高速公路隧道穿越斷層破碎帶施工技術(shù)的質(zhì)控措施

李 平

(云南云路工程監(jiān)理咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，我國(guó)城市化進(jìn)程日漸加快，對(duì)高速公路工程需求日益擴(kuò)增。高速公路工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，能夠?yàn)槿藗兂鲂刑峁O大便利，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隧道通過斷層破碎帶地質(zhì)時(shí)施工較為復(fù)雜，隧道施工難度加大，施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)增加。因此，要結(jié)合實(shí)地勘察，掌握精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，了解基本情況，從而選擇合適的施工方法，有效提升施工安全，保障施工質(zhì)量，控制施工成本，促進(jìn)高速公路隧道施工順利進(jìn)行。

1 高速公路隧道穿越斷層破碎帶施工的特點(diǎn)

隧道是決定高速公路運(yùn)行效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)隧道施工的重視，尤其是在穿越斷層破碎帶時(shí)，會(huì)使得施工的難度及風(fēng)險(xiǎn)增大。需要結(jié)合斷裂破碎帶的地質(zhì)狀況、水文條件，計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)的受力狀況，施工質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，包括了支護(hù)時(shí)間、開挖形式、結(jié)構(gòu)剛度和承載力等。隧道施工也具有隱蔽性的特點(diǎn)，因此，給施工方案的編制帶來(lái)了難度，需要結(jié)合具體情況加以不斷調(diào)整和優(yōu)化，以消除施工中的風(fēng)險(xiǎn)隱患。針對(duì)施工中的問題，通常無(wú)法快速找到其原因，因此會(huì)對(duì)質(zhì)量、進(jìn)度和安全等形成負(fù)面影響。

2 高速公路隧道穿越斷層破碎帶施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 做好施工組織規(guī)劃工作

施工之前，需要結(jié)合整體工程項(xiàng)目的需求，利用設(shè)計(jì)勘測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)為施工方案的制定提供依據(jù)。收集當(dāng)?shù)厮母鞣矫娴馁Y料信息，掌握工程具體情況，制定科學(xué)的施工組織規(guī)劃方案，并邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行論證，確保其可行性與科學(xué)性。并在此基礎(chǔ)上制定合適的施工方案，選擇專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)高速公路隧道穿越斷層破碎帶時(shí)施工掘進(jìn)。對(duì)勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格校核，剔除其中不合理的數(shù)據(jù)信息，防止對(duì)施工組織規(guī)劃及決策造成干擾。明確隧道施工的具體工程量情況，以便結(jié)合當(dāng)前人員情況和材料、設(shè)備情況等進(jìn)行合理安排，保障各類資源得到高效化利用，降低穿越斷層破碎帶施工的難度。做好施工場(chǎng)地布置工作，既要滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，又要為現(xiàn)場(chǎng)管理提供便利。全面檢查各類張拉設(shè)備和材料，做好大型機(jī)械設(shè)備的養(yǎng)護(hù)工作，確保其在施工中的良好性能狀況。

2.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

可以利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)隧道掌子面圍巖的實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)節(jié)理發(fā)育情況、巖體破碎程度等情況進(jìn)行精準(zhǔn)掌握，并利用新奧法對(duì)圍巖等級(jí)實(shí)施改善與調(diào)整[1]。通過預(yù)報(bào)可以有效提升施工方案的可行性，強(qiáng)化整體施工針對(duì)性，還可以對(duì)巖土破碎因素進(jìn)行分析，改變施工支護(hù)參數(shù)來(lái)保證圍巖強(qiáng)度，保證圍巖與砼有效結(jié)合，然后在施工過程中控制好仰拱和二襯與掌子面的安全步距，以便有效解決穿越隧道斷層破碎帶困難，保證了施工質(zhì)量和安全。在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作當(dāng)中，除了要發(fā)揮地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用外，還應(yīng)該結(jié)合超前鉆探的方式了解施工區(qū)域的真實(shí)情況，通常會(huì)借助于30m超前鉆探驗(yàn)證預(yù)報(bào)的方式，分析圍巖穩(wěn)定性和強(qiáng)度狀況、水文條件及地質(zhì)狀況，防止支護(hù)參數(shù)計(jì)算時(shí)出現(xiàn)較大的偏差，同時(shí)能夠在此基礎(chǔ)上合理優(yōu)化施工工藝，滿足安全施工的要求。

2.3 完善加固圈施工技術(shù)

加固圈主要是利用超前小導(dǎo)管注漿，在拱部位置設(shè)置水泥漿加固拱，并確保其開挖前方的圍巖形成整體。通過加固圈可以有效提升圍巖受力性能，強(qiáng)化整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在具體施工中，要對(duì)超前小導(dǎo)管的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，并結(jié)合鋼架、小導(dǎo)管的施作，對(duì)小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)置。選擇合適型號(hào)的注漿泵，采用合理的注漿配合比，讓漿液與圍巖凝固后形成帷幕，達(dá)到施工安全[2]。在設(shè)置水泥注漿加固拱時(shí)，應(yīng)該對(duì)其厚度和強(qiáng)度等參數(shù)加以嚴(yán)格控制，防止圍巖的承載力受到威脅，做好超前小導(dǎo)管和水泥-水玻璃雙液注漿的方式，在拱部120°范圍內(nèi)開挖。在了解鋼架間距和搭接長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，做好防護(hù)工作，避免在施工中產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，預(yù)留搭接長(zhǎng)度在1.3m左右。特別是要做好永久性設(shè)施的保護(hù)，防止對(duì)其造成損壞。

2.4 臺(tái)階法開挖

在具體開挖過程中，要嚴(yán)格按照“新奧法”的原則，進(jìn)行規(guī)范性施工，上下臺(tái)階的開挖高度符合設(shè)計(jì)要求，特別是開挖的斷面要控制好，減少開挖，嚴(yán)禁欠挖，為保障整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，需要左右邊墻交錯(cuò)開挖錯(cuò)開距離不小于5m,在具體施工中，要按照鋼架的間距，對(duì)進(jìn)尺長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)置。臺(tái)階之間的縱向距離要控制在合理范圍內(nèi)，以便盡早落底、加快仰拱成環(huán)。要對(duì)開挖面進(jìn)行及時(shí)初期支護(hù)，控制好鎖腳小導(dǎo)管施作角度并注漿飽滿，確保初期支護(hù)的整體施工安全。通常情況下，下臺(tái)階和上臺(tái)階的高度分別為2.5m和5.7m，鋼架的間距值在2～2.5m左右，臺(tái)階縱向距離在15～20m左右。在完成開挖后，要對(duì)圍巖暴露的時(shí)間加以合理控制，為初期支護(hù)提供良好的條件。

2.5 強(qiáng)化支護(hù)施工技術(shù)

隧道的初期支護(hù)施工對(duì)整體工程安全穩(wěn)定具有直接影響。在開挖施工中，遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的要求，對(duì)上下臺(tái)階開挖高度進(jìn)行合理設(shè)置。初期支護(hù)過程中，要保障施工技術(shù)的規(guī)范性操作，選擇高技術(shù)水平人員進(jìn)行操作。在具體的支護(hù)施工中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)施作，如，鋼拱架、徑向系統(tǒng)錨桿等，必須確保參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求[3]。I20工字鋼拱架在支護(hù)施工中的應(yīng)用較多，做好鋼拱架結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格檢測(cè)，確保其穩(wěn)定性達(dá)到施工要求。為了提高圍巖的穩(wěn)定性，可以采用混凝土噴射的方式加以處理，通常選擇C25混凝土，做好拱面的初期封閉工作。明確徑向系統(tǒng)錨桿的具體位置，確保錨桿長(zhǎng)度在3m左右。完成鋼拱架的安裝并確保其具備良好的穩(wěn)定性，及時(shí)開展超前小導(dǎo)管施工，在封閉處理中采取混凝土噴射工藝，及時(shí)清理掌子面，保障良好的施工條件。

3 高速公路隧道穿越斷層破碎帶施工質(zhì)量控制措施

3.1 超前小導(dǎo)管施工質(zhì)量控制

采取超前鉆孔的方式，運(yùn)用小導(dǎo)管注入特定的漿液，能夠發(fā)揮其膠凝性特點(diǎn)，從而對(duì)斷層破碎帶實(shí)施強(qiáng)化，使得松散的巖體得到固化，其中的水分和空氣也在漿液的作用下及時(shí)排出，在膠化作用下增強(qiáng)固結(jié)體的抗?jié)B性能和強(qiáng)度等，有助于使圍巖的整體性得到改善。在開挖支護(hù)施工中，可以有效降低外界因素的影響，保障施工的質(zhì)量及安全。在斷層破碎帶施工時(shí)，由于基巖較為破碎，難成孔，因此，要對(duì)小導(dǎo)管位置、角度進(jìn)行合理規(guī)劃，為順利施工奠定基礎(chǔ)。在小導(dǎo)管封閉巖面施工時(shí)，要對(duì)注漿漿液進(jìn)行科學(xué)配置，確保配比的合理性，利用特定型號(hào)的設(shè)備將噴砼噴到開挖巖面上，并對(duì)其進(jìn)行封閉操作形成止?jié){墻。在噴射混凝土前，應(yīng)該對(duì)混凝土質(zhì)量加以嚴(yán)格檢測(cè)，確保其配合比符合設(shè)計(jì)要求，防止混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題而影響整體施工效果。厚度在3～5cm左右。然后利用錨固劑對(duì)鋼管周邊縫隙進(jìn)行灌注，增加其黏合性和牢固性，避免出現(xiàn)漏漿問題；鉆孔工序中，要對(duì)鉆孔設(shè)備性能進(jìn)行檢測(cè)，確保其正常狀態(tài)，鉆孔速度要?jiǎng)蛩伲趯?duì)夾層等部位鉆進(jìn)時(shí)要合理控制鉆進(jìn)速度，防止出現(xiàn)夾鉆問題。在此環(huán)節(jié)中，要時(shí)刻利用測(cè)斜儀對(duì)鉆進(jìn)位置和方向進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)成孔狀態(tài)和質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，以便采取有效措施進(jìn)行處理；清孔、驗(yàn)孔環(huán)節(jié)，鉆孔完成后，需要利用高壓氣槍對(duì)孔底進(jìn)行全面清理，避免存在雜質(zhì)、土渣，并利用經(jīng)緯儀和測(cè)斜儀等對(duì)孔洞參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，如孔深、傾角、外插角等；鋼花管安裝工序，鋼花管壁呈現(xiàn)15cm的梅花形注漿孔，在鋼管尾部預(yù)留止?jié){段。利用直接插入對(duì)鋼化管進(jìn)行安裝，可以利用風(fēng)槍將其送入[4]。

3.2 水泥-水玻璃雙液注漿施工質(zhì)量控制

一般情況下，斷層破碎帶圍巖巖體空隙較大，自穩(wěn)性差，給整體施工安全帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，在進(jìn)行施工前，需要做好漿液流失防治措施，避免漿液的浪費(fèi)。在具體的注漿過程中，要按照短進(jìn)尺原理推進(jìn)作業(yè)。隧道開挖后，需要在第一時(shí)間進(jìn)行初噴。然后對(duì)小導(dǎo)管漿液原材料的水灰比進(jìn)行合理調(diào)配，一般情況下為1.0左右，水泥-水玻璃雙液漿的拌和體積比例為1∶0.5左右。同時(shí)對(duì)注漿壓力控制在合理范圍之內(nèi)。為了提升注漿效果，需要對(duì)水泥質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，確保其滿足標(biāo)準(zhǔn)的物理力學(xué)指標(biāo)，漿液的流動(dòng)度、粘度等質(zhì)量要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。為了提升水泥-水玻璃雙液漿整體性能，需要適當(dāng)添加活性添加劑。要對(duì)注漿管道的連接進(jìn)行全面檢測(cè)，避免出現(xiàn)堵塞、跑漿等問題。并在現(xiàn)場(chǎng)開展注漿試驗(yàn)，科學(xué)合理的設(shè)置注漿參數(shù)，為注漿施工提供依據(jù)；具體施工過程中，要選擇合適型號(hào)的注漿泵，把漿液輸送到小導(dǎo)管內(nèi)，為了提升注漿效果，可以分兩次或多次進(jìn)行間歇性注漿[5]。第一次注漿時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際需求降低水灰比，提升水玻璃占比，并對(duì)注漿壓力進(jìn)行合理控制，如果較近的孔洞出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，中止注漿；靜置5h之后，進(jìn)行第二次注漿，注漿壓力為2MPa，當(dāng)注漿量低于2L/min時(shí)，中止注漿。在注漿過程中，要對(duì)砼內(nèi)外溫差進(jìn)行合理控制，避免溫差過大引起裂縫問題。結(jié)合注漿過程中的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)漿液濃度進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，確保達(dá)到注漿壓力，提升整體注漿質(zhì)量。在此過程中，要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果注漿作業(yè)對(duì)環(huán)境影響較大，需要優(yōu)化施工方案并開展模擬實(shí)驗(yàn)，獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，保障施工方案的科學(xué)性和可行性。在施工前應(yīng)該做好嚴(yán)格的注漿實(shí)驗(yàn)，保障各項(xiàng)參數(shù)的合理性。溫度是影響混凝土施工質(zhì)量的主要因素，因此，應(yīng)該做好溫度控制，采取有效的保溫或者降溫措施，將內(nèi)外溫差控制在允許范圍之內(nèi)。

3.3 監(jiān)控測(cè)量

在施工過程中，要注重對(duì)拱頂下沉、周邊收斂等環(huán)節(jié)實(shí)施全過程監(jiān)測(cè)，按照監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合理的采取開挖進(jìn)尺，隧道臺(tái)階法施工前必須參照監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)隧道圍巖的沉降數(shù)據(jù)，對(duì)圍巖周邊的收斂，參照這兩個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有序施工，合理的安排進(jìn)度，當(dāng)沉降數(shù)據(jù)加大下沉或周邊收斂加快，停止掌子面施工，盡快完成初期支護(hù)成環(huán)，施工仰拱和二襯混凝土。所以隧道開挖后24h之內(nèi)，在第一時(shí)間實(shí)施埋設(shè)作業(yè)，并初始讀數(shù)。后期結(jié)合監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，以便對(duì)地層的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行及時(shí)了解，對(duì)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，并有效分析危險(xiǎn)程度，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出安全界線，停止掌子面施工，及時(shí)與監(jiān)理、設(shè)計(jì)方聯(lián)系，及時(shí)對(duì)隧道的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可以對(duì)施工方法進(jìn)行針對(duì)性改善，以便強(qiáng)化施工過程中圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，強(qiáng)化支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的牢固性。

3.4 其他注意事項(xiàng)

在高速公路穿越斷層破碎帶施工中，應(yīng)該建立完善的質(zhì)量保證體系，明確不同施工環(huán)節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以便在施工中加以針對(duì)性掌控。在鉆孔作業(yè)前，應(yīng)該確定孔的傾角和外插角等，為了防止在施工中出現(xiàn)混亂狀況，應(yīng)該做好明確的編號(hào)。鉆孔偏斜度是影響注漿質(zhì)量的主要因素，需要借助于測(cè)斜儀實(shí)施全程監(jiān)測(cè)。注漿施工是決定隧道穿越斷層破碎帶施工整體質(zhì)量的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因此，應(yīng)該對(duì)注漿的流量和泵壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)注漿壓力降低或者吸漿量突然增大的情況時(shí)，應(yīng)該及時(shí)分析具體原因，以便采取有效的處理措施。當(dāng)工作面中發(fā)生漏漿問題時(shí)，應(yīng)該及時(shí)封堵；如果是跑漿問題導(dǎo)致的上述情況，則應(yīng)該對(duì)配合比加以重新設(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用間歇注漿的方式，以此改善注漿施工的質(zhì)量。如果存在空洞問題，則應(yīng)該通過水泥漿來(lái)彌補(bǔ)。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，由于斷層破碎帶圍巖較為脆弱、穩(wěn)定性不好，影響高速公路隧道的整體施工質(zhì)量和施工安全。因此，要結(jié)合具體情況對(duì)地質(zhì)條件信息進(jìn)行收集分析，制定科學(xué)的施工技術(shù)，保障施工技術(shù)水平的有效提升，為整體高速公路工程的順利施工奠定基礎(chǔ)。