浅析四联河地面坍塌隐患治理工程中的隧洞施工

沈双宇

摘 要：文章结合四联河地面坍塌隐患的治理工程，详细阐述了工程中的隧洞施工方案和方法，通过隧洞的施工，有效解决了四联河的安全隐患，值得同行借鉴，同时也旨在引起对隧洞施工方法的重视和深入研究，推进隧洞施工方法及技术的不断持续革新和发展。

关键词：四联河治理工程；隧洞；施工方案和方法

中图分类号：U455 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0070-02

1 四联河的现状

四联河位于广东省深圳市龙岗区横岗街道，是梧桐山河的一级支流。四联河现状暗涵全线存在安全隐患，其中近四公里隐患严重，功能性缺陷多达153处，结构性缺陷多达480处。鉴于四联河暗涵段隐患的严重性，需要采用建设隧洞的施工方案对该段河道进行整治。本工程隧洞段总长为475.63m，其中地基属于V级围岩的约172.53m，其他段均为IV级围岩。

2 V级围岩隧洞施工方案

2.1 施工详情

V级围岩隧洞有两段，长度约为172.53m，围岩稳定性较差，考虑到施工路段周边有大型的工业厂区，来往重型卡车较多，因此在隧洞开挖前首先采用双层Φ42超前小导管支护，布设范围为拱顶180°，环向间距是0.3m，纵向间距是1m，单根管长为4m。然后开挖洞室，单次开挖深度为0.5m，开挖完成后采用锚杆喷射C30混凝土、钢拱架、钢支撑和钢插板组合进行初期支护，锚喷混凝土厚度为120mm，配置钢筋网，锚杆直径为20，环向间距小于1m，纵向间距为1.5m，按梅花桩型布置。钢拱架采用20b#工字钢加工而成，腰部与脚部设置3m长Φ22的锁脚锚杆固定，设置仰拱。每榀钢拱架的距离为0.5m，钢拱架之间用Φ22连接筋固定，环向间距为1m。在拱顶180°的钢拱架与锚喷砼之间插入15mm厚钢板，防止流沙、流土情况的发生，保持围岩的稳定。为了保证施工安全，钢拱架架设完成后增加竖向中隔支撑和横向中隔支撑。二次衬砌为C30钢筋砼，厚度为600～700mm，隧洞洞顶布置回填灌浆孔。

2.2 V级围岩段隧道每循环进尺工序

双层超前小导管注浆支护→土石方开挖→初喷砼封闭→安装系统锚杆、挂网→支立型钢架→插钢板→架设竖向、横向中隔支撑→复喷砼→监控量测，浇筑仰拱及填充砼→铺设防水层→绑扎拱墙钢筋→台车就位→浇筑拱墙砼。

3 IV级围岩隧洞施工方案

3.1 施工详情

IV级围岩隧洞长度约为303.10m，为弱风化粉砂岩，稳定性一般，隧洞开挖前首先采用Φ42超前小导管支护，布设范围为拱顶180°，环向间距是0.4m，纵向间距是2m，单根管长为3m。然后开挖洞室，单次开挖深度为0.5m，开挖完成后采用锚杆喷射C30混凝土与钢拱架组合进行初期支护，锚喷混凝土厚度为100mm，配置钢筋网，锚杆直径为20，环向间距小于1m，纵向间距为0.8m，按梅花桩型布置。钢拱架采用18#工字钢加工而成，腰部与脚部设置3m长Φ22的锁脚锚杆固定。每榀钢拱架的距离为0.5m，钢拱架之间Φ22连接筋固定，环向间距为1m。二次衬砌为C30钢筋砼，厚度为550～600mm，隧洞洞顶布置回填灌浆孔。

3.2 IV级围岩段隧道每循环进尺工序

超前小导管注浆支护→土石方开挖→初喷砼封闭→安装系统锚杆、挂网→支立型钢架→复喷砼→监控量测，浇筑仰拱及填充砼→铺设防水层→绑扎拱墙钢筋→台车就位→浇筑拱墙砼。

4 隧洞施工中的袖阀管注浆施工工艺

隧洞施工中其中一种袖阀管注浆工法，由法国一家灌浆公司Soletanche首创，该工法有灌浆效果好等许多优点，在国外已被广泛采用。但是，我国目前对该工法的研究及应用还处于了解阶段，需要加强研究和推广应用。

4.1 工法优点

与其他注浆方法不同，袖阀管注浆工法有以下优点：

4.1.1 通常应用于50m以内的地表注浆，或应用于隧道内的水平注浆。

4.1.2 可以实现分段及反复注浆的目的：上下各配1个阻塞器，把浆液限定在注浆区域的任意一段范围内实施灌浆。袖阀管壁光滑，阻塞器可根据施工需要，在注浆区域内自由移动对某一段反复注浆。

4.1.3 注浆前，无需建设比较厚的砼止浆墙，注浆压力较大时，极小可能会发生串浆和冒浆的问题。

4.1.4 根据不同的地层特点，在一根注浆管内可选用不同的注浆参数和使用不同的注浆材料进行施工。

4.1.5 可采用平行作业方式进行钻孔和注浆，提高工作效率。受到注浆管材质的限制，进行平行钻注作业时，注浆孔与钻孔之间的间隔距离通常应大于6m，否则在注浆压力作用下，可能会引起注浆管变形，甚至报废。

4.2 注浆机具

4.2.1 钻孔机械通常选用300型工程地质钻机，采用垂直钻孔作业方式时，需要配备套管护壁，或者采用水平钻孔作业方式时，采用跟管钻机及φ108mm套管进行钻孔。

4.2.2 注浆机械通常选用HFV5D、KBY50/70型双液工程注浆泵，同时需要选用高压制浆设備以及注浆管路系统。

4.2.3 制浆机械通常选用砂浆或卧式搅拌机械。

4.2.4 注浆管通常选用硬质塑料管，常用规格是内径56mm、外径68mm，每节长333mm。有A、B两种注浆管，其中B种注浆管比较常用。它上面有φ8mm溢浆孔，由具有4.5MPa抗爆破压力的橡胶套紧紧地套着溢浆孔，在进行注浆时，通过溢浆孔浆液进入地层，同时对地层中的颗粒和水起到一个封闭阻挡的作用，实现单向注浆的效果。

4.2.5 注浆花管通常由焊接钢管（φ22mm）加工而成，每节长度为0.5～1m，在管的四周有12～18个φ8mm泄浆孔，均匀分布。在花管两端分别加上3～4个橡胶皮碗状的阻浆塞。endprint

4.2.6 注浆心管也由焊接钢管（φ22mm）加工而成，每节长度为2m，通过丝扣与注浆花管连接在一起，主要对浆液进行输送。

4.3 注浆材料

洞外地表注浆采用超细水泥水玻璃双液浆，超细水泥水玻璃双液浆简称MCS浆：W：MC=2：1，MC：S=1：1，水玻璃浓度为35Be'。

4.4 袖阀注浆施工

4.4.1 施工准备

（1）施工放样：在施工前，测量工程师把隧洞导线引到地表注浆的位置，先对隧洞中线进行测设，然后按照中线的放样，对注浆位置边线和隧洞边线进行测设，按施工实际需要对注浆宽度进行放样。（2）原地面整平：用挖掘机配合推土机整平场地，确保施工机械安放平稳。（3）按设计图测设布孔：地表注浆布置排距×纵距=45cm×45cm，梅花型布置。测设前，按设计注浆里程范围画出注浆孔布置图，测量放点，并打入木桩标记。

4.4.2 机械就位。按照测量放样的点位布置钻孔机械，机械安放平稳、不移动，机座安置水平，保证钻杆垂直，确保施工安全。

4.4.3 压注浆施工。隧洞地表注浆方式采用分段注浆，根据地质情况，钻孔注浆采用袖阀管注浆，控制注浆压力防止地表隆起。施工时，需要结合施工现场的地质试验确定实际施工时采用的注浆形式，注浆段长度，注浆压力，注浆时间以及注浆浆液配合比等。

（1）注浆顺序。注浆时应先两边后中间进行隔孔间注。在钻孔时，必须准确控制钻机方向，如出现钻孔偏差时，应立即采取纠偏措施。（2）注浆结束标准。当注浆压力逐渐升高并达到设计终压时，再继续注浆约30分钟就可以结束注浆。那时候的进浆量一般在30L/min以下，与设计注入量大致接近。

4.5 質量检验

4.5.1 综合分析进行注浆时的各种资料，主要检查注浆量变化以及注浆压力是否满足要求，是否合理。同时，确保土体承载力强度值在加固后应不小于500kPa。要求加固后的土体渗透系数小于1×10-4cm/s。

4.5.2 每10～15m设一检查孔，检查孔采用取芯检验，分析地质情况。观察浆液充填效果，并检查测量孔内涌水量。通过检查孔对地质测渗透系数实施压水试验，应按规定回填检查孔。再通过其他物探等方法，对注浆效果进行辅助检查。当发现注浆效果不佳时，补注浆。

4.5.3 对于较长的隧洞，应在施工洞口分别安装两台20kW轴流风机，在洞内安装柔性风管，利用压入式通风方式，确保隧洞内保持空气畅通，有效保障施工人员的健康。

4.5.4 对于在地下水位以下的隧洞，开挖隧洞时，其初衬水流量一般比较大，应及时选用盲沟导流以及机械排水相结合的方式，避免围岩受到积水的浸泡造成坍塌，保障了施工安全；同时，为了预防地下水在洞内地表积存甚至形成径流，通常把洞内的积水和地下水通过纵横向的盲沟导向集水井，然后再用水泵排出隧洞外。隧洞竣工后，应将集水井逐个用混凝土封闭。

5 结束语

通过对隧洞施工方案及主要施工方法的细致深入分析，隧洞的施工环节及方法层出不穷，需要设计人员及施工人员的认真分析和周详施工才能确保隧洞施工方案的成功实施。

参考文献：

[1]深圳市广汇源水利勘测设计有限公司.四联河地面坍塌隐患治理及水环境综合整治工程初步设计报告[R].2014.endprint