黃土隧道淺埋段施工技術(shù)探究

王錫亮

引言

隨著我國(guó)隧道淺埋施工的不斷發(fā)展，其在施工過(guò)程中穩(wěn)定性較差，由其是在黃土隧道淺埋段施工存在容易坍塌冒頂?shù)陌踩[患，為了確保隧道淺埋段的施工安全，需要加強(qiáng)黃土隧道施工技術(shù)、施工質(zhì)量管理，本文中，結(jié)合某工程展開(kāi)對(duì)黃土隧道淺埋段施工技術(shù)的研究。

1 工程概況

某雙線隧道，全長(zhǎng)共（2359）m，隧道洞身處于直線位置上，以黃土做為洞身建造材料，洞身縱坡為3‰的單面上坡。該隧道在襯砌之后，截?cái)嗝娴膶挾葹?2.81m，高8.68m。

該隧道所處的地理位置為黃土高原溝壑，與地面之間存在約11～60m高度差，在該區(qū)域內(nèi)溝壑相互交錯(cuò)，溝壑間存在約為20～60°的自然坡度，若對(duì)隧道的頂谷進(jìn)行深切，會(huì)發(fā)現(xiàn)其大多數(shù)呈現(xiàn)“V”字型，地表山坡被黃土均勻的覆蓋，并且在梁頂處，植被的覆蓋率較低。

2 施工方案

施工過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守“管超前、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早成環(huán)”的施工原則，這是因?yàn)辄S土基底將為松散、承載力很較低、側(cè)應(yīng)力很大、容易濕陷及埋深淺。對(duì)于黃土隧道最終整體的施工方案主要運(yùn)用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法及橫撐法，具體為將整個(gè)洞身總共分成上、中、下三個(gè)臺(tái)階，其中對(duì)于上導(dǎo)坑，采用環(huán)形預(yù)留核心土開(kāi)挖初期支護(hù)緊跟；對(duì)于中、下導(dǎo)坑采用兩側(cè)邊墻間隔開(kāi)挖支護(hù)，下導(dǎo)施作后緊跟仰拱，對(duì)于二次襯砌期間采取自動(dòng)計(jì)量集中拌和混凝土，并且采用自行液壓式襯砌臺(tái)車泵運(yùn)送混凝土進(jìn)行施工。

增加地質(zhì)檢測(cè)和預(yù)報(bào)的次數(shù)是施工過(guò)程中非常必要的，另外，對(duì)于初期支護(hù)應(yīng)該盡可能早進(jìn)行成環(huán)封閉，后期必須持續(xù)的不斷的進(jìn)行監(jiān)控和量測(cè)，并且將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及時(shí)的進(jìn)行分析從而以便于高效的指導(dǎo)施工。

3 隧道初期支護(hù)施工

不同的土質(zhì)的洞身，其初期支護(hù)的方法也不盡相同。根據(jù)上面例子中隧道洞身的黃土材質(zhì)，可以采取錨噴支護(hù)。這是因?yàn)殄^噴支護(hù)不僅擁有良好的緊貼性和密閉性還具有一定的延展性，這使得它可以阻止土體發(fā)生一定的變形，并且一旦發(fā)生形變后其有一定的彈性，即使同被加固土體一起發(fā)生移動(dòng)也不會(huì)失效。

3.1 初噴混凝土

對(duì)于開(kāi)挖修砌完畢的隧道，為了封閉開(kāi)挖面并且進(jìn)行找平，必須立刻噴涂3～5cm厚的混凝土，這可以有效防止由于圍巖應(yīng)力過(guò)于集中以及土體變形而致使的隧道坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 錨桿施工

對(duì)于砂漿錨桿的施工，其具體的工藝順序?yàn)槭┕?zhǔn)備階段、布孔、鉆孔、清孔、注入砂漿、插入桿體、安裝錨桿墊板和復(fù)噴混凝土覆蓋墊板。其中對(duì)于鉆孔階段不可以采用水鉆的方法，要采用電煤鉆打錨桿孔；對(duì)于錨桿的安設(shè)必須首先進(jìn)行注漿而后進(jìn)行插入，錨桿孔鉆取成功后要進(jìn)行對(duì)孔的清潔，主要是用高壓風(fēng)的方法，然后注入水泥砂漿，注入體積約為孔體積的2/3，然后將規(guī)格為φ22、L=3.5m錨桿體插入后安裝錨桿墊板，需要注意的是錨桿的桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不可太短，必須大于所設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，除此之外，墊板螺母必須待砂漿強(qiáng)度一定時(shí)才能上緊。

3.3 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)

一般情況下，鋼筋網(wǎng)在錨桿施作后在進(jìn)行安設(shè)，但若圍巖松散，拱部不牢固易坍塌等情況，鋼筋網(wǎng)可先行實(shí)施。其中鋼筋網(wǎng)的規(guī)格為20cm×20cm網(wǎng)格以及φ6.5的鋼筋。網(wǎng)片與網(wǎng)片之間的搭接必須保證是一個(gè)網(wǎng)格。

對(duì)于鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的厚度必須不能小于3cm，且緊貼巖面。保證將各個(gè)連接處均進(jìn)行點(diǎn)焊，保證鋼筋網(wǎng)的安全穩(wěn)固性且在噴射時(shí)不會(huì)收到影響而產(chǎn)生晃動(dòng)。

3.4 型鋼拱架施工

若是新黃土作為洞口處及洞身的土質(zhì)時(shí)，必須采用縱向間距為60cm型號(hào)為I25a工字鋼拱架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)；若是穩(wěn)定性好的老黃土作為洞身土質(zhì)時(shí)，采用縱向間距為80cm型號(hào)為I20a工字鋼拱架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

在洞內(nèi)，鋼架的安裝時(shí)間主要在初噴混凝土和鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)之后，采用鎖腳錨桿進(jìn)行鋼架兩側(cè)墻腳和拱腳的固定工作，并且在鋼架之間設(shè)立縱向的連接筋。

3.5 噴射混凝土施工

采用濕噴法對(duì)混凝土進(jìn)行噴射，噴厚控制標(biāo)志釘?shù)脑O(shè)立可以有效控制噴射厚度。另外，對(duì)于所選噴射原材料要進(jìn)行試驗(yàn)以保證原材料的質(zhì)量。并且各原料的配比要嚴(yán)格按施工要求。

4 隧道防排水系統(tǒng)施工

4.1 縱、橫向排水盲管施工

排水盲管由縱向盲管、環(huán)向盲管和連接盲管組成。其中是HDPE80雙壁打孔波紋管作為縱向排水盲管并且沿縱向設(shè)置于左、右兩側(cè)距離側(cè)溝地板20cm處，間距為10m；HDPE50打孔波紋管作為環(huán)向排水盲管設(shè)置于隧洞周邊，間隔為10m。另外，隧道側(cè)溝均直接與環(huán)向盲管和縱向盲管相通。在施工期間，對(duì)于洞內(nèi)排水設(shè)施必須定時(shí)并且徹底的進(jìn)行清洗以保證管道的暢通。

4.2 橫向排水管施工

橫向排水管分為兩種，一種是橫向排水管（φ100PVC），主要作用是將側(cè)溝堆積的污水輸導(dǎo)至預(yù)埋鋼筋混凝土排水管的中心處，每30m布設(shè)一處。另一種是橫向排水管（φ80PVC），主要作用是將道床面的積水輸導(dǎo)至預(yù)埋鋼筋混凝土管的中心處，每30m布設(shè)一處。這兩種方式均在仰拱混凝土施工時(shí)進(jìn)行預(yù)埋。

4.3 中心排水管

中心排水管是一種孔徑60cm和壁厚6cm的混凝土管，其布設(shè)位置為仰拱填充內(nèi)，其主要作用是將側(cè)溝處及道床面的積水輸導(dǎo)至管線之外。另外，以30m為間隔來(lái)設(shè)置檢查井，具體尺寸為（長(zhǎng)×寬×深）1m×1m×1.26m，檢查和疏通管道就可以通過(guò)這個(gè)檢查井來(lái)進(jìn)行以確保排水的暢通。

4.4 防水層施工

防水層的施工時(shí)間為初期支護(hù)穩(wěn)定后和二次初砌施工前。其選用土工布（土工布：400g/m2）和EVA防水板（厚1.5mm）為材料，并且按照工藝要求進(jìn)行，鋪設(shè)工藝要求如下：

（1）對(duì)于錨桿、鋼筋網(wǎng)等這些凸出部分，應(yīng)先將其切斷，然后用平抹砂漿素灰；當(dāng)存在凹凸不平的混凝土?xí)r，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行混凝土的補(bǔ)噴以使其表面能夠平整圓順，要注意的是凹凸程度不能不能超過(guò)±5cm。

（2）將土工布鋪在初噴的混凝土表面部分，用射釘錨釘固定，其中水泥釘?shù)拈L(zhǎng)度必須大于50mm，平均拱頂點(diǎn)3～4個(gè)/m2，邊墻點(diǎn)2～3個(gè)/m2；將土工布固定于拱頂中心并且逐漸向兩邊拱腳和邊墻對(duì)稱處進(jìn)行固定，控制搭接長(zhǎng)度大于5cm。

（3）土工布施工后，緊接著就是防水板的施工，在鋪設(shè)前對(duì)隧道中線進(jìn)行測(cè)畫(huà)也是必要的，防水板的鋪設(shè)方式是由拱頂中心開(kāi)始向兩側(cè)進(jìn)行，連接方式是通過(guò)采用自動(dòng)爬行手動(dòng)熱焊器將防水板焊在襯墊上，同時(shí)使用該儀器將將防水板焊成一個(gè)整體，防水板之間采用邊墻壓拱部，下部壓上部的搭接原則。

5 隧道二次襯砌

5.1 施工方法

為了提升襯砌的工作速率并保障洞身的安全，長(zhǎng)液壓鋼模板襯砌臺(tái)車必須配備。使用HBT60C型混凝土輸送泵進(jìn)行混凝土灌注，采用插入式振搗器振搗，長(zhǎng)液壓鋼模板襯砌臺(tái)車本身的附著式振搗器也可以配合振搗施工。

5.2 拆模和養(yǎng)護(hù)

對(duì)于二襯拆模不可以太早進(jìn)行，因?yàn)榛炷恋慕Y(jié)構(gòu)安全及質(zhì)量必須得到保障，又要配合臺(tái)車的周轉(zhuǎn)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到8.0MPa以上的承重結(jié)構(gòu)最為標(biāo)準(zhǔn)；而對(duì)于那些圍巖壓力較大的必須等到混凝土100%達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才可以進(jìn)行拆除。高壓水噴霧可以用于隧道襯砌混凝土的養(yǎng)護(hù)，這可以有效防止圍巖被隧道的積水所浸泡后的不穩(wěn)固。

6 結(jié)束語(yǔ)

隧道淺埋段施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，尤其是黃土隧道淺埋段施工風(fēng)險(xiǎn)更高。施工隊(duì)伍可通過(guò)加強(qiáng)施工前的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和施工過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，嚴(yán)格隧道施工過(guò)程控制，以此來(lái)確保黃土隧道淺埋段的施工安全。