高速公路隧道特殊地质地段施工要点分析

2022-09-10

正文:

1 工程概况

三穗至施秉高速公路是贵州省“678网”规划中“四联”天柱—三穗—镇远—施秉—黄平的重要组成部分。本项目共划分为4个土建施工标段, 属于长隧道, 是全线控制性工程。该隧道可能存在的不良地质现象主要有:洞口段的浅埋偏压、洞身段的涌水、岩溶、断层破碎带等。

2 特殊地质地段施工要点分析

2.1 浅埋偏压洞口

2.1.1 边仰坡防护方案

施工工序:边仰坡修整→初喷混凝土→锚杆施工→挂设钢筋网→补喷混凝土。滑坡体边仰坡施工时, 切记大挖大刷。需要利用人工进行边仰坡处理, 首先清除地表的杂物及松散土体, 然后在修整后的土体表面初喷混凝土, 其次在天然梯级耕地的坎面打设锚杆, 再挂设钢筋网, 最后补喷混凝土。

2.1.2 管棚及进洞施工方案

(1) 上部套拱及护拱开挖

套拱和护拱采取先拱后墙的方式施工。套拱及护拱套拱及护拱开挖应在边仰坡喷锚支护之后进行。套拱及护拱先开挖管棚以下1m以上的土体, 环形开挖留核心土, 以确保边坡的稳定性, 减少对原始边坡的扰动, 保证安全。

(2) 上部钢拱架制作及架立

钢拱架在施工现场严格按照设计图纸放样制作, 采用I20b工字钢, 间距为50cm, 等间距布置。钢架间采用Φ20纵向连接钢筋进行连接, 环向间距为100cm。在套拱钢架支立完毕后, 先进行检查, 在确定无误后, 再通知项目部测量班进行复测, 复测无误后, 方可进行下一步施工。

(3) 孔口管安设

在套拱钢架精确安设后, 进行孔口管的安设。孔口管采用Φ127钢管制作, 为防止管棚施工中造成较大误差, 在安设孔口管前, 应现在钢架上对孔口管的位置精确定位, 并要考虑管棚上仰的角度。孔口管与钢架用Φ20钢筋焊接固定, 焊缝长度不小于5d。安装完之后将孔口管端头用胶布缠绕封堵。

(4) 支模、浇筑混凝土

孔口管安设完毕后, 进行支架搭设及模板安装。支架Φ42的钢管碗扣架搭设, 支架搭设完毕后应进行检查, 确保其安全性及稳定性。模板采用1cm厚的胶合板拼装而成, 外侧模板预留振捣孔, 安装完成后检查模板的尺寸及拼装缝。检查合格后进行套拱混凝土浇筑, 采用插入式振动棒进行振捣, 振捣过程中注意保护孔口管, 不能再孔口管上振捣。套拱混凝土采用C25模筑混凝土, 厚度为70cm。

(5) 下部套拱及护拱在管棚施作完毕之后分段开挖, 接长拱架, 关模、浇筑混凝土。

2.2.2 富水软弱破碎围岩段

(1) 采用GPR隧道地震探测仪、TSP地质雷达及TEM瞬变电磁仪等超前地质预报方法, 提前了解开挖面前方的地质、地下水情况;

(2) 可排水施工的隧道段, 采用超前钻孔排水;

(3) 不宜排水施工的隧道地段, 应按设计采取堵水措施;

(4) 开挖循环进尺宜为0.5~1.0m;

(5) 施工过程中根据支护位移测量结果, 及时调整支护参数;

(5) 仰拱紧跟掌子面、二衬根据监控量测结果确定合适的施工时间。

2.2.3 地表截水

在小河沟上游修筑围堰, 隧道顶部横向 (斜向) 60m河沟段采用PVC管引流, 直至小河沟下游隧道施工影响范围之外。对该里程段隧道施工影响范围内的水田, 通过政府协调, 在施工之前放完水, 保持为旱田。

2.2.4 超前地质预报

(1) 每次放炮后对掌子面进行地质素描, 初步推断前方岩层情况;

(2) 采用TSP隧道地震仪进行远距离宏观长期预报, 洞身每50~100m探测一次, 应采用技术先进、可靠、性能良好的设备进行, 并由有经验的人员判断;

(3) 采用GPR地质雷达进行近距离探测, 洞身每20m探测一次, 进一步强化、补充和验证, 掌子面前方及仰拱底部均应探测, 应采用技术先进、可靠、性能良好的设备进行, 并由有经验的人员判断;

(4) 对于该里程段, 初步判断为可能发生涌水段, 施工到该段时, 应提前20~30m采取TEM或红外探测法短距离探测地下水的情况。在该地段结合TSP、GPR、TEM等预报结果确定是否需要打探孔以及探孔位置和数量, 数量1~5个为宜, 钻孔时应对钻进速度、取芯情况、出水点位置、流量、水压、水温及出水状态等作详细机理, 必要时作水质分析, 判断地下水的腐蚀性等。

2.2.5 超前预注浆

结合勘测资料, 通过超前地质预报和超前探孔探明掌子面前方地质情况, 确认是否需要全断面帷幕注浆堵水。全断面帷幕注浆范围为开挖轮廓线5m, 注浆孔自掌子面沿开挖方向以隧道中心线为中心呈伞状布置, 共设6环注浆孔, 第I~III环每环22个注浆孔, 第IV环16个注浆孔, 第V环10个注浆孔、第VI环4个注浆孔, 局部注浆孔数量计位置可根据超前地质预报及超前钻孔探测的地下水发育情况进行调整。每环注浆长度为25m, 注浆后开挖20m, 预留5m不开挖作为下一循环注浆的止浆岩盘, 施工中注浆段落位置及长度可根据超前地质预报及超前钻孔探测到的地下水发育情况进行调整。

2.2.6 大管棚

结合勘测资料, 通过超前地质预报和超前探孔探明掌子面前方地质情况, 判别围岩状态, 确认是否需要采取大管棚辅助措施。

2.2.7 地表帷幕注浆

对洞内无法处理的可能有大量涌水地段, 在地表帷幕注浆处理。初步方案是在与隧道交叉上下游30m处施工旋喷连续墙加水泥注浆作止水墙, 止水墙间施工排水渠, 表面作防水硬化处理。洞内采用环向全断面帷幕注浆及径向固结注浆, 同时打设排水管路, 控制流量, 防止产生静水压力过高对防护产生破坏。

2.3 岩溶

2.3.1 隧道开挖面外, 小溶洞的处理

(1) 岩溶的发育地点在拱腰以上, 要使用泵进行混凝土的回填施工, 并且根据溶洞的具体情况, 在四周围使用锚杆, 回填完成之后再进行混凝土的喷射以及钢筋网支护。

(2) 岩溶的发育地点在边墙, 就要使用砌片石对其进行回填处理, 并且还要设置必要的透水管, 连接侧水沟, 确保水不出现堆积情况。

岩溶的发育底线在路面以下, 也要使用砌片石来进行回填, 如果洞中有填充物, 就需要首先清理干净, 也要使用透水管, 并连接侧水沟。

2.3.2 拱腰以上隧道开挖面外, 深度大于2.0m溶洞处理

(1) 如果溶洞内没有任何的填充物, 或者填充物已经被清除了, 就可以使用泵来输送规格为C20的混凝土来进行浇筑, 其厚度一定要大于50厘米, 同时两侧进入岩石也不能够小于50厘米, 同时还要使用锚杆, 锚杆的间距为1.2*1.2米, 而锚杆的深度要大于1.5米, 然后再进行混凝土喷射以及钢筋网支护。

(2) 如果溶洞内有填充物, 那么就需要先使用φ42×3.5毫米的导管, 其导管的间距要保持在30*30厘米见方, 然后再进行开挖的过程中, 使用预裂爆破的方式, 并且使用型号为18的工字钢, 其间距要保持在50厘米, 在其过程中要特别留意拱架的基角要进行扩宽, 从而有效的确保拱架的稳定性。然后使用缩角锚杆, 再进行钢筋网的铺设, 还要根据溶洞的具体发育情况, 适当使用钢筋混凝土。

2.4 断层破碎带

(1) 一旦在施工过程中发生塌方问题, 在进行紧急营救的同时还要对未塌方的地段进行紧急的加固处理, 从而有效的减少塌方范围, 确保施工安全。

(2) 出现塌方之后, 要认真分析出现塌方的主要原因, 并根据相关原因制定有效的防止塌方的措施。

(3) 如果塌方的面积相对比较小, 就需要从塌方处的两端首先进行加固, 然后使用混凝土以及锚喷进行有效的支护, 并且在进行顶部以及侧面的封闭, 之后还要清理塌方出现的残渣。

(4) 在塌方处, 塌方的规模以及位置确定以后, 还可以使用大管棚、小导管以及使用注浆的凝固措施来进一步稳固岩体, 然后再从上而下的进行残渣的清理工作。

(5) 塌方处的冒顶, 清理残渣之前, 陷穴口也要进行支护, 一旦地层问题较多时, 陷穴口还要设置地表的锚杆, 洞中可以选择管棚的支护方式或者拱架, 并且还要根据情况随时喷射混凝土, 以更好地起到稳固岩体的作用。

(6) 如果塌方的面积比较小, 还可以使用砌片石来进行塌方处的填充。如果塌方的强度比较大, 那么砌片石进行回填就需要将回填的厚度控制在2米左右, 上面的空间还需要使用钢支撑, 如果是特别大规模的塌方, 那就需要根据塌方的实际情况进行具体分析了。

(7) 从以往的经验来分析, 治理塌方, 就一定要先治理好水, 因为在一定程度上水流会对塌方产生一定的影响, 因此塌方处一定好做好防排水的准备工作, 适当采取有效措施防止水流进入到塌方处, 一旦有冒顶的情况, 还要在陷穴口设置遮盖, 以防止雨水进入, 造成更大面积的塌方。

2.5 洞口小净距施工

先行洞施工工序同V级围岩分离式隧道, 但后行洞上断面开挖, 必须待先行洞二衬施工并达到设计强度后进行, 且先行洞与后行洞上断面开挖距离不小于50m。隧道开挖采用光面爆破并结合左右洞之间的相互影响对爆破方案进行设计和验证, 施工中应严格控制总药量及单段最大爆破药量, 通过现场爆破效果进行调整。后行洞施工中必须加强对先行洞衬砌结构震动速度的监控, 爆破方案对后行洞的衬砌结构震动速度满足相关要求且不能对二衬形成损伤, 施工方案及爆破方案根据施工现场及验证结果进行优化和调整。

结束语:

由此可见, 对于地质条件比较差的隧道工程而言, 做好地质的预报以及预测工作是非常重要的, 要在进行施工之前, 采取科学的预报方法来进行预测, 并根据预测结果制定符合施工要求的设计方案, 同时还要报请相关监理部门, 得到相应批准方可施工, 在进行施工过程中还要对地质情况进行进一步的分析, 并采取有效措施改进不良地质条件给工程施工带来的不利影响, 从而全面提高工程施工的科学有效性, 为确保隧道工程的施工质量奠定重要的基础。

摘要：本文以三穗至施秉高速公路隧道特殊地质地段施工要点进行了详实的分析, 以期更好的确保隧道特殊地质地段施工顺利有序推进, 确保工程质量。

关键词：高速公路隧道,特殊地质地段,施工要点