某高速公路隧道支護(hù)技術(shù)及施工監(jiān)控量測(cè)研究

■謝銘師 ■中交第三公路工程局有限公司，北京 100102

1 工程概況

宜巴高速公路土建某合同段，起點(diǎn)位于巴東縣沿渡河鎮(zhèn)楊柳村，路線向西設(shè)段家屋特長隧道、龍頸寨大橋、天池嶺隧道，路段長度5.1km，主要工程為段家屋特長隧道、龍頸寨大橋，天池嶺隧道。

地質(zhì)構(gòu)造屬于秭歸凹陷北部，褶皺構(gòu)造以向斜為主。由于該段地形等因素的影響，其地下水埋藏深度大于100m。路線區(qū)內(nèi)地層出露均為沉積巖類，巖層整體為單斜地層，局部發(fā)育小的褶皺，斷層等構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象，而褶皺核部、斷層破碎帶常為地下水的富集地。地下水劃分為第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、鹽酸鹽巖類裂隙溶洞水3大類。地下水的補(bǔ)給來源主要是大氣降水的直接入滲補(bǔ)給，在河谷等地表發(fā)育部位也有地表水的垂直入滲補(bǔ)給。

2 施工支付技術(shù)

隧道采用新奧法施工，即采用光面爆破，輔以噴錨支護(hù)，并以圍巖監(jiān)控量測(cè)為手段，適時(shí)施作全斷面復(fù)合式襯砌的施工方案［1，2］。

2.1 管棚超前支護(hù)

在洞口碎石土、強(qiáng)風(fēng)化泥砂巖覆蓋層地段，采用管棚超前支護(hù)。

(1)套拱施工。為了保證鉆孔方向，在明洞襯砌外設(shè)60cm厚C25鋼架混凝土套拱，套拱縱向長2m。考慮鉆進(jìn)中的下垂，鉆孔方向應(yīng)較鋼管設(shè)計(jì)方向上偏1°。鉆孔位置，方向均采用測(cè)量儀器測(cè)定，在鉆進(jìn)過程中也須用測(cè)斜儀測(cè)定偏斜度，并及時(shí)糾正，以免影響開挖和支護(hù)。套拱內(nèi)鋼架采用3榀18工字鋼，各榀鋼架間焊接環(huán)向間距為1m的Φ25連接鋼筋。

(2)管棚施工。測(cè)量人員準(zhǔn)確放樣，標(biāo)出洞中心線及拱頂標(biāo)高，開挖預(yù)留核心土作為管棚施工的工作平臺(tái)，開挖結(jié)束后，人工兩邊對(duì)稱開挖工作平臺(tái)，臺(tái)階寬1.5米，高2.5米，作為施工套拱和管棚施鉆的平臺(tái)。管棚應(yīng)先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼花管，無孔管可作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量，鉆機(jī)立軸方向須準(zhǔn)確，保證孔口的孔向正確，鉆孔完便頂進(jìn)鋼管，鉆進(jìn)中應(yīng)采用測(cè)斜儀量測(cè)鋼管鉆進(jìn)的偏斜度，若超過設(shè)計(jì)要求，及時(shí)糾正［3，4］。鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，為使鋼管接頭錯(cuò)開，編號(hào)為奇數(shù)的第一節(jié)管采用3米鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)管采用6米鋼管，以后每節(jié)均采用6米長鋼管。

2.2 小導(dǎo)管超前支護(hù)

在泥灰?guī)r、夾灰?guī)r地段，采用φ42注漿小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)。

(1)導(dǎo)管加工。導(dǎo)管采用外徑φ42mm，壁厚3.5mm，長3.5m的熱軋無縫鋼管加工，前端加工成錐形，尾部設(shè)加勁箍，管壁加工φ6mm漏漿孔，孔間距40cm，呈梅花形布置。導(dǎo)管上抬角10～15度。

(2)鉆孔、裝管施工。用全站儀確定導(dǎo)管中心位置，并做標(biāo)記。利用鋼管支架臨時(shí)操作平臺(tái)，支架沿隧道縱向長度不小于6m，縱向加剪刀撐使支架有一定的縱向穩(wěn)定性，以抵抗鉆眼施工產(chǎn)生的縱向水平推力。成孔后應(yīng)及時(shí)裝管，避免相鄰孔鉆進(jìn)時(shí)坍孔。施工從拱頂向拱腳分區(qū)進(jìn)行，導(dǎo)管頂進(jìn)過程中，發(fā)生坍孔而不能繼續(xù)頂進(jìn)應(yīng)及時(shí)拔出導(dǎo)管，重新清孔后裝管。導(dǎo)管裝入后需采用高標(biāo)號(hào)砂漿填塞管口處導(dǎo)管、鉆孔間的空隙。

(3)注漿。注漿順序?yàn)橛缮现料隆⒂晒绊斨凉澳_對(duì)稱施工。采用雙液注漿機(jī)注漿。注漿按從拱部向兩側(cè)的順序進(jìn)行，壓漿過程中要控制壓力，若個(gè)別孔泄?jié){不暢，被迫提前停止時(shí)，須在鄰孔適當(dāng)加壓補(bǔ)漿。若注漿時(shí)相鄰孔出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，應(yīng)采用跳孔方式注漿。

2.3 噴錨支護(hù)

隧道初期噴錨支護(hù)包括φ25中空注漿錨桿、噴砼(C20)、鋼支撐、鋼筋網(wǎng)等。根據(jù)地質(zhì)及巖性，錨桿長度、鋼支撐間距、噴砼厚度作相應(yīng)的變化。噴錨支護(hù)緊跟開挖面及時(shí)施工，以減少圍巖暴露時(shí)間，抑制圍巖變形，防止圍巖在短期內(nèi)松弛剝落。錨桿呈梅花形沿隧道周邊徑向設(shè)置。

(1)徑向注漿錨桿施工。施工工藝流程為:鉆孔—清孔—插入錨桿—注漿。錨桿預(yù)先在洞外按設(shè)計(jì)要求加工制作，鉆孔采用鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)要求鉆鑿孔眼，錨桿盡量沿隧道周邊徑向鉆孔，由于徑向錨桿主要作用為串巖，所以不宜與巖層層面平行。達(dá)到要求后用高壓風(fēng)清孔，然后將加工成型并除去油污、鐵銹和雜質(zhì)的錨桿插入孔內(nèi)，注漿壓力0.3～0.5Mpa，水泥漿標(biāo)號(hào)為30 號(hào)。

(2)噴射砼施工。噴射砼分為初噴和復(fù)噴二次進(jìn)行，采用濕法噴射機(jī)施工。初噴在開挖(或分部開挖)完成后立即進(jìn)行，以盡早封閉巖面，防止表面風(fēng)化剝落。復(fù)噴砼在錨桿和鋼架安裝后進(jìn)行，使初期支護(hù)整體受力，以抑制圍巖變形。

噴射砼施工為防止砼堵塞管道，骨料粒徑不大于15mm。為加快砼凝結(jié)時(shí)間，必須加入速凝劑，初凝時(shí)間不超過5分鐘，終凝時(shí)間不超過10分鐘。為減少回彈，拱部速凝劑用量約4%，邊墻約2%。噴射分段、部、塊，按先墻后拱，自下而上進(jìn)行噴射。噴嘴至巖面的距離為0.8～1.2m。噴嘴與巖面盡量垂直［6］。噴射采用分層，拱部按6cm一層，邊墻按8cm一層控制。

2.4 砼襯砌

砼襯砌施工通常在初期噴錨支護(hù)進(jìn)行后，通過量測(cè)，確定巖體穩(wěn)定后進(jìn)行;為了防止砼受爆破震動(dòng)開裂，砼灌注施工面通常落后于爆破施工面20～30m。

(1)施工工序。仰拱→仰拱回填→預(yù)埋排水管道→掛防水板→二襯鋼筋施工→模板臺(tái)車放樣、就位→澆筑二襯砼。

(2)砼仰拱施工。有仰拱的地段在初期支護(hù)后及時(shí)施工仰拱。仰拱施工分左側(cè)、右側(cè)錯(cuò)開開挖或采用仰拱大樣板施工。仰拱與邊墻銜接處振搗密實(shí)。仰拱砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%即可進(jìn)行隧底填充。無仰拱地段進(jìn)行砼鋪底。

(3)砼灌注。砼在洞外拌和站集中拌合，砼輸送泵灌注，插入式振動(dòng)器和附著式振動(dòng)器聯(lián)合振搗。鋼筋砼襯砌灌注前尚需做好鋼筋的布設(shè)工作，鋼筋角隅處要加強(qiáng)振搗，并按設(shè)計(jì)規(guī)定預(yù)留溝槽、管洞或預(yù)埋構(gòu)件。砼從兩側(cè)模板窗口對(duì)稱灌注，左右高差不大于50cm，水平分層厚度不大于30cm。施工中嚴(yán)格按由下向上，對(duì)稱分層，先墻后拱的順序灌注。

3 施工監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì)

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

全斷面開挖時(shí)水平收斂基線布置2條，起拱線處1條，起拱線以上1.5m布置1條;正臺(tái)階開挖時(shí)水平收斂基線布置2條，軌面以上1m處布置1條，起拱線以上2.5m布置1條。拱頂下沉點(diǎn)在每斷面布置3點(diǎn)。

3.2 監(jiān)測(cè)方法

(1)水平位移量測(cè)。噴錨支護(hù)施作后，用風(fēng)鉆鑿φ40mm、深20cm孔，先用水泥砂漿灌滿后再插入測(cè)點(diǎn)固定桿，盡量使同一基線量測(cè)點(diǎn)的固定方向在同一直線上，等砂漿凝固后，即可進(jìn)行量測(cè)工作。

(2)拱頂下沉量量測(cè)。拱頂位移量測(cè)的測(cè)點(diǎn)用風(fēng)槍打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。采用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺、掛鉤式鋼尺配合測(cè)量拱頂下沉。

(3)地表沉陷量測(cè)。隧道中線附近，并在開挖面后方3～5m處至前方H(H為隧道埋深)m處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)。縱向每隔5～10m沿隧道環(huán)向布置測(cè)點(diǎn)，同排測(cè)點(diǎn)盡可能在同一直線上。

4 結(jié)束語

論文通過某隧道為例，詳細(xì)介紹了施工支護(hù)技術(shù)，主要包括管棚超前支護(hù)、小導(dǎo)管超前支護(hù)、噴錨支護(hù)、砼襯砌施工等技術(shù)在該工程中具體實(shí)施情況，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)施工期的監(jiān)控方案，從而為工程的質(zhì)量與安全提供了保障，具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］涂小明.淺析超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度［J］.今日科苑.2009(24).

［2］田振剛.錨桿無損檢測(cè)在隧道建設(shè)中的應(yīng)用［J］.公路交通技術(shù).2009(05).

［3］岳建輝，盧明.超聲法檢測(cè)混凝土缺陷研究綜述［J］.科技風(fēng).2009(11).

［4］王華牢，李寧，褚方平.公路隧道襯砌厚度不足對(duì)襯砌安全性影響［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào).2009(02).

［5］馬秀成.北京地鐵十號(hào)線四線明挖區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型［J］.山西建筑.2012(12).

［6］路遙.城市明挖隧道施工方法的探討［J］.太原鐵道科技.2011(02).