榄板凳隧道洞口施工技术措施

郝钊华

在隧道施工中,洞口围岩一般比较破碎、地质条件差,科学合理的施工方法对隧道的安全进洞以及今后的运营安全都具有至关重要的作用,因此对洞口段的施工要高度重视。在本工程的施工中根据地质及地形情况采取“早进洞、晚出洞”,避免了大挖大刷,在保持边仰坡的稳定下,及时施工洞门,并采取地表注浆对地表次松散土体进行加固,采取大管棚超前支护对洞内进行超前预支护施工,实行了安全进洞。

1 工程概况

榄板凳隧道为云南安楚高速公路第8标段中唯一的隧道,位于云南省楚雄州彩云镇境内,进口里程K91+370,出口里程K91+550,全长180 m。进口30 m、出口45 m为Ⅴ级围岩,隧道在进出口各设计了10 m明洞。隧道平面位于R=506.44 m,Ls=155 m的左转弯曲线上,纵断面位于-2.00%的下坡。

2 地表预加固施工

2.1 施工方法

采用热轧无缝钢管,注浆孔间距通过试验确定为2.4 m,呈梅花形布置。浆液材料采用纯水泥浆,水灰比 0.7∶1,浆液扩散半径为1.5 m,注浆终压控制在2.2 MPa～2.5 MPa。

2.2 施工工艺

1)工艺流程：平整场地→孔位放样→钻孔→清孔→注浆管安放→堵塞注浆孔口间隙→注浆。2)注浆顺序。先灌注边孔,使松散围岩形成一个相对封闭的注浆环境,达到不漏浆、不跑浆,然后逐排向内推进。每排注浆孔中,间隔交替注浆。3)注浆结束。进浆量小于20 L/min～25 L/min,注浆压力逐步提高,达到设计终压后稳定10 min。

3 超前大管棚施工

3.1 施工方法

超前大管棚采用φ 108×6 mm热轧无缝钢管,第一节钢管端加工成尖锥状,钢管节之间采用丝扣连接。管棚环向间距40 cm,钢管沿隧道周边以外插角1°打入围岩。隧道同一断面钢管接头不大于50%,相邻钢管接头至少应错开1 m。长管棚由于施工时方向难以掌握,采取套拱加以固定。同时在管棚中加钢筋笼以增强钢管的抗弯能力。浆液采用水泥砂浆浆液,水灰比为1∶1,浆液终压控制在0.5 MPa～1 MPa。

3.2 施工工艺

施工工艺框图见图1。

1)钻孔时把套管与钻杆同时钻入隧道顶板前端至设计深度。2)钻孔完结后,把套管内孔注水清洗干净后,取出钻杆,套管留在孔内供护孔用。3)把周边有孔眼的钢管插入套管内,钢管用丝扣连接,钢管终端要密封。4)钢管在插进后,才取套管钻进其他孔眼,钢管口端与孔口周壁用水泥密封。5)注浆管用高压把水泥浆液压入钢管内,浆液通过钢管孔眼压注入孔壁的缝隙内,固结附近岩土层,注浆采用先灌注“单”号孔,待1 d～2 d固结后,再灌注“双”号孔的方法。6)在管棚支护下进行隧道开挖,管棚搭接长度不小于1.5 m。

4 明暗交接处的施工(进洞施工)

1)明暗交接处明洞采用明挖法,用挖掘机配合自卸汽车装运渣。2)明洞开挖至距拱顶中心下5.9 m的位置、洞口土方挖到开挖轮廓线以外时根据情况修筑钢筋混凝土套拱,并在套拱内预埋四榀20b工字钢,并在其中布设41个φ 127孔口管,然后根据情况施工大管棚。在管棚施作结束后,依次分层开挖明洞至起拱线标高。3)按设计对洞口段5 m进行开挖。4)暗洞上半断面施工5 m左右后,返回进行明洞下部和暗洞下部的开挖、初期支护。5)最后进行明暗交接处的整体二次衬砌及明洞防水结构、洞顶回填土夯实的施工。明暗交接处二次衬砌采用全液压模板台车,明暗交接处的防水非常重要。暗洞按设计进行防水板的铺挂后留出足够长度伸出暗洞并与明洞防水板粘结牢固,明暗交接处要按设计埋设止水带。明洞的防水要严格按规定进行。 6)暗洞开挖时必须严格按设计进行超前管棚预支护并注浆,在预支护的保护下采用短开挖、强支护的方法施工,严防坍塌冒顶。进洞1 m～2 m内采用刻槽法施工,即在围岩开挖轮廓线上标出工字钢拱架的位置,人工挖成40 cm×40 cm的凹槽,将拱架安装进去,之后采用上弧导预留核心法(即台阶分部开挖法)进行施工,上弧导环形部分人工风镐开挖,边墙及核心土采用挖掘机开挖、装车,自卸汽车运输。初期支护为Ⅰ20型钢钢架,φ 25×5 mm先锚后灌式中空注浆锚杆,挂网喷混凝土支护,复合式衬砌。施工中采用短开挖,强支护,衬砌紧跟、步步为营,稳扎稳打,以策安全。

5 结语

对于洞口段埋深浅,地质条件极差,受降水的影响,洞口易失稳的复杂地形,在施工中为了保证施工安全、经济、顺利进洞,采取了地表预注浆与大管棚超前支护措施对土体进行加固的措施,实践证明采取该措施能达到以下目的：1)提高围岩强度和自稳能力,改善围岩性质;2)维护开挖面稳定,在隧道开挖后初期支护产生作用前支撑临空围岩;3)堵水、止水;4)维护边、仰坡稳定;5)通过改善围岩状况,以提高施工进度及安全性。通过对洞口段软弱、破碎、浅埋围岩采取地表预注浆与大管棚超前支护施工,提前发挥了超前支护的作用,保证了施工的安全性,提高了隧道的长期稳定性,具有显著的经济、社会效益。为今后在软弱破碎围岩中安全进洞提供了依据,使隧道施工技术迈上了一个新的台阶。

[1] 彭立敏,刘小兵.交通隧道工程[M].长沙：中南大学出版社,2005.

[2] 黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 高利平.山岭隧道施工工艺综述[J].山西建筑,2008,34(2)：319-320.