不良地质条件下的隧道施工要点及质量控制分析

不良地质条件下的隧道施工要点及质量控

制分析杨荣程（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳111000）1工程概况在某隧道工程施工中，最小埋深为3mo隧道进口段埋深3〜20m,洞身围岩主要为灰黄色的粉砂土及砂砾土为主，结构比较疏松，右侧拱脚为白色细砂，并且逐步向左侧及拱顶方向发展，向下开挖至拱脚均为纯细砂。粉砂层受扰动即滑坍，极不稳定，在开挖过程中易出现失稳、垮塌，在无预防整治措施下会破坏初期支护，危及设备和人员安全，严重的会导致冒顶，处理十分困难。同时粉砂对水泥浆液扩散较差，固结困难。2不良地质条件隧道施工要点地表加固洞身开挖前需保证洞顶粉砂层的稳定性，防止洞顶坍塌和冒顶。在该隧道进口粉砂层段范围内地表采取预注浆加固处理，隧道左右洞横向注浆宽度为隧道中线两侧各12%对隧道洞身轮廓外10nl范围内形成加固圈。地表加固注浆管采用076mm注浆导管（壁厚4nim）,浆导管从地表以下所有导管均需注浆，采用水泥浆液，水灰比1：1,水泥标号不小于425MPa,灌浆浆液浓度由稀到浓、压力由低到高逐级变化。为保证注浆浆液扩散效果和保证注浆压力，地表注浆前进行导管间距和注浆压力试验。确定注浆导管地表埋深W3m时，管口段50cm范围钢管不开口；地表埋深3〜12m时，管口段2m范围钢管不开口；地表埋深＞12m时，仅在钢管底部10m范围内进行开口，在隧道洞身轮廓外10m范围内形成加固圈。导管间距为ImXlm,梅花状布置，注浆压力0.5〜1.5MPa。超前支护粉砂层极不稳定，受扰动坍塌严重，为保证洞身开挖人员的安全，开挖前沿洞身纵向增加超前支护。超前支护采用①42mm超前注浆小导管，导管前端加工成锥形，尾部焊接中6mm钢筋加劲箍，长度3%纵向间距1.2m,环向间距30cm,以7°〜20。外插角打入围岩，尾端固定在钢拱架上。超前小导管注浆采用水泥浆液，注浆压力0.5〜1.5MPa,水灰比1：1,水泥标号不小于425MPa。洞身开挖洞身开挖应严格遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”的原则［1］。为了减少掌子面的扰动、控制地表沉降，洞身开挖采用交叉中隔墙(CRD)法开挖，主洞、导洞按照上、中、下三台阶施工，中下台阶之间采用临时仰拱加固措施［2］。导洞、主洞内上、中、下台阶错开间距3〜5%导洞、主洞掌子面错开距离15m。侧导洞初期支护用临时钢拱架在主洞初期支护钢拱架闭合且变形稳定后方可进行拆除，每次拆除长度不大于15mo掌子面掘进之前必须完成前一循环的注浆作业，待前一循环的工序完成，尤其是系统注浆小导管施工完毕，浆液固结之后，再进行下一循环的施工。粉砂层地基承载力较低，隧底仰拱开挖后，地基承载力未达到设计要求。为减小对仰拱基底地层的扰动，同时防止仰拱基础开挖换填造成初支收敛、地表沉降，仰拱基底采用076mm注浆导管固结，导管间距100cmX100cm,管口段40cm不开口，梅花状布置，导管长度根据地质情况确定。现场采用钻探方式确定粉砂层厚度，保证注浆钢管穿过细砂层2mo洞身支护粉砂层隧道施工初期支护必须保证支护结构的承载力和抗稳定性。为提高洞内钢拱架受力和稳定性，型钢拱架和中隔墙采用118工字钢，在上台阶增设2根2.5m长的①42mm小导管锁脚锚管（单侧2根）,中、下台阶主洞侧壁锁脚采用2根①76mm导管（单侧2根），长度6m,中隔墙采用中42mm锁脚锚管，长度3m单侧2根，钢管内注入1：1水泥浆进行固结。为保证洞身外侧粉砂层的稳定，减小拱顶沉降和洞身收敛。系统锚杆采用中42mm注浆小导管，长度1尸4.0m,间距10cmXIOcm,梅花形布置，小导管注入1：1水泥浆对洞身环向进行加固。防水工程施工防水层在初支基面处理之后、二衬钢筋安装之前施工，其中基层表面应平整、洁净、无疏松、空鼓、无裂缝，其平整度应满足D/LWl/6[3]。其中，D为初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度，L为初期支护基层两凸面的距离。对穿出基层的金属构件，如钢筋头、锚管头等构件切除并用砂浆抹平，不能切除的金属构件，必须采用喷混凝土或砂浆将其覆盖，其圆弧半径R>200mm。基层面阴、阳角和棱角部位需用砂浆抹成圆弧，圆弧半径100mmo基层表面只允许少量偶见湿渍，不得有滴水、漏水、线流或泥沙流出。敷设前应进行彻底清理基层上的所有杂物。钢筋工程施工施工班组要严格按照设计图纸、技术交底和有关施工规范、操作规程进行施工；施工前要核对钢筋规格、形状、尺寸、数量是否符合设计要求；施工中要随时检查钢筋绑扎是否牢固，间距、排距、保护层厚度是否正确；绑扎完成后，班组长要按标准进行认真自检并填写工序质量自检表，合格后报质检员进行复检；质检员检查合格后，上报监理进行检查验收［4］。模板工程施工在隧道中模板支立前质检员要对钢筋安装的位置、数量、保护层厚度、模内清理是否干净等项目进行复查；模板支立前需对模板表面进行仔细清理、修整，并涂刷脱模剂；模板支立过程中要严格控制结构尺寸、垂直度、模板相邻高差、轴线位置，做到不清理的模板不安装，不修整的模板不安装，不涂刷脱模剂的模板不安装；模板安装完成后要检查模板安装的轴线、高程、垂直度、支撑牢固情况是否按技术交底施工、模内清理情况，确认合格后报质检员验收，待质检员验收合格后报请监理验收，验收合格后方可进行下道工序施工。二次衬砌施工初期支护施工完成后，通过对监控量测数据分析，确定隧道拱顶沉降,净空收敛等变形稳定后，开始进行防水及二衬施工。为确保施工安全及混凝土灌注质量，防水及二次衬砌纵向分两段施工，每段长度约12mo混凝土采用商品混凝土，在灌注作业现场设置对讲机或有线电话等通信设施，以利于和地面硅下料□值班人员联系，随时控制硅的用量［5］。底板施工期间需保留中隔壁，混凝土浇筑应分层连续进行，采用人工插入式振动器振捣。用插入式振捣器振捣时要轻提轻放以免破坏防水层。底板浇筑完成后立即用麻袋片覆盖洒水养护，防水混凝土养护时间不少于14do底板达到一定强度后，开始直墙施工，直墙施工期间需保留中隔壁及临时仰拱，待完成直墙钢筋、模板施工并验收合格后，进行直墙混凝土灌注；直墙混凝土浇筑应按照分层、均匀、对称的方式进行浇筑，且每隔一块模板开设一个振捣口，边浇筑边振捣。直墙混凝土达到一定强度后再进行拱顶施工，拱顶施工期间继续保留中隔壁及临时仰拱，待完成拱顶钢筋绑扎及模板安装并报验合格后进行拱顶混凝土灌注，混凝土灌注自落高度W2m,且浇筑顺序应严格按照拱顶模板上设置的灌注窗口顺序进行。灌注混凝土应连续进行,并在拱顶埋设补偿收缩注浆管，考虑到拱顶混凝土灌注难度较大，拱顶混凝土的灌注采用加强封堵板泵送剂压灌注混凝土施工工艺。3不良地质条件隧道施工质量控制要点3.1确保周边管线安全隧道邻近通信、污水管线，环境保护要求高，同时工程区域地质复杂，粉砂层隧道存在掌子面失稳风险，易造成周边管线破坏，如何做好管线保护工作是本工程重点。结合前期主体结构施工期间对周边管线的了解，采取措施如下：①建立健全的应急预案体系，做好应急储备,积极响应；②加强控制初期支护施工质量，通过超前支护、开挖进尺控制措施防止渗漏水及塌方事故发生，根据监测数据灵活调整现场顺序；③做好超前注浆监控、隧道变形监测，加强地面建筑物和道路观测和监测，严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的方针组织施工；④“监测是施工的眼睛”，施工全过程都必须在严密的监测下进行，以及时发现问题及时处理，将事故制止在萌芽状态；⑤施工期间，备好各种应急物资，成立抢险应急分队，时常组织抢险演练，做到有备无患。一旦发生险情时便可以做到“发现早，反应快，处理及时“，把损失降到最低。2确保二次衬砌无渗漏隧道出入口防水要求高，由于本隧道埋深很浅，且周边存在通信、污水等管线，因此防水是本工程施工控制的难点、重点，施工过程中必须认真加以控制。3.3做好监控量测隧道施工前应制定监控量测方案，首先对洞顶注浆后地表布置监控测量点，洞身开挖后及时对拱顶、拱腰布置测量点，测