隧道不良地質(zhì)段施工策略綜述

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隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨罅亢偷燃?jí)要求越來(lái)越高，高等級(jí)公路的建設(shè)蓬勃發(fā)展，修建的隧道數(shù)量越來(lái)越多。但是由于對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高和施工技術(shù)的不斷發(fā)展完善以及工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高等各種原因，導(dǎo)致工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)選線時(shí)難以避開不良地質(zhì)地段的情況越來(lái)越多，給隧道施工造成了較大難度。如何根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇科學(xué)合理的施工處置方案，對(duì)確保不良地質(zhì)段安全施工，加快施工進(jìn)度和消除整體結(jié)構(gòu)的安全隱患，確保運(yùn)營(yíng)安全均具有非常重要的意義。

1隧道不良地質(zhì)段施工方案

1.1洞口位于峭壁半山腰的進(jìn)洞方案

隨著我國(guó)施工技術(shù)和能力的日趨進(jìn)步和完善，穿越崇山峻嶺的工程項(xiàng)目越來(lái)越多。為節(jié)省投資費(fèi)用，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)選線高程越來(lái)越高，隧道進(jìn)口位于半山腰的情況在山區(qū)高速中較為普遍。針對(duì)不同的地質(zhì)地形條件可采取山腳墊碴至洞口、沿山體修筑便道至洞口和隧道縱身選取施工導(dǎo)洞等方法施做進(jìn)口段。

1.1.1山腳墊碴至洞口的施工方案該方案適用于隧道進(jìn)口距離山腳不高于30m，隧址區(qū)附近有適宜的取土場(chǎng)，且山腳具有墊碴延展場(chǎng)地的條件。施做時(shí)由碴體的坡腳起墊，逐步墊高至隧道進(jìn)口位置，修筑的便道寬度≮6.5m，坡度≯15%(圖1)。該方案施做簡(jiǎn)單，為后續(xù)施工提供了便利、可靠的施工通道，對(duì)隧道洞口段破碎地質(zhì)、偏壓和滑移地質(zhì)情況有一定的反壓作用。但該方案對(duì)取土場(chǎng)方量和運(yùn)距、洞口山腳下的場(chǎng)地有一定要求，且不適用于隧道洞口距離山腳過(guò)高的情況，否則經(jīng)濟(jì)性會(huì)隨之逐漸變差。

1.1.2沿山體修筑便道至洞口的施工方案該方案適用于隧道進(jìn)口距離山腳高差的范圍較廣，山體有一定的坡度，且山體表層地質(zhì)有一定的穩(wěn)定性，適宜沿山體表層修筑便道的情況。沿山體采用以挖掘機(jī)為主，人工弱爆破或松動(dòng)爆破為輔的方法修筑便道至隧道洞口位置。便道使用混凝土進(jìn)行硬化，寬度≮6.5m，坡度≯15%。結(jié)合洞口高度和山體地形，便道可以采用“之”字形修筑，拐角處修筑一塊水平場(chǎng)地，便于車輛行駛。便道不靠山體一側(cè)設(shè)防撞圖1墊碴便道墩等防護(hù)措施，以保證車輛行駛安全。該方法對(duì)山體和植被有一定破壞，不適用于洞口山體有地質(zhì)病害和環(huán)保要求較高的地區(qū)使用，且車輛行駛難度較大，施工成本增加較多。

1.1.3隧道縱身施工導(dǎo)洞方案在隧道進(jìn)洞不具備修筑墊碴便道和沿山體開鑿便道條件時(shí)，在隧道縱向洞身兩側(cè)擇優(yōu)選取具備交通條件、距離洞身位置較近、地質(zhì)情況較好的位置增加施工導(dǎo)洞。導(dǎo)洞斷面根據(jù)出碴方式和通風(fēng)方式設(shè)置，導(dǎo)洞施工至隧道正洞后可開設(shè)兩個(gè)工作面，掘進(jìn)時(shí)初期支護(hù)和二次襯砌緊跟掌子面可有效解決洞口段不良地質(zhì)情況造成的施工困難等問(wèn)題。該方案增加了施工導(dǎo)洞和相應(yīng)的設(shè)施，增加了一定投資，至導(dǎo)洞的便道一般需要新建，且距離較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境的破壞較大。但該方案確保了洞口段施工安全，且對(duì)隧道施工工期提供了有力的保證。

1.2隧道洞口段一側(cè)漏空且嚴(yán)重偏壓的施工方案

由于受選線原因影響，隧道洞口段嚴(yán)重偏壓且一側(cè)漏空的情況越來(lái)越多，因?yàn)閷?duì)環(huán)保要求日益提高，已不宜采用暗洞明作的方案施工。目前一般采取反壓回填、抗滑樁、樁基礎(chǔ)+偏壓擋墻等方案施工。

1.2.1反壓回填穩(wěn)固山體首先測(cè)繪出偏壓區(qū)實(shí)際地形圖，結(jié)合實(shí)際踏勘的地質(zhì)情況確定反壓回填的具體方案，一般采用碎石土進(jìn)行回填，回填施工前需做好基礎(chǔ)的平整和壓實(shí)，碎石土逐層壓實(shí)回填。

1.2.2抗滑樁方案當(dāng)遇到地形或空間條件受限不適合反壓回填的情況，一般采用施做抗滑樁進(jìn)行治理?？够瑯兜膮?shù)根據(jù)實(shí)際的偏壓和地質(zhì)情況進(jìn)行確定，抗滑樁深度超過(guò)隧底一般≮6m，且嵌入中風(fēng)化巖體≮3m。抗滑樁與偏壓山體結(jié)合不密實(shí)部位用碎石土回填并夯實(shí)。當(dāng)偏壓山體破碎、松散時(shí)在抗滑樁間需設(shè)置檔土板進(jìn)行整體防護(hù)。

1.2.3樁基礎(chǔ)+偏壓擋墻施工方案當(dāng)隧道一側(cè)位于沖溝內(nèi)且漏空，溝內(nèi)為沖積碎石土且堆積較厚時(shí)，宜采用樁基礎(chǔ)+偏壓擋墻施工方案。樁基礎(chǔ)的設(shè)置根據(jù)漏空段的范圍確定。為確?？蛊珘盒Ч?，樁基礎(chǔ)一般最少設(shè)置兩排，具備條件的采用嵌巖樁為宜。樁頂設(shè)置承臺(tái)以增強(qiáng)整體承載效果。在承臺(tái)上設(shè)置偏壓擋墻，擋墻參數(shù)根據(jù)實(shí)際偏壓情況確定，擋墻與山體未連接部位采用碎石土回填密實(shí)，回填高度超過(guò)洞頂高程5m為宜。在偏壓擋墻頂部延隧道縱向梅花形設(shè)置兩排橫向錨桿，錨桿嵌入山體≮5m，以增強(qiáng)偏壓擋墻與山體的整體性，確保后續(xù)隧道施工安全(圖2)。

1.3隧道穿越既有公路底部施工方案

隨著我國(guó)各類公路建設(shè)數(shù)量的日益增加，新建高速公路隧道穿越既有公路底部的情況越來(lái)越多。一般新建隧道的施工對(duì)既有公路均有不同程度的影響，尤其是在隧道埋深10m以內(nèi)時(shí)會(huì)導(dǎo)致既有公路明顯沉陷，有時(shí)還會(huì)引起既有公路路基滑移。為此，在施工中應(yīng)對(duì)既有公路路基進(jìn)行加固，確保其穩(wěn)定和交通通暢。在施工中一般采取設(shè)置偏壓擋墻+大管棚的施工方案。偏壓擋墻采用C25混凝土整體澆筑。擋墻基礎(chǔ)應(yīng)置于穩(wěn)固的地基上，地基承載力不低于400kPa，基礎(chǔ)打設(shè)豎向4m長(zhǎng)22砂漿錨桿，梅花形布設(shè)，錨桿入巖深度3m，地面上預(yù)留1m與擋墻混凝土連接，混凝土澆注時(shí)最少預(yù)留兩排127導(dǎo)向管，待擋墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后，施做108×6大管棚橫穿既有公路路基。管棚嵌入公路另一側(cè)山體不小于5m，管棚上按梅花形間距10cm鉆6～8的小孔，打設(shè)后在鋼管中壓注水泥漿。注漿初壓0.5～1MPa，終壓2～2.5MPa，注漿結(jié)束后在鋼管內(nèi)放入由三根22鋼筋制成的鋼筋籠，然后用M30號(hào)水泥砂漿充填，以增強(qiáng)鋼管的強(qiáng)度和剛度(圖3)。該段隧道暗洞開挖應(yīng)在既有公路擋墻和管棚施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后實(shí)施，開挖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照“管超前、緊注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉”的原則進(jìn)行施工，每段進(jìn)尺控制在0.6～1.0m范圍內(nèi)。

1.4隧道富水段施工方案

目前我國(guó)隧道設(shè)計(jì)、施工技術(shù)日益提高，隧道長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，穿越富水段的情況經(jīng)常出現(xiàn)，富水段長(zhǎng)度有時(shí)達(dá)到1km以上，給施工進(jìn)度和安全造成了極大影響。富水段的治理通常采取“防、排、堵、截”相結(jié)合，安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的原則，對(duì)地表水文情況的詳細(xì)了解尤為重要，根據(jù)對(duì)地表水文的影響具體選擇相應(yīng)的治理方案。

1.4.1隧道防水措施隧道洞內(nèi)防水層采用防水卷材+無(wú)紡布，防水卷材采用熱風(fēng)雙焊縫施工工藝，隧道襯砌采用防水混凝土澆筑，抗?jié)B等級(jí)不低于S8，有防腐要求時(shí)需添加防腐劑。二襯施工縫處設(shè)置止水條或止水帶。

1.4.2隧道排水措施隧道路面中部下設(shè)置縱向排水主溝，路面左右兩側(cè)設(shè)置邊溝，在襯砌后設(shè)置縱向排水管，當(dāng)涌水量較大時(shí)設(shè)置25cm×30cm橫向盲溝，間距12.5m，將地下水引排至中心水溝。在初期支護(hù)滲水集中位置設(shè)置半邊140環(huán)向排水鋼管，將水引排至縱向排水管內(nèi)，環(huán)距12.5m，與橫向盲溝對(duì)應(yīng)設(shè)置，每環(huán)環(huán)向排水鋼管和橫向盲溝斷面處打設(shè)排水孔并插入排水軟管，將水導(dǎo)入排水管溝，引水孔根據(jù)集中出水位置打設(shè)，排水孔深10m，孔徑為80mm。采用較大的結(jié)構(gòu)尺寸有利于增大排水通道，并防止長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)時(shí)水中沉積物和結(jié)晶物堵塞排水通道而造成水患。

1.4.3隧道堵水措施隧道堵水措施通常采用徑向小導(dǎo)管注漿方案實(shí)現(xiàn)。一般采用50×5小導(dǎo)管徑向全斷面垂直巖面打設(shè)，間距100cm，梅花形布設(shè)。注漿采用采用水泥－水玻璃雙液漿，水泥與水玻璃體積比采用1∶0.25，注漿漿液擴(kuò)散半徑不小于1m。當(dāng)注漿壓力達(dá)到2MPa，進(jìn)漿量小于100L/min時(shí)可停止注漿，終壓不能超過(guò)3MPa。采用間隔分次注漿方式進(jìn)行施工。

2結(jié)束語(yǔ)

不良地質(zhì)地段施工是隧道施工中的重難點(diǎn)工程，結(jié)合施工中的實(shí)際情況選擇安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的施工方案是確保隧道施工進(jìn)度、安全的重要前提。本文通過(guò)介紹陜西省西商高速公路黃沙嶺特長(zhǎng)公路隧道施工中處置不良地質(zhì)地段的成功經(jīng)驗(yàn)，為隧道不良地質(zhì)地段施工提供參考。