿砌片石的施工方法。

通過四種施工方案（如表1所示）的對比分析，結合洞頂穿越水溝的實際情況，最終決定采用管棚注漿預加固，設置鋼筋混凝土蓋板，并在蓋板上鋪設漿砌片石的方案，即注漿戴帽方案。

表1施工方案對比分析表

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2.2 施工處治范圍

通過工程類比以及本段隧道的地形、地質條件，采用管棚注漿預加固，橫向范圍按隧道開挖中線右側18m，左側5m，樁號YK45+475～YK45+488。

3 注漿戴帽法設計與施工工藝

3.1 注漿戴帽法設計

3.1.1 管棚設計

本隧道管棚設計為30m，鋼管采用熱扎無縫鋼管Φ108mm，壁厚為6mm，鋼管環向間距為50cm，外插角為1°～3°，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm。

3.1.2 鋼筋混凝土蓋板設計

混凝土強度采用C25，厚度為60cm；縱向（N1）、橫向（N2）鋼筋采用直徑25mm，構造筋（N3）采用直徑12mm，間距20cm，雙層布置，層距49cm。因為蓋板在邊坡上，所以為了防止砼外漏，蓋板砼模板要密封處理。蓋板鋼筋設計如圖2所示。

圖2 鋼筋混凝土蓋板鋼筋布置圖（單位：cm）

3.2 注漿戴帽法施工工藝

3.2.1 套拱施工

套拱施工應符合設計及規范要求，并注意以下施工事項：

（1）導向管應選擇適當的直徑，根據設計圖紙要求，一般選擇直徑應大于設計的管徑，避免在施工過程因導向管直徑小，出現砂石卡鉆的現象。

（2）導向管的定位安裝應該準確，保證其外插角在1°～3°，避免在鉆孔時由于鉆頭的自重產生下垂，從而使管棚侵入洞身界限，在洞身開挖時被損壞，無法起到支撐作用，也導致洞身上部注漿厚度無法達到預期設計要求。

3.2.2 鉆孔清孔

鉆孔應待套拱砼強度達到設計要求后方能開始施工。采用KY-140型潛孔鉆。因鉆孔場地在陡坡位置，為了保障施工安全，保證施工質量和施工進度，鉆孔應“由下向上”。鉆孔前應做好場地平整，保證鉆機的安全。鉆孔至設計長度后，需采用高壓空氣對孔內砂石進行清除，然后送入鋼花管。

3.2.3 管棚安裝

管棚的長度應該滿足設計及規范的要求。管棚鋼管在跟進過程中要派專人進行套接加長，管棚相接時，保證管棚中線在同一軸線上，順絲擰緊，不得出現扭曲現象，并確保連接頭與管棚鋼管絲扣緊密結合，避免出現不同軸、偏心現象，導致管棚碰到孔壁，造成孔壁坍塌、卡管現象。

3.2.4 注漿準備

使用高壓注漿泵進行注漿，水泥漿配合比為，水泥∶水=1∶0.5。

3.2.5 注漿

通過向管棚內注漿，水泥漿在壓力的作用下滲透，對地下圍巖的裂縫、空隙進行充填、擠壓，從而改善圍巖的性質，增強圍巖的強度和整體穩定性。在管棚作用下，對隧道的側向偏壓力起抵抗作用。顯然，注漿施工是本方案的重要環節，起著關鍵性的作用。注漿過程中，當注漿壓力達到設計要求（2MPa）后，不能立即終壓，應繼續注漿15min以上方能終壓，以保證注漿質量。

3.2.6 鋼筋砼蓋板施工

（1）蓋板施工

待管棚注漿后漿液達到設計強度后，方能進行蓋板施工。蓋板施工前應先進行清表，將洞頂的表土清除，直至圍巖裸露。在地表使用砂漿鋪設墊層，墊層鋪設應盡量平順，避免砼澆筑時，水泥漿的流失，同時也保證了鋼筋較容易綁扎。

（2）鋼筋綁扎

鋼筋采用直徑25mm，橫、縱向間距20cm，雙層布置，兩層之間間距為49cm，用鋼絲進行綁扎固定。

（3）模板安裝

在蓋板的周邊安裝模板，上部應進行密封處理。模板的支撐應牢固。

（4）混凝土澆筑

混凝土采用強度C25，厚度為60cm，砼厚度最小部分不得小于60cm。砼澆筑過程應緩慢進行，避免澆筑速度過快導致模板脹模。在地理環境無法保證，模板安裝較為困難時，可采用分層澆筑。但第一次澆筑完成后，必須對澆筑面進行拉毛處理，保證第二次澆筑的砼與第一次澆筑的砼有足夠的粘結力。

（5）表面拉毛

鋼筋砼蓋板澆筑完成后，應將表面拉毛處理，保證鋼筋砼蓋板與漿砌片石的粘結能力，而不脫層或出現滑移。3.2.7漿砌片石施工

漿砌片石應待鋼筋砼蓋板強度達到設計要求后實施。按照設計圖紙的要求，砌筑M7.5的漿砌片石。通過漿砌片石的砌筑，有效的減小了隧道偏壓應力。另外在漿砌片石的施工應考慮與隧道地貌的整體性，達到與自然景觀協調一致。

4 注漿戴帽法監測與施工效果

4.1 監控測量

測量監控，能夠掌握圍巖和支護動態，了解支護構件的作用及效果，確保隧道施工及運營安全與經濟，將監控量測結果反饋設計及施工中，指導設計施工。本項目的監控量測由業主委托具有相應資質的第三方實施。在洞口淺埋偏壓穿越水溝隧道施工過程中，監控量測顯得尤為重要，應特別重視監控量測工作，確保隧道施工安全。蓋板砼澆筑完成，達到一定強度后應按規范要求進行監控量測點位布設。以便施工過程及時進行監控量測工作。本項目洞口斷面YK45+480監控量測曲線如圖3所示。根據監測數據及曲線揭示，最大拱頂下沉值為-11.66mm，收斂速率相對比較穩定。測量監控單位同意按施工方案進入下一道工序施工。

4.2 方案應用效果

施工方案始終堅持貫徹“零開挖”進洞的環保理念。特殊段處理施工歷時2個多月，與其它方案比較優點在于：（1）因地制宜，施工過程避免了大量的洞口土石方開挖或回填，造成生態破壞。（2）提高了施工安全和施工進度。

通過洞身開挖過程中對特殊段洞內外觀察和測量，未發現危及施工安全的較大裂縫和洞身失穩側移現象，施工過程未出現坍塌或冒頂事故。結合開挖過程中監控量測的指導作用，工程于2013年6月20日完成特殊段洞頂的處理，7月24日開始進行淺埋偏壓穿越水溝段洞身開挖，9月份順利穿過淺埋偏壓穿越水溝段。

圖3 監控量測曲線圖

5 結語

通過貴州境惠水至羅甸（黔桂界）第7合同段納散隧道工程實踐可以看出，注漿戴帽法在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞口施工中是可行的。不僅順利安全的通過淺埋偏壓穿越水溝段，質量得到了有效保障，而且該施工方法對隧道原地面的破壞更小，符合環保理念。在淺埋偏壓穿越水溝的隧道洞門施工中可供參考、借鑒。

[1]JGJF60-2009,公路隧道施工技術規范[S].

[2]JTG F801-2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3]劉鋒.淺埋偏壓隧道施工技術.中國科技博覽，2010(10).

[4]程新軍.三斷嶺淺埋偏壓隧道施工技術.公路隧道，2004(4).