高速公路膨脹性泥巖隧道施工技術研究

蔡 爽

招商局重慶交通科研設計院有限公司 重慶 400060

前言

現如今，城市化發展進程不斷加快，交通工程建設數量以及建設規模均不斷增加。在進行高速公路隧道施工中，地質條件會對工程建設的順利進行產生較大影響。我國為多山地國家，膨脹性泥巖分布范圍十分廣泛，在進行膨脹泥巖隧道施工中，可能會遇到滑坡以及其他地質災害問題[1]，對此，必須對膨脹泥巖隧道施工技術要點進行詳細探究，保障工程建設的順利進行，提升工程建設效益。

1 膨脹性泥巖特性分析

泥巖是一種致密的黏土礦物，呈現為厚層狀，一般情況下節理發育程度不高。在施工中，若擾動嚴重，則會造成巖石體積膨脹，強度大幅下降，嚴重時會發生崩解。泥巖中有沙性夾層，相互交錯，節理發育表現不顯著，黏結性能較差，爆破后會出現明顯的裂縫。在隧道工程施工中，如果地質條件為膨脹性泥巖，則在進行泥巖處理施工中，應該綜合考慮大氣環境、地下水因素對于隧道施工的影響，注意采用防排水施工技術，加強地質治理，保證隧道施工的安全進行。

2 工程概況

某高速公路隧道工程為曲墻圓拱形結構的斷面形式，該隧道工程地質條件為膨脹性泥巖。該隧道工程最大凈寬為4.6m，最大凈高為6.2m。

3 高速公路膨脹性泥巖隧道施工技術

3.1 光面爆破施工

（1）炮眼直徑及不耦合系數

根據地質與圍巖條件的特殊性，綜合考慮鑿巖機性能、鉆孔數目、鉆孔效率以及單位炸藥的消耗量等爆破器材[2]，以及隧道斷面和塊度的相關要求，保證周邊圍堰結構為穩定狀態的前提下，結合以往的建設經驗，在本次爆破施工中，爆破參數確定為：炮眼直徑D=42mm，藥卷直徑d=28mm，不耦合系數r=1.5。

（2）炮眼的深度

全斷面一次爆破炮眼深度和隧道開挖斷面的寬度密切相關，通常會依據現場的地質條件和技術人員的工作經驗進行合理設置，取用L=（0.5～0.7）B，其中B為開挖段面的寬度（B=4.6m）。為加快隧道的掘進速度，同時保證循環班次，依據鑿巖臺車的配置標準確定炮眼深度為3.0m。

（3）炮眼的數量

依據現場的勘測數據確定本次爆破選用巖石粉狀乳化炸藥，炸藥單耗量q為1.0kg/m3、炸藥密度ρ0為0.9g/cm3、炸藥爆速度v=3400m/s。

（4）光面爆破炮孔形式

在本次隧道光面爆破施工過程中，可以將炮孔分為三個組成部分，如圖1所示，即3段掏槽孔、15段周邊孔、5/7/9/13段為輔助孔，另外還有11段底板孔。

圖1 炮孔的布置全斷面圖

3.2 施工通道布置

為了便于隧道工程施工，采用無軌運輸施工方式。在左線道床板和線間采用“枕木+沙袋+鋼板”鋪設的便道作為運輸通道。

3.3 超前支護

在施工中，利用12m的R51自進式錨桿與6m的小導管搭建支護結構。相鄰管架的環向間距控制在0.8m左右。在地上水發育階段，自進式錨桿和小導管的水泥漿注入選用水泥漿和玻璃雙液[3]，其中該項目使用的水泥漿水灰比控制標準為0.5。

3.4 支護施工

對于膨脹性泥巖隧道施工來說，采用鋼結構、網結構、錨的結合支護方式。鋼材選用Ⅰ20b工字鋼，鋼材間距以50cm為宜，對于鋼結構，為了避免在進行支護施工中，其發生下沉問題，還需要在其底部設置混凝土墊塊結構，除此以外，需利用R51的12m中空錨桿對隧道的拱腳及拱腰處進行處理。

3.5 仰拱施工

仰拱鋼端模是按照線路中心進行對稱布置的，由六塊組成，結構如圖2所示。D1塊依據仰拱斷面設計方案進行拼裝，為仰拱模板；D2塊依據仰拱填充斷面設計方案進行拼裝，為仰拱填充模板，模板中需預留出寬度為2cm的環向止水帶槽口，通過槽鋼背帶將上下兩層的鋼模板連接在一起。在預留槽口的下方安裝合頁式卡具，使得環網止水帶穩固，而止水帶的埋深不得大于止水帶寬度的50%。D3塊依據矮邊墻斷面設計方案進行拼裝，為矮邊墻端模。矮邊墻側模拼裝材料為塑料模板，一端設置于已完成澆筑混凝土仰拱頂面上，另一端固定于D2塊頂部位置，其間需架設支撐結構，該結構由鋼筋組成，間隔距離為1m。縱向止水帶是通過L75角鋼與U形開具進行固定的，角鋼的一端固定在已澆筑的混凝土矮邊墻上，另一端固定于矮邊墻端模D3塊上，中間需予以鋼筋支撐，間隔距離為2m。通過角鋼可確定縱向止水帶的埋深、位置和高度符合設計要求，也可作為混凝土澆筑頂面標高控制標準。

圖2 仰拱鋼端模大樣

3.6 二次襯砌

在二次襯砌施工中，首先拆除臨時支護，嚴格遵循自上而下的拆除原則，第一，采用風鎬將支護上部結構進行鑿除，第二，采用液壓破碎頭對其下部結構進行鑿除。其次，進行基面處理，其工程標準要求必須達到堅實，并沒有雜物影響，基面施工工序主要包括注漿施工、開挖施工、基面突出物割除、基面抹平等過程。在回填注漿施工中，為了提升施工效率，可以采用集中注漿施工技術或者系統注漿施工技術，其中，前者指的是應用初支背后預埋回填注漿管回填注漿，而如果在襯砌施工中，局部出現漏水現象，則對于滲漏點，可以采用集中注漿施工方式。注漿施工完成后，即可進行堵漏施工。如果漏水點比較大，則可以采用引管堵塞的方式，對此，需要鑿除周圍區域，形成一個錐形槽，清洗干凈后將引流管置于槽內，并用快硬泥漿封實，進而使得漏水從引流管中流出。對于基面突出物，可以進行割除處理。最后，還需要進行基面抹平。

4 結束語

綜上所述，在隧道工程施工中，膨脹泥巖屬于不良地質條件，在進行膨脹泥巖隧道工程施工中，必須注意重視仰拱施工，優化隧道工程斷面形式，保障隧道仰拱穩定性，在膨脹巖隧道仰拱施工，須嚴格控制施工用水，加強仰拱底部開挖深度、弧度控制。另外，還應該注意的是，由于膨脹巖隧道仰拱變形的潛伏期較長，因此，隧道工程施工完成后，還應該加強混凝土結構裂縫檢查以及排水檢查，保障隧道運行安全。