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高速公路隧道变形处理施工工艺

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【摘要】阐述了某工程的工程概况,分析了山岭高速公路隧道围岩特点与大变形特征,对隧道多处大变形处理施工工艺进行研究,包括超前小导管施工工艺、超前锚杆施工工艺、工字钢和格栅拱架施工工艺等内容的分析,旨在提升山岭高速公路隧道施工质量。

【关键词】山岭隧道;大变形;公路施工

1引言

在我国基础建设过程中,隧道一直是其中重要的构成成分。近几年来,随着国家高速公路、铁路建设事业的逐渐发展进步,对隧道的建设质量提出了更高的建设标准,包括在隧道的建筑点、跨度以及复杂地质条件等方面,均进行了比较严格的设定处理。但是在具体的隧道公路施工过程中,尤其是山岭地区的公路隧道公路施工,经常出现大变形问题,影响工程施工质量的同时,也给施工人员带来了一定的施工安全隐患。基于此,针对山岭高速公路隧道多处大变形处理施工工艺这一课题进行深入研究具有重要的现实意义。

2工程概况

人子石隧道进口位于梅州市梅江区城北镇人子石自然保护区,进口位于梅江区城北镇兼全村,出口位于梅江区城北镇群益村,设计为分离式隧道,隧道起讫桩号左线为LK8+488~LK9+400,长912m;右线为RK8+480~RK9+380,长900m,呈东西方向展布,穿越人子石自然保护区。进洞口设计标高为192.2m,出洞口设计标高为191m,隧道最大埋深约102.5m,属浅埋中型隧道。在进行公路建设施工时,其等级为高速公路双向四车道。

3山岭高速公路隧道围岩特点与大变形产生原因

3.1围岩特点及地质构造

根据野外调查及钻探、物探资料,隧道区出露地层有侏罗系泥质粉砂岩、砂岩及残破积黏性土。据对相关地质资料的查阅分析,本路线段未发现区域深大活动断裂,新构造运动不强烈,处于区域地质构造活动影响相对微弱即较稳定的地质环境。受区域构造作用的影响,本线路段内剪切性节理和张性节理较发育[1]。常见的有3组,以南北向为主,发育密度为2~6条/m,断裂带附近发育密度最大,将岩体切割成碎块状、矩形、多边形、菱形等不规则形碎块,开挖时容易造成崩塌、塌方、滑坡等灾害,对线路建设有一定影响。隧道中部K8+840附近有一北西走向的断裂通过,断层造成岩层破碎,完整性变差,降低隧道围岩级别,影响隧道的稳定性。

3.2大变形特征及原因

在我国山岭高速公路隧道施工过程中,大变形隧道出现的概率十分高,进行该处施工时,采用的施工工艺也需要进行量化探索[2]。在本次工程项目的施工过程中,从隧道的出口位置掌子面开挖掘进到LK9+068处时,路段左侧位置的初期支护钢拱架产生了大变形问题,快速收敛变形后,导致喷射混凝土出现了环向形式的裂缝问题,局部混凝土已经出现变形。在此期间,隧道出口位置仰坡喷射混凝土随之产生了开裂与鼓包问题,根据施工作业团队的实地测量后发现,检测点水平偏移量已经达到18cm,积累的下沉量高达30cm。导致工程出现大变形问题产生的因素主要包括以下几点:(1)地质因素。该山岭高速公路隧道出口位置的围岩时经历过强风化、卸荷的砂质板岩,岩体对外呈现薄片形状,围岩的级别为Ⅴ,自稳定能力极低。(2)施工因素。进行二次衬砌施工时,进洞时间过长,同时在进行下台阶的开挖工作时,初期支护并未形成有效闭环,导致山岭隧道整体的稳定性受到了不良影响。

4山岭高速公路隧道多处大变形处理施工工艺研究

4.1超前小导管施工工艺

在进行山岭高速公路隧道多处大变形施工处理时,采用超前小导管施工工艺进行围岩支护处理时,应采用10°~15°外角打入到围岩中,钢管的环向之间的距离严格控制在35cm,超前小导管需要保证1m以上的搭接长度。同时,将小导管通过手持风钻打入隧道地层中[3]。随后开展注浆施工,弥补由于大裂缝问题导致的混凝土裂缝,注浆顺序应由下至上。此时,出现地下水加大的问题,解决该问题时采用了双液体注浆,将2种不同的注浆液体分别放置在2个不同的容器内,运用双液注浆泵按照固定比例将2种浆液混合后注入混凝土裂缝中,提升混凝土的支护性。

4.2超前锚杆施工工艺

在应用超前锚杆施工工艺处理山岭高速公路隧道多处大变形时,除进行上述注浆施工,还需要采用长4.5m,准22mm无带肋钢筋规格的工具进行注浆施工,保证其间距为45cm,确保在每一个封闭环中均包含31根,按照衬砌作业的不同,将其分别布置在不同的位置,保持10°~15°的外插角。具体的施工作业流程为:钻孔→清理孔洞→灌入浆液→将杆体插入。在施工期间需要注意的是,为了避免引起大变形问题再次出现,进行超前锚杆灌浆施工时,应先行在浆泵内部注入水、砂浆,随后将灌浆管插入孔底上方的5~10cm,将已经再次调制完成的砂浆灌入浆泵内开始注浆作业。与此同时,注浆压力应控制在小于0.4MPa,为了避免再次形成大裂缝问题,需要实时检测压力值变化状况,一旦出现压力过大问题,应立刻停止作业,将堵塞问题解决。

4.3喷射混凝土施工工艺

进行山岭高速公路隧道多处大变形处理施工时,应采用以下几种施工工艺:(1)喷射混凝土作业采用分段进行,喷射顺序先墙后拱,自下而上,每小段作业宽度以1.5~2.0m为宜;(2)开展大面积施工混凝土喷射作业时,需要实现对围岩表面出露的空洞或是凹穴位置进行,开展的顺序需要保持上、下、内、外的施工流程;(3)控制喷射速度,为了避免大变形问题再次出现,应适当控制喷射速度,为后期压实创设条件,风压达到0.5MPa后开始作业,随后共跟压变化作业;(4)需要保证喷射混凝土的厚度控制得当,厚度过薄会造成粗集料混凝土不易黏结,导致各类鼓包问题出现,如果厚度过大,会导致混凝土出现下坠现象,形成沉降问题。

5结语

综上所述,随着我国公路建设项目数量的不断增加,在实际施工过程中必然会遇到大变形施工问题,对施工推进和施工质量产生负面影响。通过本文的研究可以发现,进行山岭隧道工程施工时,要避免工程多处出现大变形问题,必须进行隧道洞口的加固支护施工,充分运用隧道洞口地表预加固技术防止大变形问题出现,借以保障工程的竣工验收质量,最终为我国的公路建设事业发展水平阶段性提升起到促进作用。

【参考文献】

【1】唐江虎.山岭重丘区高应力软岩大变形隧道施工技术[J].黑龙江交通科技,2017,40(5):151-152.

【2】王升,李君旸,袁永才,等.软岩大变形隧道的围岩级别判识方法及处治优化[J].科学技术与工程,2016,16(13):266-272.

【3】张军,翟少磊.山岭隧道浅埋段不同施工方法对软弱围岩变形的影响[J].公路与汽运,2017,23(3):183-185.

作者:谭明 单位:广东省长大公路工程有限公司

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