淺埋暗挖法施工技術在公路隧道施工中的運用分析

王 偉 蔡玉潔

(重慶巨能建設集團四川有限公司,四川 成都610000)

淺埋暗挖法在公路隧道工程施工中應用,工作人員需要根據其實際概況,全面檢查工程現場的地質條件、水文條件、周邊環境信息,明確工程施工要求,獲取精準的隧道暗挖支護參數,形成完善工程施工規劃。之后,在工程規劃指導下,工作人員分別完成地表預處理、隧道洞口超前支護、注漿施工、初期支護與襯砌施工等多個環節,發揮淺埋暗挖施工工藝優勢,按照工程預期目標完成施工任務。在施工操作過程中,工作人員需要把握技術要點,結合工程現場情況調整施工細節,保證公路隧道施工穩定性,為公路隧道工程質量提供有力保障[1]。

1 公路隧道施工淺埋暗挖工程案例

1.1 工程概況

本次案例選擇山區某公路隧道工程,工程設計為：左線長度464 米+右線435 米,結構為分離式雙洞、巖質洞口段泥質板巖,圍巖類別為Ⅵ、Ⅴ級。本工程隧道中最大埋深為77m,洞口位置最小埋深為2.7m。工程隧道左洞外側存在大量的水蝕沖溝導致地形偏壓,此位置表面有軟弱堆積物。某公路隧道工程現場施工環境復雜,存在地形破碎、水蝕嚴重、巖體蘊含水源的情況,為了更好的應對如此復雜的施工環境,工作人員選擇淺埋暗挖法為主要施工技術,對疏松的巖土結構、含水量較大的巖石進行處理,從而提升隧道結構穩定性,保證本次公路隧道工程建設質量[2]。

1.2 淺埋暗挖施工規劃

根據某公路隧道工程概況可以發現,工程現場情況較為復雜,為了更好的推進淺埋暗挖施工工序,工作人員要做好現場數據監測及隧道開挖施工工序規劃工作,避免現場因素突發情況影響淺埋暗挖施工效果,具體內容如下。

1.2.1 明確現場施工風險,開展全過程監測作業。在公路隧道淺埋暗挖施工時期,為了保證隧道洞口安全,按照地質條件與水文條件,按照地表沉降累計小于20mm、位移平均速度小于1mm 的標準設置監控監測點,形成隧道施工現場監測控制方案,連續監測各監控點的實際情況,整合分析隧道沉降累計值、平均值與沉降速率,以此實現對施工過程的控制[3]。

1.2.2 同時開展隧道開挖與水位監測。在淺埋暗挖施工過程中,工作人員要從工程整體情況入手分析,全面分析拱頂沉降、地表沉降、降水量等數值的監測與分析,在獲取真實數據的基礎上形成數據分析結果,為之后開展淺埋暗挖施工作業提供有力參考依據,保證按照預期目標完成淺埋暗挖施工任務。

1.2.3 分析布控專業性。在公路隧道工程淺埋暗挖施工過程中,工作人員要針對施工過程中降水情況進行規劃,這主要是由于隧道所在位置的凈寬達到了35.6,其底板位于砂層處,需要工作人員實時控制施工現場地下水位,抽排地下水,保證地下水水位能夠達到公路隧道工程施工標準。

2 公路隧道施工中淺埋暗挖法施工方法應用

在某公路隧道工程中使用淺埋暗挖施工方法,工作人員需要按照如下操作進行。

2.1 地表注漿處理

地表注漿處理是為了應對本工程隧道掌子面前方的下沉問題。工作人員根據工程隧道實際情況,在隧道洞口位置進行地表注漿,操作為：①明確注漿范圍內寬度30m,隧道中心線兩端邊長15m,長度約30m；②布設φ10 注漿孔,φ50*5 塑料管,控制間距參數為15cm*15cm,保證注漿深度垂直；③按照1:1 比例混合水泥砂漿,控制注漿初壓0.5～1.0Mpa,終壓1.0～1.5Mpa。工作人員在隧道洞口前方地表位置注漿,將注漿材料從地表軟弱層到四周擴散,水泥砂漿固結之后提升地表穩定性,將導管與土體連接,避免支護下沉[4]。

2.2 洞口段超前支護

結合本工程隧道洞口40m 范圍之內的Ⅵ級圍巖結構,考慮結構土體較為薄弱的情況,工作人員進行洞口超前支護作業。

2.2.1 在開挖輪廓范圍內利用108 大管進行超前支護(如圖1),選擇壁厚8mm 的熱軋無縫鋼管沿著隧道拱部開挖輪廓線密實排放。

2.2.2 在開挖輪廓線外25m 位置布設管件,控制管棚間距參數為40cm；使用小導管注漿方式密實管棚,有效提升隧道洞口拱部的承載力,避免隧道出現圍巖變形的情況；在管棚施工環節,工作人員需要關注對關管棚角度、管棚方向。

2.2.3Ⅴ級圍巖段超前注漿施工環節,在開挖之前,工作人員在隧道開挖的掌子面內噴施混凝土,沿著隧道方向在圍巖內安裝帶孔小導管,借助小導管向隧道圍巖結構中壓進注漿液,在注漿液固結之后形成圍巖結構為核心的加固圈,為之后的開挖作業提供有效保護。在此過程中,工作人員采用長度4.5m-6m的φ42 無縫鋼管作為小導管；將小導管的前方做成尖錐形,在導管上交錯鉆孔,控制孔距約為10cm-20cm,孔徑約為6mm-8mm[5]。

圖1 洞口段超前支護管棚圖

圖2 環形開挖技術操作縱斷面示意圖

圖3 環形開挖技術操作橫斷面示意圖

2.3 注漿施工

在超前支護之后,工作人員進行注漿作業,這一環節是淺埋暗挖施工中的核心環節；需要根據工程現場地質條件采用合適的施工技術。考慮到工程現場中的圍巖節理發育且含水量較大的情況,為了達到加固圍巖、降低含水量的目的,工作人員需要嚴格遵循施工規范,有序完成如下操作：

2.3.1 根據工程現場圍巖結構及土壤疏松情況,在完成隧道結構超前導管預加固施工之后,控制鉆孔與隧道中線相平行,控制外插角角度約10°～15°。

2.3.2 若地下水水位較高,則需要測量涌水量,選擇合適的注漿類型,設計注漿參數,明確注漿導管間距與最小擴散半徑,之后安裝注漿管。

2.3.3 按照工程設計圖紙進行施工,控制注漿初壓壓力值0.5～1.0Mpa,終壓壓力值1.0～1.5Mpa,實時觀測注漿壓力值變化,根據監測結果分析注漿效果,獲得良好注漿作業成果。

2.4 初期支護與襯砌施工

本環節可以細化分為兩步驟,分別為初期支護、二次襯砌,具體操作過程如下。

2.4.1 初期支護。在完成超前支護與注漿加固之后,工作人員需要對隧道進行初期支護,需要材料為：Ⅰ20a 型鋼、C25 噴射混凝土、φ22 早強砂漿徑向錨桿支護體系、φ8 鋼筋網片。

2.4.1.1 選擇Ⅵ級圍巖間距50cm、Ⅴ級圍巖間距75cm 的型鋼材料。

2.4.1.2 在早強砂漿徑向錨桿支護體系施工時,控制Ⅵ級圍巖L=4m、Ⅴ級圍巖L=3.5m,控制錨桿間距為1m*1m。

2.4.1.3 選擇20cm*20cm 規格的網片材料。

2.4.1.4 利用CRD 法完成隧道開挖施工作業,通過環形開挖技術進行作業預留核心土,開挖之后的縱向與橫向截斷面如圖2、圖3 所示。

2.4.2 二次襯砌施工。本環節施工需要根據施工監測控制量實時調整施工過程,具體操作過程為：

2.4.2.1 結合隧道洞口段位置泥質巖層較多、巖體含水量較大的情況,設計二次襯砌材料為C25 模筑混凝土,防水等級S8。

2.4.2.2 考慮到地下水位埋藏較淺,水位參數為1.3m～2.15m 的情況,對鋼結構進行防水設計。

2.4.2.3 明確二次襯砌施工順序灌注混凝土,具體過程為：灌注底板混凝土→灌注拱墻混凝土。

2.4.2.4 完成灌注之后實時獲取監控量測數據,分析數據結果,發現本工程隧道內的位移速率出現明顯的減緩趨勢,這體現出淺埋暗挖施工技術優勢,隧道結構已經基本穩定[6]。

3 結論

綜上所述,根據本次公路隧道工程案例分析,可以發現,淺埋暗挖法在隧道施工中具有鮮明優勢。在今后的公路隧道工程施工中使用淺埋暗挖施工技術,工作人員要認識到這一技術的專業要求,全面了解工程各方面專業指數參數,關注淺埋暗挖施工中各工序之間的有效銜接,保證各工序按時、高質量完成。地表處理與超前支護是淺埋暗挖法施工的關鍵環節,是保證隧道洞口穩定,避免隧道沉降與塌陷的關鍵處理；之后,工作人員要分別完成初期支護、一次襯砌與二次襯砌作業,嚴格遵循灌注順序,保證施工效果,為公路隧道工程建設提供技術支持。