榆神高速神木至店塔段神木1号隧道施工技术浅析

周述林

摘 要:解决了风积沙地层情况下的施工技术难题。结合神木至店塔段的神木1号公路隧道工程,提出了包括超前支护、开挖、初支二衬以及监控量测等方面的施工控制措施,使隧道的围岩变形、地表沉降得到了有效控制。其技术措施可为同类工程所借鉴。

关键词:风积沙施工技术公路隧道控制措施

中图分类号:U459 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0121-01

随着中国经济建设日新月异地发展,现代社会基础工程建设已步入飞速发展的时期,特别是高速公路的建设。中国交通路网中高速公路有着举足轻重的作用,其中公路隧道的修建就不可避免的会遇到。公路隧道特别是有着特殊地质情况的隧道,常常会因为其施工难度高而成为整个标段中的控制工程。许多专家学者已致力于该类问题的研究,如贾宝林[1]就探讨了高速公路隧道施工中主要工序的施工技术,刘尚雨[2]分析了某高速公路双连拱隧道的施工技术并提出了合理的施工方案,乔明灿等[3]结合某公路隧道研究了地表坍陷深层注浆理论并应用于该工程。

笔者结合神木至店塔标段的神木1号公路隧道工程,针对隧道所处复杂地质条件下的施工关键技术进行分析与探讨,提出了合理有效的控制措施,可为类似工程的施工提供指导。

1 工程概况

榆林至神木高速公路神木至店塔段是陕西省规划的“345”高速公路网的重要组成部分,也是榆林市主骨架公路网的重要组成路段。神木1号隧道位于老龙池沟和水磨河之间的山体顶部,最大埋深约为37m,隧道大致呈东北至西南方向展布,横穿沙丘且下穿神锦大道,进口端与老龙池2号大桥相接,出口端与水磨河大桥相接。该隧道为双洞分离式隧道,左线进口里程ZK90+870,出口里程ZK91+360,全长490m;右线进口里程K90+870,出口里程K91+345,全长475m。

隧址区位于沙漠浅丘单元,地表沙丘起伏不平,局部有弃土堆,沙丘中间高两端低。左线进口ZK91+040～+179(139m)、右线进口K91+040～+159(119m)段是弱风化细砂岩,属于Ⅳ级围岩;左线出口ZK91+179～+288(109m)、右线出口K91+159～+239(80m)段是风积沙,属于Ⅵ级围岩。该类地层具有结构松散、颗粒单一、粒径小、粘聚力低、级配不良、压缩性小、透水性强等特征,其抗剪强度相对较低且无自稳力,故施工难度较大。

2 施工重难点

神木1号隧道出口自2009年4月开始施工至今,左线施工72m,右线施工106m,平均月进尺仅10m。施工过程中历经了大型坍方2次,严重变形2次,造成隧道拱部冒顶5处,施工段地表全部开裂。该隧道前后进行方案变更共4次,主要为:

(1)隧道施工时由于实际地质为风积砂层与原设计V级围岩不符,施工中拱部右上侧砂漏引起了坍方冒顶,故对坍方段进行变更设计;

(2)出口段左线ZK91+319.4～+289.4、右线K91+319～+269段,施工揭示其围岩特性与设计有较大出入,故针对风积沙层超前支护、初期支护参数以及开挖方案进行变更设计。

(3)由于受神锦大道路面夯压的影响,隧道出口地表大面积沉陷及开裂,且洞内左线、右线成型初支出现严重变形开裂,致使初支变形、侵限,故针对洞身加固、支护及施工方法进行变更设计。

(4)施工揭示出口段与设计有较大出入,且原施工方案在施工过程中漏沙严重,故针对出口段风积沙层超前支护、初期支护和开挖方法进行变更设计。

3 施工控制措施

在吸取隧道多次塌方的经验教训的基础上,结合隧道长期以来的监控量测情况,听取建设各方熟悉隧道情况的人员的建议,最终制定了一系列施工技术措施以保证隧道的稳定性。主要如下:

3.1 超前支护

采用水平旋喷桩进行超前预支护,即在洞内开挖面的前方,沿隧道开挖轮廓利用水平旋喷机钻孔,再利用高压泵压送旋喷浆液,沙体与浆液混合后凝固的旋喷柱体形成了封闭的帷幕体,可有效防止漏沙。

具体施工参数为:水平旋喷桩布置在隧道开挖线外30cm弧线上、拱部180°范围内。桩径Φ50cm,环向间距35cm,每环66根,每循环长度30m,前后两循环相互搭接3.5m。在旋喷桩内侧增设置Φ57超前注浆导管,导管单根长6m,搭接2m,环向间距30cm,每环73根。

3.2 开挖支护

采用四台阶法开挖。每台阶开挖平均高度应严格控制在2m范围内,每台阶步长应控制在5m以内。同时,以人工配合小型机械开挖,并注意每循环进尺不应大于0.5m,开挖时应预留核心土,且用Φ32自进式中空注浆锚杆加固,以保持掌子面稳定性。

应尽量缩短每循环开挖的时间,辅以I22a型钢拱进行初期支护,取纵向间距为0.5m,并应及时打设Φ57注浆锁脚导管,钢架纵向采用Φ22钢筋联接,其环向间距取1.0m。洞口边仰坡防护和洞内临时支护采用Ф22螺纹钢筋的普通砂浆锚杆,风积砂段则采用φ57注浆导管作为自进式锚杆。

3.3 监控量测

应加强监控量测的频率,加密监控量测的断面,为信息化施工、设计提供可靠的变形数据。本工程主要监测措施如下:

(1)加强岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述等,开挖后及初期支护后应及时布设监测点位,并于每次爆破后进行监测;

(2)加强水平净空位移的测量,每10～50m布设一个监测断面,每断面2～3个测点;

(3)加强拱顶下沉的监测,每10～50m布设一个监测断面,风积砂段适当加密。

除此之外,还应加强锚杆内力及抗拔力、地表下沉、围岩压力、支护间压力、钢支撑内力及裂缝的监测。

4 结语

神木1号隧道位于榆林至神木高速公路的神木至店塔段,由于隧址区特殊的地质条件,导致该隧道施工难度大,曾一度平均月进尺仅有10米。虽然本工程前期在施工时遇到了较大困难,但在积极采取控制措施后,隧道的围岩变形、地表沉降等已得到基本控制,各项监测数据显示其效果较为理想,其技术措施可为同类工程所借鉴。

参考文献

[1]贾宝林.论高速公路隧道工程施工技术探讨[J].科技创新导报,2011(27).

[2]刘尚雨.某高速公路双连拱隧道施工技术[J].重庆建筑,2011(09).

[3]乔明灿,乐金朝,牛向飞.隧道地表坍陷深层注浆理论研究与工程实践[J].铁道建筑,2011(09)