浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工技术研究

2022-09-13易代红

交通世界 2022年24期

易代红

（长沙市公路桥梁建设有限责任公司，湖南长沙 410000）

0 引言

隧道施工项目的围岩条件及地层偏压作用是造成变形和坍塌的关键要素，因此，当隧道处于严重偏压状态时，要采取适当的加固处理技术，避免病害问题和失稳问题造成的影响，发挥注浆预加固技术优势，实现经济效益和安全效益的和谐统一。1工程概述

某隧道位于某县中西村附近，隧道东北侧是水库，隧道洞口距离中西村约1.2km，隧道口地表冲沟切割严重，洞口段浅埋偏压较为严重，属于第四系残坡积层内，岩层节理发育且地下水较为丰富，乡村间均为有机耕路通行状态，隧道进出口的进场条件较差，加之隧道出口路线和山体呈现斜交状态，使整体隧道出现了浅埋偏压情况。

2 浅埋偏压隧道进洞结构设计

结合现场地形条件以及交通情况，由于切场狭窄且通行难度较大，综合考量施工现场布置和施工安全，选择出口进洞应用模式，将对应的田间小路直接扩建为施工便道，并且依据整体情况完成进洞方案。设计人员要严格依据设计要求落实具体工作，加之明洞段覆盖层较薄，所以不能进行卸载拱处理。如果利用明挖施工的方式，半明半暗段斜交进洞存在较大偏压，因此，为从根本上减少边坡开挖超高等问题，选取暗挖进洞的方式，从而一定程度上提高施工项目的安全性和进洞的稳定性。为此，依据具体情况，按照标准化工序（见图1）落实相应作业，有效改善环境问题，为隧道运行提供保障。

图1 工序示意图

3 浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工技术内容

为维持浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工的质量水平，应落实合理化施工管理，确保施工技术内容能够依据施工标准流程有序开展，严格落实全寿命周期监督管理方针，避免施工不当造成的安全隐患，维持施工效果，为隧道施工项目全面发展奠定坚实基础。

3.1 测量放样

在浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工过程中，为维持后续施工流程的规范性，应从测量放样工作入手，按照标准化流程进行放样分析，并实时记录相关操作结果，以维持施工效能。与此同时，在放样工作结束后要对放样情况进行集中的复核分析，如果复核结果不合格则需要重新进行测量处理，直到满足设计标准和放样要求才能投入施工。

3.2 仰坡截水沟开挖作业

明洞仰坡位置开挖3～5m处设置截水沟，采取M7.5号浆砌，依据整体工程项目施工放样的线形要求和结构，集中清理地表的树木和多余植被。并且，设置现场截水沟过程中，要依据实际地形对具体工艺内容进行调控。在截水沟的水排向隧道两侧时，要设置对应的自然沟。基坑开挖作业中，机械开挖为主，人工铁镐开挖为辅，开挖后获得的土石方集中在安全地段存放，避免随挖随倒等问题对周围环境产生的影响。此外，截水沟的外侧要进行边坡修复处理，确保坡面汇水直接进入截水沟内，相应的石料则采取基坑开挖后获取的石料，严禁使用风化石。在石料尺寸控制工作中，要保证石料厚度小于15cm，选定石料运输路线后完成石料运送，也要尽量规避在陡坡位置运输石料造成安全事故。

3.3 边坡、仰坡开挖

施工中，测量组成员要先对洞口控制桩点进行复核分析，在保证相应尺寸结构满足标准后，完成边坡、仰坡开挖放样。

（1）边坡施工操作要严格依据设计方案有序进行，仰坡应尽量避免对原地表植被产生的影响，保留坡面的稳定结构层，刷方则尽量少刷或不刷，有效规避刷方操作结束后造成的滑动面。值得一提的是，也要关注潜在滑动面结构，避免雨水侵蚀产生的滑坡等地质灾害。

（2）边坡仰坡开挖处理工艺中，利用机械刷坡，如果遭遇石层，则利用浅眼松动爆破开挖技术，减少对围岩结构产生的扰动作用，也能最大限度地保证半明半暗段隧道围岩的稳定性。

（3）在边坡开挖作业开始前，要组织人员进行坡面危石的处理工作，对开挖轮廓以外的区域进行轨排防护处理，避免危石坍塌。相关参数见表1。

表1 边仰坡参数

3.4 边坡、仰坡防护

在边坡、仰坡开挖作业的基础上，要结合施工设计要求和钢管桩注浆预加固标准，确保防护处理工作落实到位，有效维持半明半暗段围岩结构的应用水平，减少不稳定因素对其后续应用产生的影响。防护工作要秉持边开挖边防护的处理原则，主要选取边坡防护单体构件，沿着纵向完成强筋处理，并且在内壁设置径向环形肋，从而有效维持边坡、仰坡开挖工作的稳定性。

3.5 偏压外边墙开挖、混凝土浇筑

选取钢管桩注浆预加固处理模式，是在明暗洞交界外坡面完成加固处理。利用22mm药卷锚杆，间距控制在150cm×150cm，整体防护范围是刷坡线以上9m范围内，采取垂直坡面打入处理，配合钢筋网结构，有效维持稳定性。

（1）开挖。基坑开挖时尽量减少大面积刷坡开挖操作，利用沿着隧道中线方向的方式开展相应工作。主要借助留核心土弧形导坑的方式完成进洞，中洞拱部核心土开挖结束后，进行初喷混凝土，完成4cm封闭围岩，架设钢拱架，确保钢拱架和半明半暗段双侧壁导坑边墙钢筋结构相对应。

（2）浇筑。在完成基础浇筑后，进行二次浇筑，到达大跨线位置，最后一次浇筑直接浇筑到顶面结构。为维持浇筑整体效果，每层施工缝位置都要进行混凝土的凿毛处理，增加连接筋，从而维持整体效果。需要注意的是，出于对基础混凝土浇筑质量的要求，避免采用满灌浇筑的方式完成基础浇筑，并且，挡墙结构和围岩结构要适当关模分离，最大程度地减少暗挖操作对外边墙混凝土产生的扰动作用，提升结构稳定性。

（3）验收加固效果，要联合设计部门、监理部门进行加固效果的验收管理，确保实时性加固操作后的效果能满足浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工的基本需求。

（4）地面砂浆锚杆加固。从纵向、深度和宽度等方面分析加固的实际效果，确保砂浆锚杆加固处理的合理性，发挥加固处理技术的优势作用。采用φ16～22的钢筋，间距控制在100～200cm，插入锚杆后填充M20水泥砂浆，完成集中加固处理。

首先，加固宽度，利用破裂面法完成计算后，加固宽度为10m。

其次，纵向加固范围要依据浅埋偏压段的长度以及加固埋深进行确定。

最后，加固深度为3～10m。并且，拱部加固深度到隧道开挖轮廓线外50cm的位置，两侧的加固深度则要与隧道两侧破裂面相关联，向下延伸1.5～2.0m。

此外，要配合超前支护单元、初期支护等工序，按照标准化流程和质量验收机制进行集中管理，维持施工效果的同时，避免工序不到位造成的安全隐患。

（5）完成衬砌施工作业，在浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工作业中，为维持整体施工效果，应整合具体施工单元，保证施工作业处理效果的最优化，并在仰拱施工结束后实现对应的加固处理，严格控制衬砌施工。针对严重偏压和浅埋隧道围岩结构，其内应力较高且变形量较大，此时，衬砌施工的时间和应用方案技术模式非常关键，要整合具体技术方案和设计内容，保证施工效果满足预期。如果过早开展衬砌施工处理，就会出现围岩应力释放不足造成的衬砌结构失衡现象，如果衬砌施工不足，就会出现围岩变形较大引发的结构失稳现象。因此，要结合施工现场的实际情况和理论设计标准，保证围岩变形缓慢后及时开展对应的施工内容，维持衬砌施工的最优效果。

此外，在评估具体时间的过程中，可以根据围岩变形速率的曲线情况，在曲线中趋于平缓的拐点位置完成衬砌施工，确保能及时依据现场监管信息落实可控性处理，保证衬砌效率能贴合浅埋偏压隧道进洞钢管桩注浆预加固施工的具体标准。通常，衬砌施工均采取封闭整体式台车施工处理机制。

3.6 洞口区域混凝土套拱和长管棚超前支护

在明洞段边墙基础混凝土浇筑工序结束后，要结合实际施工情况和状态完成套拱施工处理，主要应用3榀I20a工字钢混凝土套拱结构，间距控制在80cm左右，长管棚长度为32m。此外，套拱脱模在混凝土浇筑后的8h开始，一般是先完成外模的脱除，内模在混凝土基础强度满足设计强度70%后进行拆除。由于拆模的时间较长，应选取不脱内模直接完成钻孔处理的操作模式，也能减少对混凝土结构的损伤。选择自上而下脱模处理，在脱模作业前要禁止通行，避免承载模板、支架以及行人等荷载。

此外，要结合实际设计工序和标准安装长管棚结构，扫孔处理有效清除孔内的碎渣杂质，保证钢管顶入的规范性和科学性。并且，在安装处理工序中遇到阻力增加时，可使用钻机顶进处理的方式，若是顶进较为困难，则利用锤击钢管等方式扭转钢管，保证顶进效果。采取单液泵注浆处理，水泥浆注浆作业开始前，钢管中要安装导气管，并且保证浆液注满，注浆的压力要控制在0.5～1.0MPa之间，配合定量注浆分析机制，有效控制注浆量，配合奇数钢管和偶数钢管间隔注浆的操作模式，最大程度地提高整体注浆加固处理的水平和安全性。

3.7 监控量测方案

施工部门要联合监理部门组织专业人员开展实时性量测分析，并且及时完成数据的分析处理，配合半明半暗段施工监控量测分析数据，全面分析问题并落实相应的控制机制，每天要进行两次以上的量测。需要注意的是，针对量测结果中变化较大的点要增设量测的频率，并及时反馈到施工现场，依据监测反馈信息及时调整支护方案，保证施工的整体安全性和质量水平。此外，在接近预留变形量时，应结合工程项目的实际情况完成强化支护处理，依据拱顶下沉以及洞内收敛值、速度等判定偏压段隧道施工是否处于安全的运行环境内，利用对应的控制措施，确保整体施工效果满足预期。