高速公路隧道洞口浅埋段的施工工艺

2023-01-07许佼

四川建材 2022年5期

关键词：洞口间距围岩

许佼

(四川乐汉高速公路有限责任公司，四川乐山 614000)

0 前言

合理使用工艺开展隧道浅埋段施工，对高速公路的稳定性有着决定性的作用。为了确保施工过程中的安全性，以及隧道的总体施工质量，施工时应该选择合适的施工工艺，解决施工现场的各种问题。为此，需要对各种施工技术进行研究，严格开展施工工作。

1 浅埋段常用加固技术

1.1 预注浆施工技术

高速公路工程需要解决周围特殊的地质状况作用，比如围岩缺少稳定性、难以进入洞口的问题，尤其在当地地质条件比较差的情况下，以及受到气候、水文环境的影响，经常出现隧道洞口稳定性难以达到预期目标的情况[1]。为此，需要使用有效的加固技术，确保洞口的稳定性。通过建立拱桥可以提升隧道洞口的强度，进行地表注浆的过程中，可以根据实际情况使用一次性注浆工艺施工，避免出现塌孔等安全隐患。并且，如果施工中发生坍塌，可以将施工计划调整为分段注浆，并且选择水灰比合适的浆液进行注浆工作，一般控制在1∶1的状态。通过实践发现，注浆孔设置为梅花形注浆深度和钻孔深度的一致性更高，所以需要控制注浆孔的形状，提升注浆效果，避免抗拉强度和稳定性受到影响。

1.2 洞口土方刷坡和锚网喷施工技术

通过洞口刷坡施工，能让隧道洞口的稳定性得到明显提升，该方法是通过在合适的时间内完成施工工作可以确保良好的施工效果。实际施工中，需要先做好仰坡放线工作，之后设置截水沟，有效控制坡顶给水问题，也可以对洞口被雨水冲刷的问题进行有效控制[2]。做好施工前的准备工作后，必须根据图纸和其他标准开展施工，比如根据要求使用大型挖掘机进行操作，开挖的同时还要在现场采取有效的防护措施，保证挖掘过程中结构的稳定，确保人员安全。进行软石打眼工作的过程中，一般使用人工打眼和机械打眼结合的方式，在施工过程中不仅要考虑打眼效果，而且要避免影响现场土石的稳定，以及结合施工状况开展施工工作。施工中需要对坡度做好调查，然后根据坡度的变化情况分级进行施工。由于施工过程中出现暴露围岩将会影响仰坡的开挖，所以可以使用封闭处理方式，有效控制施工过程，以确保顺利开展施工工作。一般在处理时，都会使用锚网喷体系进行处理，要保证疏水孔并做好封闭钻孔工作，以便可以保证施工时能满足现场条件和行业标准要求。

1.3 预支护施工技术

经过施工和实践，目前在支护技术上已经形成了比较完成的施工体系，对保证施工的正常进行具有良好的作用。比如目前常用的超前小导管预支护措施就是工程施工中的重要技术，在隧道洞口位置，通过使用小导管进行注浆工作，以及使用钢拱架配合展开施工工作。封闭工作结束后的修整中，会在随洞口位置搭设钢拱架，保证隧洞稳定性[3]。安装钢拱架时，需要对拱架和洞口之间的距离进行严格控制，并做好计算工作，保证安装后洞口的稳固性。在一些工程中，如果超前小导管技术运用不合理容易发生溢浆，并在地表的孔隙处突出。为此，需要在施工之前严格进行现场的测量和调查工作，要根据调查结果确定如何进行轮廓线的防线，还可以使用大管棚注浆和超前小导管结合使用，有效加固洞口。浇筑混凝土的过程中，也可以使用钢支撑和导向管进行包裹的方法做好防护，利用导向墙提升支撑洞口的稳定性。

2 高速公路隧道洞口浅埋开挖施工工艺

2.1 预留核心土台阶法

该方法的特点在于施工空间相对较大，初期支护要求低，施工中必须根据要求采取严格的施工工艺控制。首先进行上部弧形导坑的挖掘工作，施工需要在拱部超前支护完成以后进行，对上部弧形导坑使用环向开挖时，需要注意保留核心土，开挖时长度一般为3～5 m，宽度控制到隧道宽度的1/3。开挖初期使用的支护钢架最大间距要控制在1 m以内，每个部分完成开挖工作后要马上喷射混凝土，混凝土厚度为3～5 cm。在左右侧台中台阶开挖的工作中，结合初期支护情况，需要明确挖进尺寸，并且挖进尺寸需要控制在1 m以内，开挖使用喷锚支护，在完成一部分开挖之后要马上喷射混凝土，之后焊接拱脚和钢架，再进行混凝土的复喷工作，直到达到设计的厚度。施工中，左右两个台阶一般需要错开2～3 m，为确保开挖过程中的稳定性，可以在紧贴钢架的两侧设置锁脚锚杆。开挖隧道底部时，应采取循环开挖的方式，并在开挖过程中做好支护工作。

2.2 双侧壁导坑法

该方法的特点在于开挖工作中对围岩的扰动比较少，能充分利用围岩的承载力，也能在开挖过程中保持围岩的稳定性，避免由于流变导致施工的风险。该方法需要采取导坑超前支护策略，为此应进行现场勘测，了解围岩的实际状况确定支护方案和施工方案。一般会使用无缝细小导管，外插角为5°～10°，然后向其中注入水泥浆。侧壁导坑的开挖中，针对侧壁导坑可以使用微台阶进行开挖，使用小型挖掘机装碴，台阶开挖过程中，高度需要控制在2 m左右，完成开挖后对现场进行爆破。中央部分的开挖也要使用超前支护，同样向其中注入水泥浆，开挖时要根据实际情况选择钻眼作业方式，完成钻眼后对弱点实施爆破。根据施工情况和进度控制需要拆除壁墙，即拆除初期的临时支撑和支护结构，保障隧道结构的安全性，拆除临时支撑之前应检查封闭是否完成、确定结构的整体强度已经达到安全条件，然后才能进行拆除工作。拆除的顺序为先导壁坑墙混凝土，然后切割导坑壁墙工字钢。

3 工程实例分析

3.1 工程案例

某工程采取双洞分离方式设计高速公路隧道，两个隧道的间距为19.7 m，左线路场6 422 m、右线路场6 652 m，在隧道开挖过程中，存在比较大的断面区域。在隧道洞口部分以薄层和残坡类型的黏性土层，以及较厚的强风化形花岗岩闪长掩体为主，洞口位置为2～24 m。工程的隧道地区，山体结构存在多条岩性接触带，以及两条节理裂隙带和两条断层，隧道洞口岩石结构以全风化层和强风化层为主，当地的高丘陵和中低高度山区受到侵蚀比较严重，所以岩体很容易破碎，以镶嵌碎裂结构形式为主。

3.2 施工方案和工艺流程

本工程中，对明洞段采取明挖的方式完成对拱部的挖掘，对墙部使用暗挖的方式，对于地表排水和边仰坡位置需要进行防护处理工作，针对洞口段区域，还使用套拱和钢筋进行支撑，以及使用50 m场的超前大关棚进行注浆工作。挖洞之后在使用超前小导管进行注浆操作。洞身的开挖工作中，使用中隔壁法进行挖掘工作，并在开挖中对拱墙的钢架进行封闭，在现场构建环形支护，并控制间距为0.5 m[4]。对边墙专门设置了锚杆配合钢筋网喷混凝土进行知乎，混凝土厚度控制在0.25 m，防水和衬使用原设计方案进行施工。洞口段施工需要进行地表层排水和加固，进行明洞的开挖和支护工作，并进行环向开挖，挂网处理和喷射混凝土，完成对拱部钢架的安装和支护复喷，进行核心土开挖、中槽开挖等工作。

4 高速公路隧道洞口浅埋段的施工工艺要点

4.1 地表排水与边仰坡防护工艺要求

在洞顶的仰坡施工和边坡两侧的施工，需要设置混凝土截水沟和急流槽等设施，并在沟底进行抹浆处理，防止出现降水时对隧道边仰坡进行冲刷导致地表水进入到地层内[5]。边仰坡位置的防护处理中，要使用锚喷网进行仰坡的加固处理。锚杆使用直径42 mm的注浆小导管，长度5 m，间距为1.5 m×1.5 m，采用梅花形进行布置，和岩层的走向呈垂直状态在围岩中进行安设。钢筋网的使用过程中，以φ6.5钢筋网为主，网格尺寸为25 cm×25 cm，施工过程中需要根据5 m×5 m进行网片的加工工作，以及对钢筋通过点焊进行连接，控制两片钢筋网在搭接过程中间距超过25 cm。喷射混凝土的过程中，要使用湿喷机完成混凝土喷浆工作，喷浆的总厚度为10 cm。

4.2 超前支护工艺要求

超前支护主要在洞口段拱部位置，使用洞口关鹏和超前小导管加固，提升支护稳定性。大棚施工工作中，使用C25型号混凝土套拱作为管棚的导向墙，在套拱中使用三榀18号工字钢进行埋设工作，然后进行管棚和钢管的整体焊接工作。在拱部进行40 m环长的大管棚设置，控制环向夹角为145°[6]。对于场馆彭仲使用φ108的6 mm壁厚热轧无缝类型钢管，保持环向间距控制在0.5 m，钢管轴线和衬砌的外缘线位置要保持1°～3°的夹角，使用钢花管加工工艺加工管棚管，注浆孔需要有15 mm孔径，控制间距在20 cm左右，然后使用梅花形进行布置，之后在关内使用0.5∶1水泥浆浆液注浆，注浆过程中洞顶得150°φ50 mm超前小导管设置，保证环向间距超过50 cm，而且需要保证纵向达到2.8 m的间距，对于前部进行注浆时，注浆孔需要达到8 mm直径，而且要保证孔间间距在15 cm以上，同样使用梅花形布置。

4.3 洞身开挖工艺要求

隧道开挖的工作中，本工程使用重壁法进行开挖工作，使用从左到右的顺序进行导坑的施工开挖工作，对两侧导坑都采用两步台阶法。施工采取机械和人工结合的方式，其中机械发挥主要作用，对中壁的开挖中，需要在初期支护之后才能继续进行后续的开挖工作。如果地质环境比较差，在台阶的底部，要设置仰拱或者钢架，对不同部分进行开挖时，要保证周边轮廓圆顺。混凝土喷射工作需要先完成先开挖一侧，经过喷射处理使其满足强度要求之后再对另一侧进行喷射处理，左右两侧开挖需要保持15 m的纵向间距。

4.4 初期支护工艺要求

完成洞身的开挖后，要对初层进行4 cm的混凝土喷射，从而进行封闭处理，降低围岩周边的变形。然后，通过φ25正反循环性中控注浆锚杆进行泥沙注浆工作，锚杆需要垂直于围岩，并在注浆工作结束后进行锚垫板的安装。在双层钢筋网的安装中，钢筋网应该根据预先设置好的规格进行制作。

4.5 监控量测

由于施工过程中可能出现沉降问题，所以需要进行拱顶下沉量的测量。每隔2～5 m设置一个地表下沉点，每个断面要设置7～11个下沉淀点。所有的下沉点使用相同的频率进行测量，并且统计测量数据，分析变化趋势，如果发现问题及时处理。

4.6 防排水

防排水的工作中，隧道主要通过复合型实施衬砌处理，对于初支混凝土喷射对岩面的裂隙进行封闭，对于二衬的模筑使用防渗混凝土达到防渗效果[7]。同时，对于初期支护和二次衬砌之间，可以设置复合型防水层，疏排工作中，初支和二衬间需要沿着隧道进行单壁波纹管环向设置，隧道两侧的墙底位置需要采用双璧打孔工艺，纵向贯穿到全隧道，而且环向排水管和墙底位置的两侧位置是需要纵向进行排水管的连通，然后通过横向排水管将水引导两侧排水管或者中央排水管内，同时向洞外排放，对于路面给水，可以通过路缘排水沟向洞外排放。