公路隧道工程穿越斷層破碎帶施工技術(shù)研究

山西路橋集團左涉公路有限公司 山西左權(quán) 032600

1 項目背景

此公路隧道工程項目是分離式隧道，設(shè)計的是雙向四車道，行車速度是80km/h，設(shè)計荷載為I 級公路。隧道起訖樁號：左幅隧道處在ZK138+230--ZK139+110 路段，長度是880m；右幅隧道處在YK128+230--YK139+120 路段，長度是890m，隧道洞口選擇的是端墻式洞門。

2 施工方案

2.1 場地布置，超前地質(zhì)預報

此公路隧道項目建設(shè)的根本性目標拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，方便地方生活。我國在公路隧道工程斷層破碎帶中使用的施工技術(shù)越發(fā)成熟，其中以超前地質(zhì)預報方式實現(xiàn)圍巖的預判，成為了公路隧道施工中的一種常見方式。而公路隧道工程項目建設(shè)階段，要求施工單位必須制定科學、可行的措施控制張拉設(shè)備，并高度重視張拉設(shè)備的存放與維護，從而保證張拉設(shè)備性能處于最佳狀態(tài)，并為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件。超前小導管+水泥-水玻璃雙液注漿技術(shù)，在開始施工前必須進行實地調(diào)查，然后結(jié)合調(diào)查結(jié)果編制合理、可行的技術(shù)方案，并上報有關(guān)部門審核[1]。公路隧道工程斷層破碎帶施工技術(shù)的有效應用，經(jīng)過精準預判圍巖實際狀況，根據(jù)“新奧法”的核心設(shè)計原則實現(xiàn)圍巖等科學優(yōu)化，由此不但能夠降低圍巖自身重量，也能夠減小主拉應力。當掌子面與斷層破碎帶相距約為15m 時開始超前地質(zhì)預報，同時結(jié)合圍巖等級綜合研究巖土破碎具體成因。

2.2 形成加固圈

為了提高公路隧道斷層破碎帶施工技術(shù)效果，就需要重視施工設(shè)備養(yǎng)護以及矯正，嚴格按照規(guī)定要求進行檢查，也可以選擇長柱式壓力試驗機實施檢測，且各臺試驗機應配置高性能的壓力表（一般要配置多個），然后利用“超前小導管+水泥--水玻璃雙液注漿”施工方式，從拱部120°范圍之內(nèi)開挖輪廓線的周圍形成高強度、大厚度水泥注漿加固拱，以增強圍巖結(jié)構(gòu)承載力及穩(wěn)定性[2]。同時，應順隧道拱部120°范圍之內(nèi)進行輪廓線開挖與布設(shè)，結(jié)合鋼架間隔距離與搭接長度，需要預留的搭接長度是1.3m。

2.3 支護施工

從本質(zhì)上分析，公路隧道支護是一項綜合性工程，具有較強的復雜性，且施工階段涉及到了不同專業(yè)知識和技能，而基坑支護是保證公路隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性的重要途徑。開挖施工必須嚴格貫徹“短進尺”、“強支護”的基本原則。其中上臺階的開挖高度是5.3m，下臺階的開挖高度是2.2m[3]。針對基坑支護工程而言，其對施工技術(shù)要求較為嚴格，特別是擋土支護施工，所以必須安排具備專業(yè)技術(shù)能力和綜合素養(yǎng)的施工技術(shù)人員進行支護作業(yè)。此公路隧道工程項目的初期支護參數(shù)是：鋼拱架采用的為工字鋼鋼拱架（型號是T14），設(shè)置的縱向間隔距離為100cm；封閉掌子面初噴混凝土（級別是C25，厚度是4cm）；徑向錨桿的長度是4m，環(huán)向間隔距離是1.1m，縱向間隔距離是0.6m，噴射的混凝土厚度是28cm。

3 技術(shù)要點

3.1 超前小導管

綜合分析研究此公路隧道工程項目現(xiàn)場實際情況，隧道標準面的施工決定選擇上下臺階法，其中下臺階設(shè)置在坡處，保證坡度比范圍是3:1。隧道圍巖結(jié)構(gòu)比較復雜，鉆孔與成孔難度級別較高，為了能夠保證小導管位置與角度滿足設(shè)計規(guī)定基本要求，所以必須結(jié)合超前小導管施工主要特征選擇有效的防范措施，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題，促進施工的有序進行。封閉巖面，根據(jù)確定的最優(yōu)配合比制作注漿液，然后根據(jù)公路隧道工程具體施工狀況及特點，把漿液注入至隧道土層之中，利用漿液自身的黏合性使土層空隙變得更為緊密，從而提高隧道圍巖結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性[4]。在進行施工時選擇的漿液多為泥漿或是化學漿液，通過圍石中的縫隙將漿液注入，從而使圍巖形成一個穩(wěn)定、安全的整體。

3.2 水泥--水玻璃雙漿注漿

此公路隧道圍巖中的巖體破碎滲透性相對比較強，使得超前預注漿施工變得更為困難，控制注漿流失與注漿量是保證注漿施工質(zhì)量的關(guān)鍵，所以必須嚴格按照“短進尺”的基本原則進行。首次注漿施工結(jié)束后，有效增強了圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，然后以多層方式實施開挖作業(yè)，每次開挖施工中必須進行一層混凝土加固處理，并合理控制每環(huán)近尺大小，以保證公路隧道施工質(zhì)量及安全。同時，挖孔樁選擇的是人工開挖施工形式，每開挖一節(jié)樁身土方后，應及時開始立模灌注栓護壁。此外，應將水泥注漿的水灰比控制在0.8 至1.0，水玻璃的濃度范圍是30%至35%，水泥漿和水玻璃的體積比是1:0.3[5]。此工程需要對水泥性能及質(zhì)量進行嚴格控制，全面分析研究水泥力學指標與雜質(zhì)含量以及砂石骨料等相關(guān)成分，并適當?shù)負饺牖钚粤稀?/p>

注漿施工階段必須綜合考慮工程現(xiàn)場環(huán)境，認真、全面勘察現(xiàn)場地質(zhì)、地形等相關(guān)條件，若是會破壞現(xiàn)場環(huán)境，則要求施工單位對技術(shù)方案進行優(yōu)化與調(diào)整。同時需要按照設(shè)計技術(shù)方案內(nèi)容及要求實施模擬試驗，然后得出真實、有效的參考數(shù)據(jù)，以確保技術(shù)方案與公路隧道工程實際情況相符。在進行施工時必須保證管路具備良好的通暢性，以及機械性能處于最佳狀態(tài)，嚴格按照要求進行注漿試驗，然后確定最優(yōu)注漿參數(shù)。施工時應結(jié)合實際情況對注漿濃度進行調(diào)整，若是注漿量沒有達到規(guī)定數(shù)值，則應合理增加注漿量；若是注漿量達到規(guī)定要求，則停止注漿。

4 結(jié)語

近些年來，隨著我國公路工程建設(shè)里程與數(shù)量的持續(xù)增多，公路隧道斷層破碎帶施工技術(shù)研究受到相關(guān)研究者的密切關(guān)注。本文結(jié)合公路隧道工程實際情況研究了穿越斷層破碎帶超前小導管+水泥--水玻璃注漿施工技術(shù)，為類似隧道工程施工提供了借鑒。