淺析四聯河地面坍塌隱患治理工程中的隧洞施工

沈雙宇

摘 要：文章結合四聯河地面坍塌隱患的治理工程，詳細闡述了工程中的隧洞施工方案和方法，通過隧洞的施工，有效解決了四聯河的安全隱患，值得同行借鑒，同時也旨在引起對隧洞施工方法的重視和深入研究，推進隧洞施工方法及技術的不斷持續革新和發展。

關鍵詞：四聯河治理工程；隧洞；施工方案和方法

中圖分類號：U455 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0070-02

1 四聯河的現狀

四聯河位于廣東省深圳市龍崗區橫崗街道，是梧桐山河的一級支流。四聯河現狀暗涵全線存在安全隱患，其中近四公里隱患嚴重，功能性缺陷多達153處，結構性缺陷多達480處。鑒于四聯河暗涵段隱患的嚴重性，需要采用建設隧洞的施工方案對該段河道進行整治。本工程隧洞段總長為475.63m，其中地基屬于V級圍巖的約172.53m，其他段均為IV級圍巖。

2 V級圍巖隧洞施工方案

2.1 施工詳情

V級圍巖隧洞有兩段，長度約為172.53m，圍巖穩定性較差，考慮到施工路段周邊有大型的工業廠區，來往重型卡車較多，因此在隧洞開挖前首先采用雙層Φ42超前小導管支護，布設范圍為拱頂180°，環向間距是0.3m，縱向間距是1m，單根管長為4m。然后開挖洞室，單次開挖深度為0.5m，開挖完成后采用錨桿噴射C30混凝土、鋼拱架、鋼支撐和鋼插板組合進行初期支護，錨噴混凝土厚度為120mm，配置鋼筋網，錨桿直徑為20，環向間距小于1m，縱向間距為1.5m，按梅花樁型布置。鋼拱架采用20b#工字鋼加工而成，腰部與腳部設置3m長Φ22的鎖腳錨桿固定，設置仰拱。每榀鋼拱架的距離為0.5m，鋼拱架之間用Φ22連接筋固定，環向間距為1m。在拱頂180°的鋼拱架與錨噴砼之間插入15mm厚鋼板，防止流沙、流土情況的發生，保持圍巖的穩定。為了保證施工安全，鋼拱架架設完成后增加豎向中隔支撐和橫向中隔支撐。二次襯砌為C30鋼筋砼，厚度為600～700mm，隧洞洞頂布置回填灌漿孔。

2.2 V級圍巖段隧道每循環進尺工序

雙層超前小導管注漿支護→土石方開挖→初噴砼封閉→安裝系統錨桿、掛網→支立型鋼架→插鋼板→架設豎向、橫向中隔支撐→復噴砼→監控量測，澆筑仰拱及填充砼→鋪設防水層→綁扎拱墻鋼筋→臺車就位→澆筑拱墻砼。

3 IV級圍巖隧洞施工方案

3.1 施工詳情

IV級圍巖隧洞長度約為303.10m，為弱風化粉砂巖，穩定性一般，隧洞開挖前首先采用Φ42超前小導管支護，布設范圍為拱頂180°，環向間距是0.4m，縱向間距是2m，單根管長為3m。然后開挖洞室，單次開挖深度為0.5m，開挖完成后采用錨桿噴射C30混凝土與鋼拱架組合進行初期支護，錨噴混凝土厚度為100mm，配置鋼筋網，錨桿直徑為20，環向間距小于1m，縱向間距為0.8m，按梅花樁型布置。鋼拱架采用18#工字鋼加工而成，腰部與腳部設置3m長Φ22的鎖腳錨桿固定。每榀鋼拱架的距離為0.5m，鋼拱架之間Φ22連接筋固定，環向間距為1m。二次襯砌為C30鋼筋砼，厚度為550～600mm，隧洞洞頂布置回填灌漿孔。

3.2 IV級圍巖段隧道每循環進尺工序

超前小導管注漿支護→土石方開挖→初噴砼封閉→安裝系統錨桿、掛網→支立型鋼架→復噴砼→監控量測，澆筑仰拱及填充砼→鋪設防水層→綁扎拱墻鋼筋→臺車就位→澆筑拱墻砼。

4 隧洞施工中的袖閥管注漿施工工藝

隧洞施工中其中一種袖閥管注漿工法，由法國一家灌漿公司Soletanche首創，該工法有灌漿效果好等許多優點，在國外已被廣泛采用。但是，我國目前對該工法的研究及應用還處于了解階段，需要加強研究和推廣應用。

4.1 工法優點

與其他注漿方法不同，袖閥管注漿工法有以下優點：

4.1.1 通常應用于50m以內的地表注漿，或應用于隧道內的水平注漿。

4.1.2 可以實現分段及反復注漿的目的：上下各配1個阻塞器，把漿液限定在注漿區域的任意一段范圍內實施灌漿。袖閥管壁光滑，阻塞器可根據施工需要，在注漿區域內自由移動對某一段反復注漿。

4.1.3 注漿前，無需建設比較厚的砼止漿墻，注漿壓力較大時，極小可能會發生串漿和冒漿的問題。

4.1.4 根據不同的地層特點，在一根注漿管內可選用不同的注漿參數和使用不同的注漿材料進行施工。

4.1.5 可采用平行作業方式進行鉆孔和注漿，提高工作效率。受到注漿管材質的限制，進行平行鉆注作業時，注漿孔與鉆孔之間的間隔距離通常應大于6m，否則在注漿壓力作用下，可能會引起注漿管變形，甚至報廢。

4.2 注漿機具

4.2.1 鉆孔機械通常選用300型工程地質鉆機，采用垂直鉆孔作業方式時，需要配備套管護壁，或者采用水平鉆孔作業方式時，采用跟管鉆機及φ108mm套管進行鉆孔。

4.2.2 注漿機械通常選用HFV5D、KBY50/70型雙液工程注漿泵，同時需要選用高壓制漿設備以及注漿管路系統。

4.2.3 制漿機械通常選用砂漿或臥式攪拌機械。

4.2.4 注漿管通常選用硬質塑料管，常用規格是內徑56mm、外徑68mm，每節長333mm。有A、B兩種注漿管，其中B種注漿管比較常用。它上面有φ8mm溢漿孔，由具有4.5MPa抗爆破壓力的橡膠套緊緊地套著溢漿孔，在進行注漿時，通過溢漿孔漿液進入地層，同時對地層中的顆粒和水起到一個封閉阻擋的作用，實現單向注漿的效果。

4.2.5 注漿花管通常由焊接鋼管（φ22mm）加工而成，每節長度為0.5～1m，在管的四周有12～18個φ8mm泄漿孔，均勻分布。在花管兩端分別加上3～4個橡膠皮碗狀的阻漿塞。endprint

4.2.6 注漿心管也由焊接鋼管（φ22mm）加工而成，每節長度為2m，通過絲扣與注漿花管連接在一起，主要對漿液進行輸送。

4.3 注漿材料

洞外地表注漿采用超細水泥水玻璃雙液漿，超細水泥水玻璃雙液漿簡稱MCS漿：W：MC=2：1，MC：S=1：1，水玻璃濃度為35Be'。

4.4 袖閥注漿施工

4.4.1 施工準備

（1）施工放樣：在施工前，測量工程師把隧洞導線引到地表注漿的位置，先對隧洞中線進行測設，然后按照中線的放樣，對注漿位置邊線和隧洞邊線進行測設，按施工實際需要對注漿寬度進行放樣。（2）原地面整平：用挖掘機配合推土機整平場地，確保施工機械安放平穩。（3）按設計圖測設布孔：地表注漿布置排距×縱距=45cm×45cm，梅花型布置。測設前，按設計注漿里程范圍畫出注漿孔布置圖，測量放點，并打入木樁標記。

4.4.2 機械就位。按照測量放樣的點位布置鉆孔機械，機械安放平穩、不移動，機座安置水平，保證鉆桿垂直，確保施工安全。

4.4.3 壓注漿施工。隧洞地表注漿方式采用分段注漿，根據地質情況，鉆孔注漿采用袖閥管注漿，控制注漿壓力防止地表隆起。施工時，需要結合施工現場的地質試驗確定實際施工時采用的注漿形式，注漿段長度，注漿壓力，注漿時間以及注漿漿液配合比等。

（1）注漿順序。注漿時應先兩邊后中間進行隔孔間注。在鉆孔時，必須準確控制鉆機方向，如出現鉆孔偏差時，應立即采取糾偏措施。（2）注漿結束標準。當注漿壓力逐漸升高并達到設計終壓時，再繼續注漿約30分鐘就可以結束注漿。那時候的進漿量一般在30L/min以下，與設計注入量大致接近。

4.5 質量檢驗

4.5.1 綜合分析進行注漿時的各種資料，主要檢查注漿量變化以及注漿壓力是否滿足要求，是否合理。同時，確保土體承載力強度值在加固后應不小于500kPa。要求加固后的土體滲透系數小于1×10-4cm/s。

4.5.2 每10～15m設一檢查孔，檢查孔采用取芯檢驗，分析地質情況。觀察漿液充填效果，并檢查測量孔內涌水量。通過檢查孔對地質測滲透系數實施壓水試驗，應按規定回填檢查孔。再通過其他物探等方法，對注漿效果進行輔助檢查。當發現注漿效果不佳時，補注漿。

4.5.3 對于較長的隧洞，應在施工洞口分別安裝兩臺20kW軸流風機，在洞內安裝柔性風管，利用壓入式通風方式，確保隧洞內保持空氣暢通，有效保障施工人員的健康。

4.5.4 對于在地下水位以下的隧洞，開挖隧洞時，其初襯水流量一般比較大，應及時選用盲溝導流以及機械排水相結合的方式，避免圍巖受到積水的浸泡造成坍塌，保障了施工安全；同時，為了預防地下水在洞內地表積存甚至形成徑流，通常把洞內的積水和地下水通過縱橫向的盲溝導向集水井，然后再用水泵排出隧洞外。隧洞竣工后，應將集水井逐個用混凝土封閉。

5 結束語

通過對隧洞施工方案及主要施工方法的細致深入分析，隧洞的施工環節及方法層出不窮，需要設計人員及施工人員的認真分析和周詳施工才能確保隧洞施工方案的成功實施。

參考文獻：

[1]深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司.四聯河地面坍塌隱患治理及水環境綜合整治工程初步設計報告[R].2014.endprint