復雜軟弱圍巖隧道進洞施工技術(shù)研究

冉黎明

中交三公局第一工程有限公司，北京 100012

1 項目簡介

某隧道的行車速度設(shè)置為80km/h，最大埋深設(shè)計為460m，施工現(xiàn)場巖體的穩(wěn)定性較差，巖體存在嚴重的破碎問題，同時存在塌陷、滑坡等嚴重的地質(zhì)災害問題。經(jīng)實地考察，在左線隧道施工的過程中，主要采取三區(qū)段斜豎井送排式分段縱向通風的措施，左線斜井的水平距離為800m；在右線隧道施工的過程中，主要采取二區(qū)段斜豎井送排式分段縱向通風的措施，右線斜井的水平距離為750m。最終決定使用超前大管棚施工技術(shù)來完成進洞施工，從而使隧道施工的質(zhì)量和速度得到保證。

2 進洞方案設(shè)計

在設(shè)計進洞方案的過程中，遵循“早進洞、晚出洞、零開挖”原則，使隧道四周山體的地形和地質(zhì)特征得到保護，采取明挖分層法對洞口仰坡施工，同時落實支護施工，使邊坡的穩(wěn)定性得以保證。以管棚支護方案為基礎(chǔ)，同時使用大管棚強支護施工防護措施，提升進洞方案的科學性和實用性。進洞大管棚套拱設(shè)置好后，使用儀器檢測套拱的角度和間距，使其滿足施工需求。使用地質(zhì)鉆機完成鉆孔施工，鉆孔施工結(jié)束后，安裝管棚。注漿施工時，要將注漿壓力控制在設(shè)計值的范圍內(nèi)。為了提升洞口的支撐力，確保管棚鉆機的鉆孔位置與設(shè)計標準一致，在大量的試驗以后，最終決定把管棚的導向墻長度設(shè)置為3m，將半徑為0.9m的型鋼混凝土樁增設(shè)在拱角位置，以此為施工基礎(chǔ)，提升整個工程施工的穩(wěn)定性。套拱施工結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 套拱施工結(jié)構(gòu)圖

3 管棚施工要點

3.1 鉆孔

管棚施工的核心工序為鉆孔施工，施工企業(yè)要高度重視管棚施工質(zhì)量。在實地勘測施工區(qū)域后發(fā)現(xiàn)，有大量的堆積物存放在隧道左側(cè)進口管棚施工區(qū)域內(nèi)，進口位置存在嚴重的淺埋問題，同時還存在塌孔的情況，這就增加了管棚施工的難度。在套管跟進施工的過程中，套管與碎石之間的摩擦力會越來越大，鉆進負荷扭矩也會隨之增加，導致斷管的情況時有發(fā)生，給整個工程施工造成了嚴重的影響。在施工人員和技術(shù)人員的共同探討下，最終決定使用二次打孔和鉆孔的施工方法。當鉆機鉆進強風化巖1m的位置時，將鉆機抽出，施工人員接著完成二次鉆孔施工。在水泥漿固結(jié)作用的影響下，孔壁會存在堅硬的保護層，從而為后續(xù)的鉆孔施工奠定堅實的基礎(chǔ)。將潛孔鉆的沖擊鑿巖鉆頭與礦用電鉆的麻花鉆結(jié)合，可使鉆機性能發(fā)生較大改變，鉆孔施工過程中產(chǎn)生的孔內(nèi)土和石屑可被及時排出孔外。

3.2 頂管

成孔施工完成后，立即開展頂管施工。該工程使用的頂管類型為鉆機頂管，采取絲扣的方式將鋼絲連接在一起。鋼管安裝完后，將鉆孔與鋼管間的空隙用棉紗填充，同時將出氣孔和進料孔預留好。

3.3 注漿

管棚施工過程中，注漿施工尤為關(guān)鍵。管棚安裝好后，施工人員應(yīng)及時監(jiān)測安裝施工質(zhì)量，待管棚安裝結(jié)束后立即開展注漿施工。注漿壓力要保持在1MPa左右，當氣孔流出漿液以后，停止注漿施工，施工人員使用鐵錘敲擊鋼管檢測漿液的填筑情況。在隧道施工時，有大量的土石層堆積在右線出口處，其會給注漿施工的固結(jié)效果造成一定的影響。因此，經(jīng)過認真的研究和分析以后，決定在管棚施工前，先注漿地面，并使用PVC管完成注漿施工，在采取該施工辦法后，管棚支護的效果較理想。

4 進洞施工技術(shù)要點

4.1 挖掘洞身

在洞身挖掘施工的過程中，使用的施工方法有正臺階法、中隔壁法和全斷面法等。從該項目的實際情況出發(fā)，采取預裂爆破法可以獲得最佳的爆破施工效果。為達到預定爆破效果，要嚴格管控爆破裝藥劑量和爆破眼的有效距離，周邊眼的間距最好要控制在40cm左右，使用隔式裝藥法施工，并使用炮泥將裝藥炮眼密封好。

4.2 支護

在隧道施工的初期階段，混凝土噴射的主要方法為濕噴，使用全自動噴漿設(shè)備作業(yè)，該設(shè)備的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為安全系數(shù)高、噴漿速度快和操作簡便等。噴射施工的順序為自下而上，先噴低洼地區(qū)，嚴格控制受噴面和噴嘴的間距，混凝土初凝2h后，方可開展養(yǎng)護施工，最佳養(yǎng)護時間為一周。

在砂漿錨桿施工時，遵循的主要施工順序為先注漿，后安裝錨桿。使用單管注漿施工的方法完成砂漿錨桿施工。注漿施工的過程中，注漿管要反復向孔底輸送，從而使孔內(nèi)的多余水分被及時排出。所有的錨桿都要設(shè)置墊板，噴射混凝土要與墊板緊密結(jié)合。隧道鋼架支護施工十分重要，受該工程施工環(huán)境的影響，鋼架支護采取格柵方式，以顯著提升整個工程的施工質(zhì)量和效率。鋼架加工制作需要在施工現(xiàn)場的工裝臺上完成，在設(shè)置鋼筋彎曲模型時，需要以斷面鋼架主筋輪廓為依托。在胎膜內(nèi)進行鋼架焊接工作，可將變形控制在最小范圍內(nèi)。此外，質(zhì)檢人員要嚴格檢查鋼架的焊接施工質(zhì)量。

4.3 仰拱與鋪底

從該工程的實際施工情況出發(fā)，在隧道內(nèi)事先預留仰拱，施工人員需及時落實好相關(guān)施工作業(yè)，使支護結(jié)構(gòu)在短時間之內(nèi)完成閉合。開挖面與鋪地、仰拱的距離要保持在30m左右，為了確保洞內(nèi)交通順暢，需要搭設(shè)棧橋來完成仰拱施工。在鋪底施工前，要先將隧道底部的雜物清理干凈，使用同等級強度的混凝土回填超挖區(qū)域。

4.4 隧道防排水

該工程施工區(qū)域的土體比較松散，地表水發(fā)育欠佳，地質(zhì)條件比較惡劣，因此要高度重視隧道防排水問題。工程施工遵循的主要原則為將防、排、截、堵有機結(jié)合在一起，使防水效果達到最佳，其施工內(nèi)容主要有止水帶施工、防水板施工和排水盲道施工。

（1）止水帶施工。該工程使用的主要止水帶類型為中埋式止水帶，嚴格按照設(shè)計的標準埋設(shè)止水帶，施工縫中心線要與止水帶中間的空心圓環(huán)重合。從待灌混凝土側(cè)穿入鋼筋卡，并從擋頭模板中穿過，內(nèi)側(cè)卡進入止水帶一半時，在擋頭板上固定另一半止水帶，混凝土澆筑施工完成后，方可拆除。

（2）防水板施工。防水板施工前，要先處理好施工基面。為了使表面達到平順的要求，采取掛網(wǎng)噴射的施工方式，一旦出現(xiàn)表面滲水的情況，應(yīng)立即采用注漿堵水的方式，增設(shè)盲管將其排出。

（3）排水盲管施工。使用鉆孔定位方式鋪設(shè)排水盲管，定位間距要保持在40cm左右，在定位孔中打入膨脹錨栓，將固定釘設(shè)置在盲管兩端，使用無紡布包裹好，使用卡子和鋼絲將其捆扎結(jié)實后，在膨脹螺栓上固定好。

4.5 管棚帷幕

在管棚帷幕施工的過程中，使用的主要設(shè)備為水平鉆機，其鉆孔施工時主要是采取外插角度鉆孔的形式將鋼管插入鉆孔中。在接長鋼管時，使用內(nèi)插接頭套并焊接好。依據(jù)鋼管的直徑和長度來預留孔洞，鋼管安裝施工結(jié)束后，開展水泥砂漿灌注施工，采取風口包壓的方式處理鋼管端口。鋼管的長度要超出導向墻一段距離，將導向墻與鋼管錨固結(jié)實。錨固施工的最常見方式有兩種，即孔內(nèi)注漿和端部焊接，其錨固效果都比較理想。

5 結(jié)束語

在復雜軟弱圍巖隧道進洞施工的過程中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，因此施工人員必須做好洞口防護工作，使洞口施工的安全性得到保證，同時落實二襯鋼筋混凝土澆筑施工和明洞施工。此外，項目管理人員應(yīng)積極采取相關(guān)措施加強各環(huán)節(jié)施工過程管理，促使隧道洞口施工和挖掘施工的安全性、穩(wěn)定性達到設(shè)計的標準。