隧道洞口浅埋偏压明洞暗做施工技术的应用_赵凯.pdf

CM&M 2023.01550 前言对于处于山体侧面隧道洞口，因洞口施工点山体侧面浅埋偏压大小不等，以往施工多采取先加固隧道边坡后入洞口的施工形式。这种施工方式存在显著的不足，存在很大的冒顶坍塌风险，尤其是施工时存在较大的边坡扰动，容易引发山体滑坡、位移风险，不仅存在较大的安全隐患，且施工较为困难。本文依据实际隧道工程实例，研究隧道洞口浅埋偏压明洞暗做施工技术。采取反压回填、明洞暗做施工工艺，大幅提升了施工效率，不仅在规定工期内完成建设任务，且施工质量较高。1 工程概况该隧道进洞口位于山咀的西北坡，进洞口发育一处崩塌体，崩塌体为花岗岩，在地表形成岩堆，层厚 510m。如按照原设计施工，洞口坡脚将被挖除。风化层形成临空状态，风化层与基岩之间存在天然滑动面，雨季地表水汇入风化层内极易造成洞口大规模滑坡危害，施工风险极大。由业主、设计、监理、施工单位等相关技术人员进行现场查看分析后，决定采用反压回填、明洞暗做的方式进行此洞口的施工。2 隧道洞口浅埋偏压明挖暗做工艺特点反压回填工艺简单，可就地取材，偏压挡土墙与回填填土方都能够快速筑成，不耽误工期，并可增加隧道和边坡的稳定性。对回填土的导管注浆，可使整个回填层形成固结体，与边坡注浆形成一个整体结构，改变了原有的不良地质，不但能够观察边坡是否下沉，且能防止洞口的施工塌陷，使洞口施工的安全性得到最大程度的控制。改变原设计的浅埋变成深埋，明洞变为暗洞，达到了增强隧道洞口施工安全性和边坡稳定性的效果。相对原设计的偏压挡墙，后期维护成本有所降低，且维修洞口工程时，不影响隧道的正常运营。其适用于有浅埋偏压地段且有不良地质隧道洞口的工况，如在塌方体、腐质土堆积地层等地段，或者山区公路隧道存在的偏压段。3 隧道洞口浅埋偏压明洞暗做工艺原理针对洞口的崩塌体采用反压回填、明洞暗做。反压回填对隧道洞口偏压边坡喷锚处理，锚杆呈梅花形布置，在边坡与隧道平行线上的另一侧浇筑大体积的偏压挡土墙。偏压挡土墙与回填填土方要快速筑成，并对回填土的导管注浆，使回填土形成一个深层固结层，对不稳定边坡形成一个有效抵抗力，使隧道洞口周围边坡的土层受力均匀，化被动为主动。明洞暗做取消原设计明洞的施工，直接在注浆后的回填土下进洞，改变了浅埋偏压地形地貌，使浅埋变成深埋，明洞变为暗洞，可避免对崩塌体的施工扰动。4 施工操作要点4.1 施工准备将边坡表层的危石、植被等科学清除。科学布设排水系统，有效规避地表水导致的边坡失稳问题。后续施工中要随时监测，检查山坡稳定情况。隧道洞口浅埋偏压明洞暗做施工技术的应用赵凯摘要：依据实际隧道工程实例，研究隧道洞口浅埋偏压明洞暗做施工技术，涉及工艺内容主要为明洞暗做及反压回填。反压回填通过偏压挡墙的修筑，层层压实回填土，且通过注浆硬化的形式，有效抵抗边坡载荷，促进隧道洞口周边土层均匀受力。明洞暗做技术则是完成注浆后进行回填土，有效规避扰动崩塌体。该技术工艺简单且具有较强的适应性，能够有效控制方向，大幅提升隧道施工的安全性，经工程实践检验，可以在隧道施工中予以推广。关键词：隧道工程；洞口；偏压；明洞暗做（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）56工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工4.2 边仰坡喷锚注浆处理根据设计情况，于仰坡处布设砂浆锚杆孔，锚杆孔为梅花形，规格为 1.5m1.5m，锚杆孔为人工开凿，外漏1015cm。然后进行注浆施工，施工时压力不得超过0.4MPa，注满即可。按设计要求截取锚杆尺寸，后进行除油、除锈等操作，如锚杆外端不用垫板，可以先进行弯头。注浆选择硅酸水泥，注意使用沙子的粒径，本工程沙子粒径低于 3mm，且使用筛子筛选。科学确定配合比，具体配合比需经过工地试验室检测确定，施工前测定混凝土塌落度。根据锚杆直径确定孔径钻孔，本工程孔径需大于管径 15mm，偏差允许介于 3550mm 之间；严格控制孔深，偏差不得超过50mm。均匀拌和砂浆，严格控制其和易性，坚决杜绝事先制备，现场随用随制.注浆管缓慢向内抽送，始终保证注浆管口置于砂浆水平线以下，否则极易导致孔洞出现。注浆面积应略大于实际面积。4.3 修筑自然坡坡脚挡土墙在尽量不扰动原自然坡的情况下，修整好坡脚曲线、清理浮土等。挖好挡土墙基础，通过承载力试验后，修筑一道挡土墙对坡脚进行抵挡防护，使其与喷锚防护一起对整个边坡形成一个整体防护体系。4.4 修筑偏压挡墙偏压挡土墙修筑在洞口偏压段的正对面，设置长度为洞口至偏压边坡末端，高大坚实牢固，能够在回填土后对整个偏压段形成一个有效的抵抗力。4.4.1 挡墙基座开挖土方基座低开挖土方使用人工机械相配合的开挖形式。墙体施工、基座开挖分段同时开展，施工前应做好放线操作，明确开挖边线、中线、起始点、中点、终点等，并使用标杆控制标定开挖深度、高度、宽度等。4.4.2 处理地基挡墙基座开挖过程中出现软土层、淤泥层等时，需格外注意，必须进行换土操作，但需经业主、监理等明确准许后实施操作。4.4.3 安装挡墙基础、墙身模板使用钢模板拼装墙身模板，侧模应使用螺栓进行定位对拉，选择 16 螺栓，间距设定为 80cm。选择硬塑料管进行螺栓穿孔，内径规格为 2025cm，如墙身超过 4m，模板必须进行二次立模。4.4.4 浇筑挡墙基础该施工环节为一次性浇筑，浇筑前做好挡墙分段工作。4.4.5 挡墙墙身混凝土浇筑浇筑混凝土之前，处理挡墙与基础结合处的施工缝，先凿毛、接着清洁，然后加设钢模板。混凝土运输车辆抵达施工现场后，使用地泵浇筑，混凝土从低到高分层浇筑，单层厚度为 30cm，浇筑过程中需重点关注振捣操作。完成混凝土浇筑后马上进行抹面操作，硬化后进行二次抹面施工。4.5 碎石土回填随着混凝土的硬化，及时检测挡墙强度，符合设计强度后，进行回填施工，科学确定回填层高度，本工程本层高度不高于 50cm，层层碾压，回填高度超过洞顶 5m。4.6 小导管安装及注浆注浆加固洞顶反压回填段，注浆加固设备小导管，规格为 50mm，注浆长为整个偏压浅埋段，钢管长度6.010.0m，梅花形布置钢管，确保注浆扩散。对隧道中心线及两侧 20m 范围内进行注浆施工，注浆使用水泥浆，比例为 1:1，并加入速凝剂。本工程选择的速凝剂为水玻璃，注浆压力0.52.0MPa，注浆参数可根据现场实施情况酌情调整。沿隧道两侧按1.5m间距、30m/根竖向打入 108 跟管注浆。待整个回填土层形成深层固结体后，采用大管棚进洞施工。进洞后，在固结层洞内右侧从洞口至洞内 20m 下导管，采用 4.5m50mm的小导管注浆，按 1.5m1.5m 梅花形布置。4.7 洞口施工洞顶回填层的注浆经过试验检测达到设计强度后，才能进洞施工。使用长管棚方式支护洞口，使用热轧无缝钢管，其直径为 108mm，长度为 28m，厚度为 6mm。完成安装管棚后开展注浆施工，挖掘进洞形式为预留核心土法。采用循环进尺方式，每次不得大于 1.2m。每循环及时进行清渣、喷射混凝土、锚杆注浆、钢支护等初支工作，待本循环工序作业完毕后，方能进行下一步开挖循环支护。5 材料与设备5.1 材料主要材料如表 1 所示。5.2 机械设备机械设备配置表如表 2 所示。6 质量控制施工过程中，必须按照国家现行的施工规范、技术标准、表 1 主要材料材料名称材料规格用途无缝钢管1085mm导管108mm 钻头108mm钻孔工业润滑剂钻孔润滑水泥P.032.5/P.042.5配制水泥浆液、挡墙混凝土水玻璃35 美波度配制双液浆回填土碎石、土回填砂中挡土墙混凝土钢模板1.5m1.2m挡墙立模CM&M 2023.0157质检规定等。施工前做好技术交底工作，使每一位施工人员明确工程的意义、施工方法、施工工序等。由高孔位向低孔位进行钻孔。做好施工记录，根据岩屑及时判断、描述地质。使用专用管床加工钢管并做好丝扣，四周钻设注浆孔孔径为 15mm。严格控制回填土注浆量，如超量注浆，且压力不达标，应对浆液浓度予以调整后持续注浆施工，确保周围岩土缝隙充分灌充浆液。严格把控原材质量，及时核对材料质量、规格、型号，确保与设计相符合。严格测试进场施工材料，如水泥、钢材等，经试验合格后才能进场施工。加强过程控制，试验室取样、过程试验必须严格按照规范要求进行。7 安全措施科学谋划安全施工保证措施，项目部成立以项目经理为组长的安全领导小组，对本工程施工现场安全生产实施标准化管理。采用三级安全交底、日常安全巡查，班前安全会议、醒目安全标牌提醒等一系列安全生产工作，对安全工作精细化、日常化，坚决杜绝出现伤亡等事故，以免影响施工进程，确保施工安全、进度可控。科学开展施工交底工作，重视安全交底工作，确保安全施工，现场指挥由专职人员负责，根据相关要求，足额配置专职安全员现场开展安全管理工作。施工现场做好标识标牌，非工作人员严禁入内。做好三级安全教育工作，科学提升现场所有人员的安全意识。施工中必须严格按照设计规范和相关要求，认真落实各项安全管控措施。强化动态检测围岩，使用信息化措施 24h 监控。定期维护保养施工设备。钻杆拆卸，严禁信号不明、多头指挥。管内注浆时，操作人员应按照要求全方位做好个人防护。乙炔瓶、氧气瓶严禁共同存放，必须落实隔离要求，且具备防回火装置。施工现场注意用电安全，施工使用安全电压。三级配电箱务必配有漏电装置且设有绝缘垫。严格落实现场施工用电管控措施。8 环保措施成立施工环境卫生保证管理机构，组织学习国家、上级各级单位的环保要求、法律法规等，尤其是项目所在地环保部门的规章制度，切实提升环保意识和理念。与相关部门相结合，了解项目施工环保情况，督促项目全员树牢环保意识，科学做好环保工作。确保施工现场通风良好，注意工程车辆能耗，严禁使用超标车辆。项目内设计专门浆坑，及时收集“三废”，科学处理后在指定位置排放。过程中做好无害化处理，坚决杜绝废浆乱流。确保现场文明施工，科学划定作业区域，有效围挡施工区域，标识标牌应清楚规范、设置合理，施工现场井然有序。科学选择施工设备，现场设置降噪措施，有效降低施工噪声。9 结语本文依据实际隧道工程实例，研究隧道洞口浅埋偏压明洞暗做施工技术。为对现场施工情况有效检查，确保洞内安全施工，项目部在洞口周围设沉降监测点 10 个，直至隧道施工完成，洞口边坡等位置的沉降、位移均在可控范围内，满足规范要求，整个施工过程中未出现坍塌、裂缝、掉块等情况。该施工过程安全性能高、工艺水平高、施工效率高，取得良好的施工效果，备受各方关注，建议在类似工程中推广应用。参考文献,1 李志双,王嘉炜.浅埋偏压隧道半明半暗段进洞施工关键技术 研究 J.运输经理世界,2021(11):79-81.2 艾民.浅谈隧道洞口明暗双线浅埋偏压施工技术 J.建筑与装 饰,2017(2):6-7,9.3 彭传甫.汪家山隧道洞口浅埋、偏压段施工技术探析 J.安徽 建筑,2020,27(8):61.4 张晓玲.浅埋偏压公路隧道洞口施工技术分析 J.建筑与装饰,2019(9):157-158.5 李智,陈探,赵海斌.浅埋偏压连拱隧道洞口段施工技术研究 J.广州建筑,2022,50(3):50-55.6 田发全.隧道浅埋偏压洞口施工技术研究 J.交通世界(下旬 刊),2022(9):42-44.7 刘江江,刘警阳,张占.黄土隧道浅埋偏压洞口段施工技术要 点研究 J.建材与装饰,2018(38):280-281.表 2 机械设备配置机械、材料类型单位数量规格型号备注钻机台1普通地质钻机钻孔挖掘机台2922-D挡墙基础开挖、回填装载机台1ZG-833材料运输发电机台1150kV备用插入式振捣器个2ZX50混凝土浇筑混凝土罐车辆39m3混凝土运输电焊机台3BF500钢管、钢筋加工注浆泵台1ZTG2-60/210注浆输送泵台1HBT60-13-110S浇筑混凝土切割机台1制作孔口管浆液拌制桶个2拌制注浆浆液双液注浆机台2ZKSY90-125压注注浆浆液