濕陷性黃土隧道施工技術(shù)

秦中亮

中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司 北京 100043

1 工程概況

大梁山隧道進(jìn)口位于河北省張家口市懷安縣朱家窯村北東方向約800m，隧道設(shè)計(jì)為單洞雙線，最大埋深430m，隧道全長13395m。進(jìn)口段為第四系上更新統(tǒng)馬蘭組新黃土，厚度0-30m。具有濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)自重濕陷性場(chǎng)地，夾雜第三系泥巖夾砂巖，呈松軟-松散結(jié)構(gòu)，圍巖級(jí)別為V級(jí)，對(duì)隧道施工提出了更高的要求。

2 施工方案

施工中嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則組織施工。結(jié)合黃土的特性，為確保隧道施工順利安全地穿過濕陷性黃土地段，采取了以下措施。

2.1 洞口段防護(hù)加固

濕陷性黃土因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形，故在濕陷性黃土上進(jìn)行施工很重要，應(yīng)考慮地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對(duì)建筑產(chǎn)生危害。該段隧道洞門及明洞段臨時(shí)開挖邊仰坡及明暗分界直立面采用噴錨防護(hù)，施工時(shí)應(yīng)做好混凝土結(jié)構(gòu)的分幅和防排水設(shè)施以防結(jié)構(gòu)開裂破壞。隧道洞門及明洞段基底采用φ400水泥土擠密樁加固，樁長依次為4m/3m/2m，樁間距1m×1m，梅花形布置，樁頂采用60cm厚三七灰土換填。

2.2 洞身開挖

隧道進(jìn)口段采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，采用機(jī)械開挖和人工開挖為主，最大限度地減少對(duì)周圍圍巖的擾動(dòng)。開挖前采用超前小導(dǎo)管支護(hù)措施，開挖后，分別采用I25a型鋼、φ8鋼筋網(wǎng)、I18型鋼（臨時(shí)仰拱用）、φ42鎖腳錨管、C30噴射砼、φ22砂漿錨桿、φ22組和中空錨桿等進(jìn)行支護(hù)，監(jiān)控量測(cè)同步實(shí)施的施工方案。

3 施工工藝

3.1 洞門及明洞段防護(hù)、地表加固

洞口邊仰坡采用網(wǎng)噴混凝土+砂漿錨桿，待暗洞開挖一段距離且明洞及洞門做好后，采用永久骨架護(hù)坡，與洞口路基段骨架護(hù)坡順接，形成防護(hù)。（1）施工流程：①開挖工作面：PC220挖機(jī)、出渣車，裝載機(jī)配合。②鉆孔安裝錨桿：YT-28風(fēng)槍施鉆，安裝錨桿、墊板。錨桿采用φ22砂漿錨桿，L-3．5m，間距1．0×1．0m，梅花形布置。③掛網(wǎng)、濕噴：錨固后鋪上φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格25×25cm，并與錨桿焊為一體，濕噴15cm厚C25混凝土。（2）施工要點(diǎn)：洞門及明洞段施工宜避開雨季，開挖前應(yīng)先做好邊仰坡及洞口的排水截水處理，開挖線外10m設(shè)截水天溝，使截水天溝與路塹水溝妥善順接。

3.2 洞口暗洞段大管棚施工

施做暗洞前開始段拱部40m先施做φ108大管棚超前支護(hù)，大管棚采用熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，環(huán)向間距40cm。大管棚需設(shè)置導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻采用C20混凝土，截面尺寸1m×1m(寬×厚）。為保證施工精度，導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)I18工字鋼架，鋼架外緣設(shè)φ140壁厚5mm導(dǎo)向鋼管，與鋼架焊接牢固。

（1）施工流程：①導(dǎo)向墻制作：立架、支模、澆筑C20混凝土。②鉆孔裝管：鉆機(jī)采用志高潛孔鉆機(jī)，外插角1°-3°，單號(hào)鋼花管，雙號(hào)鋼管，施工時(shí)先打設(shè)鋼花管并注漿，然后打設(shè)鋼管，鋼管與鋼花管交替打設(shè)。鋼管及鋼花管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠。③注漿：水泥漿液水灰比1：1（重量比），注漿壓力0．5-2．0MPa，注漿前應(yīng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)，取得管棚注漿施工經(jīng)驗(yàn)。注漿后用M10水泥砂漿充填鋼管，增強(qiáng)管棚強(qiáng)度。

（2）施工要點(diǎn)：一般采用先鉆孔、后插管（引孔頂入法）的方法。當(dāng)?shù)刭|(zhì)狀況復(fù)雜不易成孔時(shí)，可采用跟管鉆進(jìn)工藝。

3.3 超前小導(dǎo)管支護(hù)施工

（1）施工流程：①小導(dǎo)管制作及鉆孔定位：小導(dǎo)管采用φ42壁厚3．5mm的熱軋無縫鋼管，前端做成尖錐狀，尾部焊上箍筋。在上一榀鋼架拱部144°范圍內(nèi)布設(shè)定位孔（加工廠預(yù)加工），間距33cm。②鉆孔裝管：采用YT-28風(fēng)槍鉆孔，外插角控制在10°-15°孔徑50mm。用風(fēng)槍直接將小導(dǎo)管送入，縱向相鄰兩排小導(dǎo)管水平搭接長度不小于1m。小導(dǎo)管安設(shè)后應(yīng)對(duì)開挖工作面進(jìn)行噴砼封閉，厚度為10-15cm。③注漿：水泥漿液水灰比1：1（重量比），注漿壓力0．5-1．0MPa，為加快進(jìn)度和設(shè)備效率，可采用群管注漿。（2）施工要點(diǎn)：注漿過程中要隨時(shí)觀察注漿壓力及注漿泵排量的變化，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄，以便分析注漿效果。

3.4 開挖及初支

本段圍巖屬于V級(jí)，開挖采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法。

（1）施工流程：

1-上臺(tái)階開挖；Ⅰ-上臺(tái)階初期支護(hù)；Ⅱ-上臺(tái)階臨時(shí)仰拱；2-中臺(tái)階開挖；Ⅲ-中臺(tái)階初期支護(hù)；Ⅳ-中臺(tái)階臨時(shí)仰拱；3-下臺(tái)階開挖；Ⅴ-下臺(tái)階初期支護(hù)；4-仰拱開挖；Ⅵ-仰拱初期支護(hù)。

（2）施工要點(diǎn)。①隧道開挖1、2、3部時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況必要時(shí)預(yù)留核心土，開挖采用挖掘機(jī)、松土器、風(fēng)鎬等機(jī)械，必要時(shí)采用松動(dòng)爆破，嚴(yán)格控制炮眼深度及裝藥量。②上臺(tái)階每循環(huán)開挖進(jìn)尺不大于1榀鋼架間距；邊墻每循環(huán)進(jìn)尺不大于2榀鋼架間距；臨時(shí)仰拱采用I18型鋼，縱向每2榀設(shè)一處；仰拱每循環(huán)進(jìn)尺不得大于3m。③超前支護(hù)等輔助措施應(yīng)利用上一循環(huán)架立的鋼架施做完畢再開挖。

3.5 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是一個(gè)非常重要的工序，不僅能監(jiān)測(cè)各施工階段圍巖和支護(hù)動(dòng)態(tài)，調(diào)整開挖預(yù)留沉降量，確定二次襯砌和仰拱施做時(shí)間；同時(shí)積累資料為以后的施工提供參考。下表為監(jiān)控量測(cè)必測(cè)項(xiàng)目。

序號(hào) 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目 常用量測(cè)儀器 備注1 洞內(nèi)、外觀察 現(xiàn)場(chǎng)觀察、數(shù)碼相機(jī)2 拱頂下沉 水準(zhǔn)尺、鋼掛尺或全站儀3 凈空變化 收斂計(jì)或全站儀4 地表沉降 水準(zhǔn)尺、鋼掛尺或全站儀 隧道淺埋

通過對(duì)已施工隧道的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果看，拱頂下沉量最大17mm，周邊收斂量最大26．7mm，地表沉降量最大40mm滿足施工規(guī)范要求。

4 結(jié)語

濕陷性黃土隧道施工應(yīng)嚴(yán)格遵守施工規(guī)范、規(guī)程，按照設(shè)計(jì)圖紙施工，加強(qiáng)超前支護(hù)措施，降低濕陷性黃土的影響，確保工程施工的質(zhì)量。