秦进军
中铁隧道集团一处有限公司 重庆市 404100
摘要：为了确保高速公路隧道的质量、安全、进度、环保、效益等，必须要选择合理的隧道施工技术方案组织浅埋偏压破碎地段隧道的施工。本文即结合具体工程概况详细阐述了高速公路浅埋偏压连拱隧道的施工技术要点。
关键词：高速公路；浅埋偏压；连拱隧道；注浆加固；大管棚
一、工程概况
某隧道为连拱隧道，长 285m，最大埋深约 36m；隧道平面线形位于半径为 1300m 的圆曲线上，隧道纵坡为 3%的上坡；该隧道围岩级别为 V-IV，围岩破碎严重，围岩整体稳固性较差。该隧道当中需要地表注浆段长度为 15 米，需要主意的是该隧道埋深较浅（进口端最浅埋置深度为 0m；出口端最浅埋置深度为 3.1m），且偏压严重，隧道进、出口处洞顶出露地表，围岩为强至中风化白云岩，岩体节理裂隙很发育，岩体破碎，呈碎裂结构。隧道进口端物探揭示有低阻异常带，位于 K1+325 隧道顶板、底板附近，推测为岩溶发育区，隧道开挖至该段遇溶洞易发生突泥涌水。该隧道属于典型浅埋偏压隧道。
二、高速公路浅埋偏压连拱隧道的施工技术
（一）地表注浆加固技术
1、地表注浆加固技术原理
地表注浆加固即是利用压力作用，将水泥浆液通过钻孔注入到破碎的岩石孔隙当中，注浆完成后通过对破碎围岩的挤压来使破碎围岩紧密的连接在一起，当水泥浆液固化，就将破碎的围岩粘连到一起，从而使其变成一个整体，达到加固松散围岩刚度的目的。在实际工作当中，根据不同的施工情况其注浆加固技术的范围及其程度也有所不同。影响围岩注浆范围及其程度的原因主要有围岩地质孔隙度、围岩注浆压力和施工方法影响等。通常情况下，注浆加固帷幕的大小与隧道开挖宽度成正比例，其比例为：注浆加固帷幕半径：隧道开挖半径 =3：1。
2、具体实施情况
根据隧道设计图、施工技术规范、实际情况等的分析，其主要施工情况如下：
钢管注浆采用水泥浆，注浆采用分段注浆，施工前首先应进行钻孔和注浆试验，并根据试验情况优化和调整地表注加固有关参数；地表注浆按固结钢管周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于 0.7δ（δ为相邻两根钢管的中心距离）；
注浆范围：长15米、宽16米；
注浆孔间距：1.2×1.2 米；
注浆孔分布；梅花状；
注浆导管规格：注浆管采用 φ50 壁厚 4mm 热扎钢管，钢管周边设注浆孔，注浆孔按间距 30cm 梅花形布设；
水泥浆水灰比：1：1；
注浆压力：初压 0.5～1.0MPa、终压 2.0MPa；
注浆量按地层填充率：5%。
注浆实施方法：在对围岩进行注浆时，水泥浆会通过注浆导管之后再经过注浆孔进入到岩层之中，注入完成后经过压力使破碎岩石之间更加紧密，待到水泥浆固结之后，就能够实现对破碎岩层的固定作用，从而提高岩层的物力性能即整体稳定性。
（二）导向墙施工
1、导向墙开挖
由于该工程隧道出口导向墙处围岩属于强风化围岩，自稳能力较差，开挖过程中，要尽量保留核心土不受破环，以维持洞口山体稳定和下步采用台阶等方法进洞时利于形成开挖工作面；为确保导向墙墙趾地基必须有足够的承载力，在导向墙墙趾底部施做C20混凝土底座，在混凝土底座上预埋M24×60螺栓/螺母，以便固定型钢钢架。
2、模板施工
导向墙内模采用厚度为5cm的木板及自制I20型钢钢架。施工时，首先进行测量放线，确定型钢钢架的位置，按照放线的结果将提前加工完成的型钢钢架拼装完成，各榀型钢钢架之间以φ80钢管进行纵向连接，间距50cm，型钢钢架底脚支撑与核心土上，将5cm木板铺设于型钢钢架上。外模采用厚度为5cm的木板，以Φ22的钢筋为拉杆，固定在导向墙内I18工字钢上，最后安装边模。
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3、混凝土施工
混凝土施工的技术要点如下：
第一、施工前先在导向钢管内填充粘土，防止施工时混凝土堵塞导向管，增加钻进难度。
第二、混凝土采用拌和站集中拌制，混凝土运输车输送。
第三、施工时采用插入式振捣器进行振捣，振捣时振动棒不得触及导向钢管。
第四、凝土施工完成4天后拆模，拆模后常温下洒水养护不得少于7天。
（三）大管棚施工
大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。
1、搭钻孔平台安装钻机
（1）钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由2台钻机由高孔位向低孔位进行。
（2）平台支撑于稳固的地基上，脚手架连接牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。
（3）钻机定位：钻机要与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
2、钻孔
（1）为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ127mm。
（2）岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。
（3）钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
（4）钻进过程中经常用全站仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。
（5）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
（6）认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。
3、清孔验孔
（1）用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
（2）用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用全站仪、钢尺等检测孔深、倾角、外插角。
4、安装管棚钢管
（1）钢管在专用的管床上加工好丝扣，钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距188mm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm。为了提高导管的抗弯能力，可根据实际需要在钢管及钢花管内设置钢筋笼，并灌注水泥砂浆，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为Φ18，固定环采用短管节，节长3～5cm，将其与主筋焊接，按1.5m间距设置。将管棚从面相隧道洞门方向左侧至右侧进行编号，编号为双号的钢管不开孔。
（2）棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢管。
（3）接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。
5、注浆
（1）安装好所有钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由拌和站拌制。
（2）采用注浆机将水泥净浆注入管棚钢管内，注浆终压控制在0.5～2.0MPa。
（3）注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。
（四）监控量测
施工期间要进行地表沉降观测，观测后及时对所得数据进行处理、分析，若位移值符合规范要求，可进行动身开挖，若位移值超出规范要求，应对洞口地段加设大管棚并进行地表加固，以保证施工的安全。
结语
综上，在实际施工中，为了最大限度的保护隧道的通行质量，除了要保证施工技术选择的正确性，同时还要保证所有施工人员的施工行为都能够在施工技术方案的指导和约束下进行，最大限度避免因施工不当而引起的人员安全和经济损失。随着隧道施工技术水平的发展，浅埋偏压隧道的施工技术已经越来越好，这从根本上就提高了浅埋偏压隧道的质量，相信在不久的将来，浅埋偏压隧道的施工技术水平还能够得到更大程度的提高。
参考文献：
[1]李发军.高速公路隧道施工技术研究[J].黑龙江交通科技.2012（06）
[2]陈昌玉.有关高速公路隧道施工技术的研究[J].黑龙江交通科技.2012（07）
[3]李家洋.复杂地质条件下隧道施工技术的发展[J].科技资讯.2011（02）
论文作者:秦进军
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：隧道论文; 注浆论文; 围岩论文; 钢管论文; 偏压论文; 钻机论文; 钻孔论文; 《基层建设》2016年2期论文;