梅大高速公路圣人山泄水隧道施工技術(shù)方案探討

謝海光

摘 要：本文結(jié)合梅大高速公路圣人山泄水隧道工程實例，根據(jù)本人自身實踐，探討涌水隧道的施工技術(shù)控制方法，提出應(yīng)采取截、堵、排、導(dǎo)結(jié)合的方式處理，以“導(dǎo)”、“排”為主，以“截”、“堵”為輔，綜合治理的原則，同時運用輔助導(dǎo)坑引排涌水及超前注漿方式預(yù)支護(hù)，可供類似工程施工參考。

關(guān)鍵詞：涌水隧道;超前支護(hù);超前地質(zhì)預(yù)報;施工技術(shù)

1 工程概況

梅州—大埔高速公路梅縣三角至大埔三河段圣人山右線隧道自通車運營以來，RK5+875～RK5+935段每當(dāng)暴雨來臨、山洪暴發(fā)時，常出現(xiàn)大規(guī)模滲水情況，嚴(yán)重影響高速公路的運營安全，嚴(yán)重時甚至需要中斷交通。根據(jù)一系列地質(zhì)調(diào)繪，隧道滲水與隧道右側(cè)山塘2蓄水有直接關(guān)系。經(jīng)查，隧道右側(cè)上方有一山塘名為兩眼橋山塘，庫容約9萬立方，該山塘原為上游盤湖水庫的泄洪通道，當(dāng)?shù)匚唇?jīng)許可在泄洪道上修建了攔水壩，使其蓄水成為山塘。業(yè)主與山塘所屬方溝通未果以及采用對山塘鋪底防滲的技術(shù)處理方案投資大，效果差，不能從根本上解決問題。因此，本次在圣人山隧道內(nèi)采用泄水隧道的技術(shù)方案以增強圣人山隧道洞內(nèi)的排水能力。

為了保證隧道行車安全，本次施工通過在原圣人山隧道右側(cè)約15 m（隧道間凈距）的位置修筑一條泄水隧道，截流由山塘2方向滲漏至主線隧道的地下水，以保證主線隧道在山洪暴發(fā)時能正常運營不受影響。泄水隧道長150 m，里程范圍為K0-080～K0+070，對應(yīng)原圣人山右線隧道主線里RK5+841.428～RK5+992.503，并在K0+000（RK5+922）設(shè)置一橫向引水隧道（下稱泄水隧道A區(qū)），把泄水隧道（下稱泄水隧道B區(qū)）截流的地下水截排至主線隧道，通過主線隧道兩側(cè)排水溝引排至洞外。泄水隧道設(shè)計高程兩端高中間低，最低設(shè)置在K0+000，設(shè)計高程分布為125.249（K0-080）→122.849（K0-000）→124.249（K0-070）。

2 建設(shè)規(guī)模

圣人山泄水隧道工程A區(qū)橫洞長15.925 m，B區(qū)縱向引水洞長150 m。隧道洞身成洞凈斷面尺寸為：A區(qū)凈寬2.5 m，洞高3.1 m;B區(qū)凈寬3.5 m，凈高4.95 m。采用直墻圓弧拱形斷面。

3 工程特點

工作面?。鹤钚￠_挖斷面寬度3.22 m，高度3.61 m，面積10.25 m2。施工組織難度大：在A區(qū)10.25 m2和B區(qū)21.7 m2的隧道內(nèi)進(jìn)行開挖、運輸、支護(hù)、通風(fēng)、襯砌等作業(yè)，難以使用大型設(shè)備，各工序相互干擾很大，同時在已經(jīng)開通的高速公路隧道側(cè)墻開洞，與路政、交警的協(xié)調(diào)難度大。

4 工程地質(zhì)條件

（1）橫向引水洞A區(qū)：長15.925 m，圍巖為強風(fēng)化變質(zhì)砂巖、千枚狀變質(zhì)砂巖組成;節(jié)理裂隙較發(fā)育，受斷層影響，巖體較破碎，圍巖級別為Ⅳ級。（2）縱向泄水洞B區(qū)：圍巖為強、中風(fēng)化變質(zhì)砂巖，節(jié)理裂隙密集，受斷層帶的影響，巖體較破碎，局部較硬，但有滲水。圍巖級別為：20%的Ⅲ級。80%的Ⅳ級。（3）隧址區(qū)存在的不良地質(zhì)問題：隧道山頂有一山塘，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，可能存在涌水現(xiàn)象。另外，隧道所處山體坡面無沖蝕跡象，自然邊坡穩(wěn)定。

5 涌水隧道施工技術(shù)措施要點

5.1 施工測量

施工測量直接應(yīng)用原圣人山隧道施工用坐標(biāo)，對泄水隧道進(jìn)行施工放樣，其施工測量包括開挖輪廓線放樣測量、襯砌施工放樣測量。開挖、襯砌施工測量采用全站儀準(zhǔn)確測量，以確保其準(zhǔn)確性。

5.2 超前地質(zhì)預(yù)報方法

5.2.1 超前深孔地質(zhì)鉆孔地質(zhì)預(yù)報

本隧道因涌水可能性較大，故需加強超前預(yù)報工作，可采用地質(zhì)鉆孔探測或TSP-203地質(zhì)預(yù)報方法進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報。當(dāng)采用XY-2地質(zhì)鉆機鉆孔預(yù)報時，每10 m～15 m鉆探測一次。工作原理：采用水平鉆機對未開挖巖體進(jìn)行鉆探，通過巖芯來判斷開挖巖石的信息，通過鉆速、鉆進(jìn)壓力、扭矩等判斷前方巖體的特性，充分掌握前方地質(zhì)體的特點和地質(zhì)信息參數(shù)，通過調(diào)整施工方法，達(dá)到施工安全。

5.2.2 TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報

TSP-203地質(zhì)超前預(yù)報方法為地質(zhì)預(yù)報的中期方法，預(yù)報距離為50 m～80 m。其預(yù)報方法是利用波的反射原理進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報。通過爆破產(chǎn)生地震波，在隧道周圍的巖體內(nèi)傳播，當(dāng)遇到一地震界面時，如斷層、破碎帶、溶洞、裂大的節(jié)理面等，一部分地震波被反射回來，到達(dá)傳感器被記錄儀接收，經(jīng)專門的分析軟件進(jìn)行處理，就得到清晰的反射波圖像。通過對反射波特征的分析，如發(fā)射與反射之間的時間差、相位差、反射信號強弱、縱波與橫波的比率等就可以確定隧道前方及周圍區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的位置和特性。

5.2.3 正確處理地質(zhì)預(yù)報與施工的關(guān)系

根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報的情況，及時調(diào)整施工工藝方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)地址情況異常時，及時與監(jiān)理溝通上報相關(guān)情況，做出安全可靠的施工方法和措施，為隧道施工安全、確保工程質(zhì)量和進(jìn)度提供可靠保障。

5.3 進(jìn)洞口施工方法

先在原隧道二襯上采用測量方法標(biāo)出洞口輪廓線，再采用混凝土切割機沿輪廓線切除分界縫。然后用破碎機將原二襯砼進(jìn)行破除，清理廢砼完畢后及時施作加強環(huán)（圈梁），并在拱部打設(shè)一環(huán)超前錨桿（環(huán)向間距40 cm單根長4.5 m），待加強環(huán)達(dá)到設(shè)計強度的80%后開始進(jìn)行原隧道除初支破除。

5.4 洞身開挖

5.4.1 開挖方法

本項目隧道圍巖涉及Ⅲ、Ⅳ二種級別，以Ⅳ級圍巖為主。由于斷面很小，故采用全斷面法開挖。當(dāng)采用爆破施工時，嚴(yán)格控制藥量，短掘短護(hù)，防止隧道坍塌事故的發(fā)生。施工順序：地質(zhì)超前預(yù)報→全斷面開挖→架設(shè)鋼架（設(shè)計有處）（或掛鋼筋網(wǎng)）→噴射混凝土。

施工方法：圍巖特別軟弱地段采用人工用風(fēng)鎬開挖，開挖進(jìn)尺控制在1.5 m左右，開挖完成后及時施工作初期支護(hù)。圍巖較好地段采用人工手持YT-28型風(fēng)鉆鉆眼，用乳膠炸藥配合非電毫秒雷管進(jìn)行光面爆破施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.5 m～2 m。

5.4.2 鉆爆施工方法

本隧道按斷面尺寸進(jìn)行鉆爆設(shè)計：對于A區(qū)斷面，斜眼掏槽，炮眼深度2.5 m，循環(huán)進(jìn)尺1.5 m～2 m。爆破設(shè)計主要參數(shù)：炮眼孔徑φ42，掏槽眼2排，左右眼夾角30°，排距0.60 m;周邊眼間距0.50 m;底板眼間距0.8 m～0.9 m。對于B區(qū)斷面，斜眼掏槽，炮眼深度2.5 m，循環(huán)進(jìn)尺2 m～2.2 m。爆破設(shè)計主要參數(shù)：炮眼孔徑φ42，掏槽眼2排，左右眼夾角30°，排距0.60 m;輔助眼兩排，左右眼夾角57°，排距0.60 m;周邊眼間距0.50 m;底板眼間距0.8 m～0.9 m爆破器材選擇：炸藥采用乳膠炸藥，孔內(nèi)雷管采用非電毫秒雷管，起爆采用電雷管。

5.5 棄渣及排放

出渣采用60挖掘機扒松以后，采用30裝巖機裝渣，小型農(nóng)用自卸車運渣至洞外指定的棄渣場。由于隧道斷面小，不能錯車，為加快出渣速度，洞內(nèi)錯車一律在A區(qū)與B區(qū)交匯處進(jìn)行，但需加強施工協(xié)調(diào)與管理，確保交叉作業(yè)的施工安全。

5.6 支護(hù)施工

該隧道大部分為IV圍巖，局部為Ⅲ級圍巖，故除A區(qū)與B區(qū)交匯處采用I12型鋼鋼架支護(hù)外，其余部位均為素噴C20噴砼。例如A區(qū)IV級圍巖為開挖后，施作Φ22徑向藥卷錨桿長（1.5 m）+φ6鋼筋網(wǎng)+8 cm的C20噴射砼;B區(qū)IV級圍巖為開挖后，施作Φ22徑向藥卷錨桿（長2 m）+φ6鋼筋網(wǎng)+10 cm的C20噴射砼。

5.6.1 藥卷錨桿

藥卷：常規(guī)錨固劑;桿體：φ22螺紋鋼錨桿;鉆眼前根據(jù)巖面情況和設(shè)計要求布置孔位，采用YT28風(fēng)鉆鉆眼，鉆孔與巖面垂直，錨桿眼鉆好后，將錨固劑放入水中浸泡30 s～40 s，推入錨桿孔中擠緊，通過桿體攪破錨固劑卷，凝固粘結(jié)于巖孔及桿體，及時在孔口將桿體楔住，上好墊片，擰緊螺帽即可。

5.6.2 鋼筋網(wǎng)

采用φ6鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)，在錨桿安裝后進(jìn)行。鋪設(shè)質(zhì)量要求：鋼筋網(wǎng)使用前清除銹蝕;鋼筋網(wǎng)隨受噴面的起伏鋪設(shè)，與受噴面的間隙為3 cm。鋼筋網(wǎng)的噴砼保護(hù)層厚度不得小于2 cm;鋼筋網(wǎng)與錨桿或其他固定裝置連接牢固，在噴射砼時鋼筋不得晃動。

5.6.3 噴射砼

為確保噴射砼質(zhì)量，減少回彈，降低粉塵，提高噴砼工效，噴砼全部采用濕噴技術(shù)，噴射采用濕噴機，砼攪拌采用強制式攪拌機，集料計量采用配料機自動計量，砼采用2T東風(fēng)小霸王自卸車運輸。

施工程序：檢查機具設(shè)備和風(fēng)、水、電等管線路，并試運轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備材料→檢查開挖斷面凈空尺寸→清理危石，沖洗受噴面，妥善處理受噴面滲漏水→設(shè)置標(biāo)志以掌握噴層厚度→噴砼作業(yè)，完成后清洗噴射機械→養(yǎng)護(hù)。

施工注意事項：噴射作業(yè)分段、分片由下而上順序進(jìn)行，每段長度不大于6 m;本隧道設(shè)計噴射厚度有：8 cm和10 cm兩種，因此一次性噴夠設(shè)計厚度;噴射中如有脫落的石塊或砼塊被鋼筋網(wǎng)卡住時，及時清除;噴砼緊跟開挖時，下次爆破距噴砼完成時間的間隔不得小于4 h;噴射完畢或因故不能繼續(xù)操作時，噴射機和輸料管內(nèi)的積料及時清除干凈;噴頭垂直于受噴面，距離與風(fēng)壓必須協(xié)調(diào)，以0.8 m～

1.2 m最佳，噴頭不停地緩慢作橫向或環(huán)形移動，使噴層厚度均勻;噴射砼配合比及拌合均勻性每班至少檢查兩次;噴射作業(yè)中，加強通風(fēng)、照明、采取防塵措施降低粉塵濃度以及其它防護(hù)措施。

5.7 排水、泄水管施工

本隧道拱部及邊墻設(shè)計有深孔排水孔及穿墻泄水孔，深孔排水孔在A區(qū)與B區(qū)交匯處40 m范圍設(shè)計為每5 m一環(huán)，其余地段為每10 m一環(huán)，全洞共19環(huán)。每環(huán)5根分別為：左側(cè)邊墻13 m一根，左側(cè)上部及拱頂25 m各一根，右側(cè)拱頂及上部分別為20 m和15 m各一根，因隧道斷面小，施工干擾大，且容易造成PVC管損壞，故該排水管和泄水管均計劃在開挖完成后再施工;施工時采用自制簡易施工鋼架平臺，在平臺采用潛孔鉆按要求鉆91 mm的孔，達(dá)到深度要求后用鉆頭清理孔內(nèi)虛渣，然后用無紡布將裹好的打孔PVC花管裝入孔內(nèi)固定好即可。另外泄水孔在二襯施作前先固定好后，簡易臺車對位檢查無傾斜、歪扭且固定牢固再進(jìn)行砼澆筑。

6 結(jié)語

針對涌水隧道的具體施工處理，通過在本次研究中提出“防、截、排、堵”彼此相互結(jié)合的涌水隧道的施工治理措施，同時運用輔助導(dǎo)坑引排涌水。針對涌水地段較為集中的情況，通過以圍巖及涌水量的具體情況，借助超前輔助導(dǎo)坑引排涌水，有效保障了隧道的營運安全。

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