浅析浅埋偏压隧道施工关键技术

2018-03-25赵贵朋

四川水力发电 2018年4期

赵贵朋

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

1 概述

新建深茂铁路新屋隧道隧址属南亚热带季风海洋性气候，冬短夏长，冬暖夏凉，雨量充沛，年平均气温为23℃，年平均降雨量为2 300 mm。隧道全长970 m，其中Ⅲ级围岩22 m，Ⅳ级围岩85 m，Ⅴ级围岩863 m。DK217+260～DK217+281段隧道穿越三面环山低洼沟谷、洞身外露于地表外，现场地势左侧为山体，高度约20 m左右；右侧为低洼冲沟，偏压严重，且岩石级别为V级围岩，强风化灰岩，节理裂隙发育明显，表层风化碎裂，稳定性较差。若直接进行隧道掘进，其坍塌、冒顶风险极高，施工安全无法保证。原设计处理措施为：在DK217+260～DK217+281段设置护拱，先施工护拱混凝土，待强度达到设计值后暗挖洞身，最后施工衬砌混凝土。

如何安全顺利地通过该段浅埋偏压区域、保证该段施工所用机械、设备、材料、风、水、电正常供应是该隧道施工的重难点，且因施工至该段时正处于当地雨季，降水集中且雨量较大。笔者结合施工步骤和工艺，对该段浅埋偏压隧道所采用的施工技术进行了详细介绍，可为类似隧道工程施工提供相应的经验借鉴和参考。

2 所采取的施工方案及技术措施

2.1 原施工方案的调整

原设计DK216+260～DK216+281段隧道先施工护拱混凝土，完成后在护拱下方进行暗挖。但DK217+260～DK217+281段处于深山之中、无道路通行，护拱浇筑用的混凝土、钢筋等原材料无法从洞外运至现场，施工用水、用电、用风无法提供，且设计未采取防偏压措施。经四方踏勘后将原施工方案进行了如下调整：(1)施工DK217+200～260段洞身管棚，加固洞身。(2)在DK217+260处采用三台阶临时仰拱工法，上台阶先出洞，机械、设备、原材料通过隧道进口供应至该段。(3)施工隧道外截水天沟。(4)将DK217+260、DK217+281仰坡及DK217+260～DK217+281左侧边坡进行喷锚支护，保证边坡稳定。(5)在隧道右侧低矮处施做重力式挡土墙，抵消左侧山体偏压影响。(6)施工DK217+281～341段洞身管棚。(7)施工初期支护。初期支护采用双层拱架，拱架外铺石棉板喷射混凝土封闭洞身，间隔4 m在拱顶留置天窗。(8)通过天窗浇筑护拱混凝土。(9)护拱浇筑完成后再暗挖中、下台阶通过浅埋段。

2.2 施工准备

(1) 技术准备：做好各类方案的报批、技术安全交底等。

(2) 现场准备：遵循“三通一平”的原则做好现场准备工作；提前将施工材料、机械转运至施工现场；做好后勤保障工作；做好洞内外的安全防护、引排水施工等。

2.3 施工关键技术

2.3.1 洞身长管棚施工

新屋隧道DK217+200-DK217+260、DK217+27-DK217+339段设计为洞口长管棚超前支护,无护拱范围内拉通布置，有护拱范围不等长布置。长管棚设计为拱部120°范围内钻设管棚钢管(外径108 mm，壁厚6 mm，单根长度为65 m，外插角为1°～3°，环向间距为40 cm)后注浆(注浆材料选用水灰比1∶1的水泥浆)，以增强浅埋段围岩的自稳能力。钻孔时先施工导向墙及导向管，以保证管棚钢管的外插角度及环向间距。注浆材料由ZJ-400高速制浆机现场拌制，注浆采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，注浆压力一般为0.5～2 MPa，具体浆液配合比和注浆压力由现场试验确定，注浆压力达到或无流量时，持压10 min后停止注浆。注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限、未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时，先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔，以检查注浆效果。

2.3.2 护拱施工

新屋隧道DK217+260-DK217+281段浅埋段洞身护拱结构采用C35钢筋混凝土(环向φ25@200 mm，纵向φ16@250 mm，双层布置，钢筋保护层厚度为50 mm)。护拱护脚处设置一排φ600直径旋喷桩，进入强风化层0.5 m，纵向间距0.4 m，以确保拱脚的稳定。护拱在初期支护外侧，外模采用30 cm×2 m×3 cm的木板作为外模，由洞内通过预留天窗泵送入仓。护拱内的纵向钢筋不能断开，以确保护拱整体浇筑成型。护拱回填种植土后种植植物绿化。

3 监控量测

为保证施工安全，在隧道浅埋段开挖支护施工时及时进行地表沉降观测及洞内拱顶沉降观测，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。对量测数据及时进行分析处理，实现动态管理、动态施工。地表沉降监测点的布置：在浅埋段沿隧道轴向每隔5 m布设，同时在横向依据实际情况选定主断面，沿主断面布设测点，横断面方向应在隧道中心及两侧间距2～5 m处设地表下沉测点，每个断面设7～11点，监测范围应在隧道开挖影响范围以外，以了解地表沉降的横向影响范围。拱顶下沉及净空变位收敛量测根据沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，断面间距为5 m。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12 h内且在下一循环开挖前读取，采用收敛计量测。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。