榆神高速神木至店塔段神木1號隧道施工技術淺析

周述林

摘 要:解決了風積沙地層情況下的施工技術難題。結合神木至店塔段的神木1號公路隧道工程,提出了包括超前支護、開挖、初支二襯以及監控量測等方面的施工控制措施,使隧道的圍巖變形、地表沉降得到了有效控制。其技術措施可為同類工程所借鑒。

關鍵詞:風積沙施工技術公路隧道控制措施

中圖分類號:U459 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0121-01

隨著中國經濟建設日新月異地發展,現代社會基礎工程建設已步入飛速發展的時期,特別是高速公路的建設。中國交通路網中高速公路有著舉足輕重的作用,其中公路隧道的修建就不可避免的會遇到。公路隧道特別是有著特殊地質情況的隧道,常常會因為其施工難度高而成為整個標段中的控制工程。許多專家學者已致力于該類問題的研究,如賈寶林[1]就探討了高速公路隧道施工中主要工序的施工技術,劉尚雨[2]分析了某高速公路雙連拱隧道的施工技術并提出了合理的施工方案,喬明燦等[3]結合某公路隧道研究了地表坍陷深層注漿理論并應用于該工程。

筆者結合神木至店塔標段的神木1號公路隧道工程,針對隧道所處復雜地質條件下的施工關鍵技術進行分析與探討,提出了合理有效的控制措施,可為類似工程的施工提供指導。

1 工程概況

榆林至神木高速公路神木至店塔段是陜西省規劃的“345”高速公路網的重要組成部分,也是榆林市主骨架公路網的重要組成路段。神木1號隧道位于老龍池溝和水磨河之間的山體頂部,最大埋深約為37m,隧道大致呈東北至西南方向展布,橫穿沙丘且下穿神錦大道,進口端與老龍池2號大橋相接,出口端與水磨河大橋相接。該隧道為雙洞分離式隧道,左線進口里程ZK90+870,出口里程ZK91+360,全長490m;右線進口里程K90+870,出口里程K91+345,全長475m。

隧址區位于沙漠淺丘單元,地表沙丘起伏不平,局部有棄土堆,沙丘中間高兩端低。左線進口ZK91+040～+179(139m)、右線進口K91+040～+159(119m)段是弱風化細砂巖,屬于Ⅳ級圍巖;左線出口ZK91+179～+288(109m)、右線出口K91+159～+239(80m)段是風積沙,屬于Ⅵ級圍巖。該類地層具有結構松散、顆粒單一、粒徑小、粘聚力低、級配不良、壓縮性小、透水性強等特征,其抗剪強度相對較低且無自穩力,故施工難度較大。

2 施工重難點

神木1號隧道出口自2009年4月開始施工至今,左線施工72m,右線施工106m,平均月進尺僅10m。施工過程中歷經了大型坍方2次,嚴重變形2次,造成隧道拱部冒頂5處,施工段地表全部開裂。該隧道前后進行方案變更共4次,主要為:

(1)隧道施工時由于實際地質為風積砂層與原設計V級圍巖不符,施工中拱部右上側砂漏引起了坍方冒頂,故對坍方段進行變更設計;

(2)出口段左線ZK91+319.4～+289.4、右線K91+319～+269段,施工揭示其圍巖特性與設計有較大出入,故針對風積沙層超前支護、初期支護參數以及開挖方案進行變更設計。

(3)由于受神錦大道路面夯壓的影響,隧道出口地表大面積沉陷及開裂,且洞內左線、右線成型初支出現嚴重變形開裂,致使初支變形、侵限,故針對洞身加固、支護及施工方法進行變更設計。

(4)施工揭示出口段與設計有較大出入,且原施工方案在施工過程中漏沙嚴重,故針對出口段風積沙層超前支護、初期支護和開挖方法進行變更設計。

3 施工控制措施

在吸取隧道多次塌方的經驗教訓的基礎上,結合隧道長期以來的監控量測情況,聽取建設各方熟悉隧道情況的人員的建議,最終制定了一系列施工技術措施以保證隧道的穩定性。主要如下:

3.1 超前支護

采用水平旋噴樁進行超前預支護,即在洞內開挖面的前方,沿隧道開挖輪廓利用水平旋噴機鉆孔,再利用高壓泵壓送旋噴漿液,沙體與漿液混合后凝固的旋噴柱體形成了封閉的帷幕體,可有效防止漏沙。

具體施工參數為:水平旋噴樁布置在隧道開挖線外30cm弧線上、拱部180°范圍內。樁徑Φ50cm,環向間距35cm,每環66根,每循環長度30m,前后兩循環相互搭接3.5m。在旋噴樁內側增設置Φ57超前注漿導管,導管單根長6m,搭接2m,環向間距30cm,每環73根。

3.2 開挖支護

采用四臺階法開挖。每臺階開挖平均高度應嚴格控制在2m范圍內,每臺階步長應控制在5m以內。同時,以人工配合小型機械開挖,并注意每循環進尺不應大于0.5m,開挖時應預留核心土,且用Φ32自進式中空注漿錨桿加固,以保持掌子面穩定性。

應盡量縮短每循環開挖的時間,輔以I22a型鋼拱進行初期支護,取縱向間距為0.5m,并應及時打設Φ57注漿鎖腳導管,鋼架縱向采用Φ22鋼筋聯接,其環向間距取1.0m。洞口邊仰坡防護和洞內臨時支護采用Ф22螺紋鋼筋的普通砂漿錨桿,風積砂段則采用φ57注漿導管作為自進式錨桿。

3.3 監控量測

應加強監控量測的頻率,加密監控量測的斷面,為信息化施工、設計提供可靠的變形數據。本工程主要監測措施如下:

(1)加強巖性、結構面產狀及支護裂縫觀察或描述等,開挖后及初期支護后應及時布設監測點位,并于每次爆破后進行監測;

(2)加強水平凈空位移的測量,每10～50m布設一個監測斷面,每斷面2～3個測點;

(3)加強拱頂下沉的監測,每10～50m布設一個監測斷面,風積砂段適當加密。

除此之外,還應加強錨桿內力及抗拔力、地表下沉、圍巖壓力、支護間壓力、鋼支撐內力及裂縫的監測。

4 結語

神木1號隧道位于榆林至神木高速公路的神木至店塔段,由于隧址區特殊的地質條件,導致該隧道施工難度大,曾一度平均月進尺僅有10米。雖然本工程前期在施工時遇到了較大困難,但在積極采取控制措施后,隧道的圍巖變形、地表沉降等已得到基本控制,各項監測數據顯示其效果較為理想,其技術措施可為同類工程所借鑒。

參考文獻

[1]賈寶林.論高速公路隧道工程施工技術探討[J].科技創新導報,2011(27).

[2]劉尚雨.某高速公路雙連拱隧道施工技術[J].重慶建筑,2011(09).

[3]喬明燦,樂金朝,牛向飛.隧道地表坍陷深層注漿理論研究與工程實踐[J].鐵道建筑,2011(09)