隧道工程項(xiàng)目二襯與初支置換探討

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摘要：山地丘陵地帶，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道占比例較高，隧道施工安全隱患突出，初支變形和二襯結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害集中。為提高隧道施工和后期行車安全性，本文結(jié)合某高速公路隧道初支變形和二襯結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害治理實(shí)踐，分析了二襯與初支置換工藝原理，總結(jié)了二襯與初支置換施工技術(shù)要點(diǎn)，可為后期同類工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞:不良地質(zhì)；隧道工程；二襯初支；置換

近年來(lái)我國(guó)西南地區(qū)高速公路通車?yán)锍踢B創(chuàng)新高，而西南地區(qū)均為山嶺重丘地形，隧道所占比例較高且地質(zhì)復(fù)雜，斷層破碎帶、泥灰?guī)r段、滑坡段等不良地段多，嚴(yán)重影響隧道施工和后期行車安全。該隧道不良地質(zhì)段二襯、初支置換，主要通過(guò)改進(jìn)技術(shù)工藝和增加新材料，在確保施工安全、技術(shù)可靠的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)不良地質(zhì)段的低成本、高質(zhì)量治理。

1工程概況

某高速公路隧道，屬分幅式隧道，其左洞有共218m出現(xiàn)二襯侵界15-50cm不等、矮邊墻開(kāi)裂滲水、隧道右洞共80m出現(xiàn)初支工字鋼大變形。施工單位針對(duì)以上情況采用“先護(hù)后拆”，并對(duì)初支進(jìn)行了成功置換，并通過(guò)監(jiān)控檢測(cè)，該段沉降和收斂數(shù)據(jù)穩(wěn)定，其它各項(xiàng)指標(biāo)合格，滿足了通車運(yùn)營(yíng)要求。

2工藝原理

2.1采用120a工字鋼先對(duì)換拱段進(jìn)行臨時(shí)鋼支撐加固，使該段受力均衡。

2.2分兩次施作6m和4m直徑42*3.5mm長(zhǎng)、短小導(dǎo)管，形成6m厚的承壓圈，并通過(guò)鉆芯取樣、對(duì)注漿形成的承壓拱圈進(jìn)行注漿效果檢驗(yàn)。

2.3利用啄木鳥機(jī)械法分段跳槽拆除臨時(shí)鋼拱架、二襯和初支，按加強(qiáng)后的圍巖設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行初支和二襯重構(gòu)，從而確保了隧道的換拱施工安全。

3二襯與初支置換施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1臨時(shí)鋼拱架支撐

臨時(shí)拱架搭設(shè)，和上臺(tái)階鋼支撐的安設(shè)方法一致。但需在工字鋼兩頭落腳處設(shè)置2cm厚的縱向鋼板，寬度為0.5m，工字鋼與鋼板焊結(jié)牢固，使臨時(shí)鋼拱架整體受力均衡。

3.2注漿固結(jié)

3.2.1注漿方案。3.2.1.1第一次注漿采用6m長(zhǎng)直徑42*3.5mm小導(dǎo)管，縱環(huán)間距為2.4*2.4m，注漿孔尺寸、布置和間距情況見(jiàn)圖1。3.2.1.2第二次注漿采用4m長(zhǎng)的直徑42*3.5mm小導(dǎo)管，縱環(huán)間距為2.4*2.4m，注漿孔尺寸、布置和間距情況見(jiàn)圖2。3.2.2現(xiàn)場(chǎng)注漿管布置及安裝。3.2.2.1在二襯混凝土表面，按縱環(huán)向2.4m的間距，用風(fēng)鉆打孔，孔深5.6m，方向?yàn)榇怪表磐獗砻娣较?。鉆孔完成后打入小導(dǎo)管，孔口鋼管外沿與砼密貼，加止?jié){塞；3.2.2.2測(cè)量:在原二襯或初支上，根據(jù)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，準(zhǔn)確測(cè)定本循環(huán)增設(shè)小導(dǎo)管孔位；3.2.2.3鉆孔:使用鑿巖風(fēng)鉆，在小導(dǎo)管孔位定位處，鉆設(shè)孔洞；3.2.2.4安裝注漿管：待小導(dǎo)管孔鉆設(shè)施作完畢，及時(shí)清孔檢查，在無(wú)坍孔、探頭石的孔洞內(nèi)，安裝注漿管，注漿管外露30-40cm；3.2.2.5注漿管固定和孔口密封：孔洞末端焊接鐵箍，并用膠泥麻筋纏箍成楔形，用于入孔注漿管的固定與孔口密封。3.2.3小導(dǎo)管注漿。3.2.3.1漿液配比:注漿采用超細(xì)快硬型硫鋁鹽42.5水泥，配合比(W/C)為l:1-0.75:1（初始低濃度），需先稀后濃，依吸漿情況逐步加濃漿液；3.2.3.2試泵:用系統(tǒng)額定注漿壓力1.5-2倍壓力，測(cè)試系統(tǒng)耐壓性能，檢查系統(tǒng)是否存在滲液、漏液等密封隱患；檢查系統(tǒng)各導(dǎo)管出漿壓力和出漿穩(wěn)定性，確保線路連接正確；試泵持續(xù)二、三分鐘泵管及機(jī)械設(shè)備不出故障，方可進(jìn)行注漿作業(yè)施工；3.2.3.3注漿順序:遵循由疏至密，由兩側(cè)向中間的注漿順序；3.2.3.4注漿壓力:根據(jù)作業(yè)面地質(zhì)條件、吸漿量和注漿粘稠度等因素，綜合確定；在注漿過(guò)程中，為避免前期注漿壓力過(guò)低，導(dǎo)致裂縫被堵塞，或細(xì)小裂縫注漿效果不佳，遺留質(zhì)量和安全隱患，適宜采用“一次升壓法”，以保證注漿效果；3.2.3.5注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):達(dá)到規(guī)定壓力，吸漿量小于0.5升/分鐘，穩(wěn)壓5-10分鐘；如果長(zhǎng)時(shí)間壓力不上升，吸漿量很大時(shí)應(yīng)停止注漿，分析原因；3.2.3.6封孔:注漿施作完畢后，應(yīng)及時(shí)拔除注漿套管，并使用C15砼封閉注漿孔。3.2.4第二次加固注漿。在第一次6m長(zhǎng)的小導(dǎo)管注漿完成并凝固后，再采用4m長(zhǎng)的小導(dǎo)管按縱環(huán)向2.4m的間距進(jìn)行第二次注漿，尾部100cm不鉆注漿孔作為止?jié){段。3.2.5注漿異常處理。在注漿施作過(guò)程中，若注漿壓力突然增高，應(yīng)立即停止注漿作業(yè)，并馬上換注清水，待注漿泵恢復(fù)正常時(shí)，再重新開(kāi)始注漿作業(yè)；當(dāng)吸漿量過(guò)大，注漿壓力始終保持低位時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整注漿濃度，適當(dāng)增加凝膠速度，并合理減小注漿量和注漿壓力，或合理采用間歇式注漿。3.2.6注漿效果檢測(cè)。3.2.6.1鉆孔取芯檢查法:在每一個(gè)試驗(yàn)區(qū)鉆孔三個(gè)，全長(zhǎng)取出巖芯；交力學(xué)試驗(yàn)室進(jìn)行試壓，得出的結(jié)果與原巖強(qiáng)度進(jìn)行比較；3.2.6.2微型攝像機(jī)成相檢查法：用風(fēng)鉆打孔深6m，清孔后，把微型攝像機(jī)探頭伸入孔內(nèi)并錄像，檢查注漿效果；3.2.6.3效果檢驗(yàn)：如注漿效果良好，注漿后形成良好的水泥結(jié)石。如果注漿后沒(méi)有形成良好的水泥結(jié)石，證明注漿效果不好，注漿效果檢測(cè)情況見(jiàn)圖3。

3.3臨時(shí)鋼拱架拆除

為確保施工安全，用挖掘機(jī)安裝破碎頭對(duì)需換拱段臨時(shí)鋼拱架I20a工字鋼進(jìn)行破除，破除應(yīng)從拱腰工字鋼連接的薄弱處開(kāi)始往拱頂進(jìn)行，待拱腰以上工字鋼破除后再破除拱腰以下工字鋼。

3.4二襯拆除

為減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，確保施工過(guò)程中的安全管控，采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)安裝破碎頭跳槽拆除整模二襯混凝土，二襯混凝土拆除時(shí)須自上而下，分塊分段進(jìn)行；拆除順序?yàn)镮1→II1→III1→IV1→I2→………→I108→II108→III108→IV108；拆除順序見(jiàn)圖4。

3.5初支置換

二襯拆除后，對(duì)揭露出的初支斷面進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)發(fā)現(xiàn)初支變形面積大，則須對(duì)初支進(jìn)行拆除置換，初支置換采取全斷面整體置換；初支拆除置換采取1-2榀鋼拱架一循環(huán)，每榻鋼架拱部及拱腳增設(shè)8根直徑22mm鎖腳錨桿。3.5.1初支破除。初支拆除工作同二襯拆除一樣，先開(kāi)一道50cm寬、24cm深的槽口，然后用挖掘機(jī)安裝破碎頭在原初支拱架的拱腰的工字鋼連接薄弱處往拱頂開(kāi)始破除；初支破除施工時(shí)，為避免破除施工對(duì)圍巖的影響，應(yīng)合理確定破除施工時(shí)振幅和次數(shù)；第1段破除施作完畢后，應(yīng)馬上跳至第5段施工。3.5.2拆除后重新支護(hù)。3.5.2.1初支拆除施作完畢后，應(yīng)使用斷面儀等儀器，精確測(cè)量圍巖斷面，及時(shí)修整欠挖斷面，保證斷面符合設(shè)計(jì)要求；3.5.2.2斷面修整完畢，應(yīng)及時(shí)清理作業(yè)斷面，并噴射2cm混凝土，以達(dá)到保護(hù)圍巖斷面，防止巖壁脫落、坍塌，保障后續(xù)施工安全；3.5.2.3初支空洞處理：支護(hù)與圍巖之間若存在空洞，會(huì)影響圍巖結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)固性，并會(huì)改變支護(hù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)支護(hù)能力產(chǎn)生不利影響，增加后續(xù)施工和后期隧道行車安全隱患；因此在初支施工期間，若檢測(cè)到初支空洞，應(yīng)及時(shí)采用打孔預(yù)埋泵送管，向空洞內(nèi)泵送C20砼；3.5.2.4初支完成后，每5m在拱頂和拱腰處布設(shè)沉降觀測(cè)和周邊收斂點(diǎn)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定和初支斷面滿足設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行后續(xù)二襯施工。

4結(jié)論

本文結(jié)合具體工程，探討了隧道初支變形和二襯結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害治理的二襯與初支置換施工技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)論如下：

4.1在搭設(shè)臨時(shí)鋼拱架支撐時(shí)，工字鋼兩頭落腳處設(shè)置縱向鋼板，并將之與工字鋼焊接固定，提高了拱架整體受力均衡性。

4.2在注漿施作過(guò)程中，應(yīng)注意注漿異常處理，若注漿壓力突然增高，應(yīng)立即停止注漿作業(yè)，并馬上換注清水，待注漿泵恢復(fù)正常時(shí)，再重新開(kāi)始注漿作業(yè)；當(dāng)吸漿量過(guò)大，注漿壓力始終保持低位時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整注漿濃度，適當(dāng)增加凝膠速度，并合理減小注漿量和注漿壓力，或合理采用間歇式注漿。

4.3初支破除施作過(guò)程中，應(yīng)合理確定施工時(shí)振幅和次數(shù)，避免擾動(dòng)圍巖；破除施作完畢，應(yīng)及時(shí)修整圍巖斷面，并噴設(shè)混凝土保護(hù)層；初支重支后，應(yīng)重視空洞處理，及時(shí)采用C20砼泵送回填。

作者:夏黃鵬 單位:湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司一分公司