高速公路膨胀性泥岩隧道施工技术研究

蔡 爽

招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆 400060

前言

现如今，城市化发展进程不断加快，交通工程建设数量以及建设规模均不断增加。在进行高速公路隧道施工中，地质条件会对工程建设的顺利进行产生较大影响。我国为多山地国家，膨胀性泥岩分布范围十分广泛，在进行膨胀泥岩隧道施工中，可能会遇到滑坡以及其他地质灾害问题[1]，对此，必须对膨胀泥岩隧道施工技术要点进行详细探究，保障工程建设的顺利进行，提升工程建设效益。

1 膨胀性泥岩特性分析

泥岩是一种致密的黏土矿物，呈现为厚层状，一般情况下节理发育程度不高。在施工中，若扰动严重，则会造成岩石体积膨胀，强度大幅下降，严重时会发生崩解。泥岩中有沙性夹层，相互交错，节理发育表现不显著，黏结性能较差，爆破后会出现明显的裂缝。在隧道工程施工中，如果地质条件为膨胀性泥岩，则在进行泥岩处理施工中，应该综合考虑大气环境、地下水因素对于隧道施工的影响，注意采用防排水施工技术，加强地质治理，保证隧道施工的安全进行。

2 工程概况

某高速公路隧道工程为曲墙圆拱形结构的断面形式，该隧道工程地质条件为膨胀性泥岩。该隧道工程最大净宽为4.6m，最大净高为6.2m。

3 高速公路膨胀性泥岩隧道施工技术

3.1 光面爆破施工

（1）炮眼直径及不耦合系数

根据地质与围岩条件的特殊性，综合考虑凿岩机性能、钻孔数目、钻孔效率以及单位炸药的消耗量等爆破器材[2]，以及隧道断面和块度的相关要求，保证周边围堰结构为稳定状态的前提下，结合以往的建设经验，在本次爆破施工中，爆破参数确定为：炮眼直径D=42mm，药卷直径d=28mm，不耦合系数r=1.5。

（2）炮眼的深度

全断面一次爆破炮眼深度和隧道开挖断面的宽度密切相关，通常会依据现场的地质条件和技术人员的工作经验进行合理设置，取用L=（0.5～0.7）B，其中B为开挖段面的宽度（B=4.6m）。为加快隧道的掘进速度，同时保证循环班次，依据凿岩台车的配置标准确定炮眼深度为3.0m。

（3）炮眼的数量

依据现场的勘测数据确定本次爆破选用岩石粉状乳化炸药，炸药单耗量q为1.0kg/m3、炸药密度ρ0为0.9g/cm3、炸药爆速度v=3400m/s。

（4）光面爆破炮孔形式

在本次隧道光面爆破施工过程中，可以将炮孔分为三个组成部分，如图1所示，即3段掏槽孔、15段周边孔、5/7/9/13段为辅助孔，另外还有11段底板孔。

图1 炮孔的布置全断面图

3.2 施工通道布置

为了便于隧道工程施工，采用无轨运输施工方式。在左线道床板和线间采用“枕木+沙袋+钢板”铺设的便道作为运输通道。

3.3 超前支护

在施工中，利用12m的R51自进式锚杆与6m的小导管搭建支护结构。相邻管架的环向间距控制在0.8m左右。在地上水发育阶段，自进式锚杆和小导管的水泥浆注入选用水泥浆和玻璃双液[3]，其中该项目使用的水泥浆水灰比控制标准为0.5。

3.4 支护施工

对于膨胀性泥岩隧道施工来说，采用钢结构、网结构、锚的结合支护方式。钢材选用Ⅰ20b工字钢，钢材间距以50cm为宜，对于钢结构，为了避免在进行支护施工中，其发生下沉问题，还需要在其底部设置混凝土垫块结构，除此以外，需利用R51的12m中空锚杆对隧道的拱脚及拱腰处进行处理。

3.5 仰拱施工

仰拱钢端模是按照线路中心进行对称布置的，由六块组成，结构如图2所示。D1块依据仰拱断面设计方案进行拼装，为仰拱模板；D2块依据仰拱填充断面设计方案进行拼装，为仰拱填充模板，模板中需预留出宽度为2cm的环向止水带槽口，通过槽钢背带将上下两层的钢模板连接在一起。在预留槽口的下方安装合页式卡具，使得环网止水带稳固，而止水带的埋深不得大于止水带宽度的50%。D3块依据矮边墙断面设计方案进行拼装，为矮边墙端模。矮边墙侧模拼装材料为塑料模板，一端设置于已完成浇筑混凝土仰拱顶面上，另一端固定于D2块顶部位置，其间需架设支撑结构，该结构由钢筋组成，间隔距离为1m。纵向止水带是通过L75角钢与U形开具进行固定的，角钢的一端固定在已浇筑的混凝土矮边墙上，另一端固定于矮边墙端模D3块上，中间需予以钢筋支撑，间隔距离为2m。通过角钢可确定纵向止水带的埋深、位置和高度符合设计要求，也可作为混凝土浇筑顶面标高控制标准。

图2 仰拱钢端模大样

3.6 二次衬砌

在二次衬砌施工中，首先拆除临时支护，严格遵循自上而下的拆除原则，第一，采用风镐将支护上部结构进行凿除，第二，采用液压破碎头对其下部结构进行凿除。其次，进行基面处理，其工程标准要求必须达到坚实，并没有杂物影响，基面施工工序主要包括注浆施工、开挖施工、基面突出物割除、基面抹平等过程。在回填注浆施工中，为了提升施工效率，可以采用集中注浆施工技术或者系统注浆施工技术，其中，前者指的是应用初支背后预埋回填注浆管回填注浆，而如果在衬砌施工中，局部出现漏水现象，则对于渗漏点，可以采用集中注浆施工方式。注浆施工完成后，即可进行堵漏施工。如果漏水点比较大，则可以采用引管堵塞的方式，对此，需要凿除周围区域，形成一个锥形槽，清洗干净后将引流管置于槽内，并用快硬泥浆封实，进而使得漏水从引流管中流出。对于基面突出物，可以进行割除处理。最后，还需要进行基面抹平。

4 结束语

综上所述，在隧道工程施工中，膨胀泥岩属于不良地质条件，在进行膨胀泥岩隧道工程施工中，必须注意重视仰拱施工，优化隧道工程断面形式，保障隧道仰拱稳定性，在膨胀岩隧道仰拱施工，须严格控制施工用水，加强仰拱底部开挖深度、弧度控制。另外，还应该注意的是，由于膨胀岩隧道仰拱变形的潜伏期较长，因此，隧道工程施工完成后，还应该加强混凝土结构裂缝检查以及排水检查，保障隧道运行安全。