劉華平

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 工程概況

店子溝隧道位于甘肅省慶陽市寧長二級(jí)公路宮河至長慶橋段路基與橋涵工程第Ⅱ合同段。為保護(hù)店子溝遺址,公路在穿過店子溝遺址時(shí)未采用明挖施工,設(shè)置了隧道一座。該隧道穿越店子溝,連接公路兩端,隧道凈空(寬 ×高)為 10 m×5 m、坡率 2.25%,隧道全長 332 m,洞門為端墻式,自然通風(fēng)。隧道采用全斷面鋼筋混凝土襯砌,頂拱及邊墻襯砌厚度為 60 c m,底板襯砌厚度為 50 c m,一襯混凝土使用鋼拱架支護(hù),C 25混凝土襯砌,厚 30 c m,洞門端墻為 C 25鋼筋混凝土現(xiàn)澆,洞口邊坡采用 M 7.5漿砌片石護(hù)面墻加固。隧道起點(diǎn)樁號(hào)為 K 22+150,終點(diǎn)樁號(hào)為 K 22+482。該隧道為黃土隧道,對(duì)其使用鋼拱架進(jìn)行一襯混凝土支護(hù)施工,然后進(jìn)行仰拱及二襯混凝土施工。

2 洞頂坍塌經(jīng)過及原因分析

店子溝隧道在進(jìn)行第 6段(K 23+177～K 23+183)一襯混凝土施工準(zhǔn)備時(shí),發(fā)現(xiàn)開挖洞頂上部不時(shí)有少量落土現(xiàn)象發(fā)生,當(dāng)時(shí)又逢大雨,砂石骨料含水量大,道路難以行車,混凝土不能正常澆筑,于是決定暫?；炷烈r砌施工準(zhǔn)備工作。由于時(shí)間耽擱過久,洞頂連續(xù)發(fā)生大面積塌方,塌腔距設(shè)計(jì)邊線外約有 6 m×6 m×14 m的空洞。事后分析,黃土隧道開挖施工后,由于北方氣候干燥,黃土中的水分相對(duì)空氣較為濕潤,隧道一旦開挖后,應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù)施工,一旦時(shí)間過長,隧道洞頂黃土水分蒸發(fā)出現(xiàn)龜縮,形成脫落,一旦土方脫落過多,將逐漸影響洞頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,當(dāng)黃土開始坍塌時(shí),將改變整個(gè)洞頂?shù)氖芰Y(jié)構(gòu),逐漸形成大面積坍塌,同時(shí),黃土隧道開挖進(jìn)尺不宜太快。在黃土隧道施工時(shí),宜采用短進(jìn)尺,勤支護(hù)方法進(jìn)行施工,一般開挖進(jìn)尺不宜大于 3 m,加上一襯混凝土端頭工作面 0.5 m,一襯混凝土外露黃土面一般控制在 3.3 m,每次開挖支護(hù)循環(huán)進(jìn)尺按 2.8 m控制,這樣施工,黃土隧道基本能保持穩(wěn)定,且一旦開挖后應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù)施工,避免時(shí)間過長而造成黃土水分蒸發(fā),形成土方坍塌,否則不要進(jìn)行土方開挖。

3 對(duì)塌方黃土進(jìn)行清理施工

待洞頂?shù)敉料鄬?duì)穩(wěn)定后,人工慢慢使用鐵鍬順著已澆筑一襯混凝土的邊墻逐漸掏槽進(jìn)占長0.75 m,側(cè)寬 2 m導(dǎo)向槽,預(yù)留鋼模臺(tái)車軌道,當(dāng)半幅開挖到位后,開始半幅安裝鋼拱架,然后施工另外半幅導(dǎo)向槽及鋼拱架安裝,安排專人負(fù)責(zé)觀察洞頂黃土的穩(wěn)定狀況,千萬不要使用機(jī)械清土并將導(dǎo)向槽以外的土方進(jìn)行清理,一旦清理后,將再次造成洞頂受力結(jié)構(gòu)改變,可能會(huì)造成洞頂再次大面積坍塌,從而給下面的施工人員及設(shè)備安全造成極大威脅。當(dāng)觀察到洞頂開始掉土?xí)r,人員應(yīng)及時(shí)撤離,待洞頂?shù)敉练€(wěn)定后,再次進(jìn)行人工開挖。由于北方天氣干旱,風(fēng)季期間,掉土?xí)r間一般為 24 h一循環(huán)。

4 鋼拱架及編織袋臨時(shí)支護(hù)施工

開挖時(shí),兩側(cè)錯(cuò)開施工,先將左側(cè)開挖一進(jìn)尺75 c m,寬 2 m的導(dǎo)向槽,然后進(jìn)行鋼拱架安裝作業(yè),鋼拱架規(guī)格為 I 20 a。由于塌腔區(qū)內(nèi)回填量較大,考慮到鋼拱架所能承受的壓力,決定縮小鋼拱架的安裝間距,將原設(shè)計(jì) 75 c m的間距調(diào)整為 50 c m,縱向連接筋設(shè)計(jì)為 φ 22直螺紋鋼筋,兩端各做 10 c m的 90°彎鉤,并與鋼拱架焊接在一起,其間排距由 100 c m調(diào)整為 50 c m,每根長度由 95 c m調(diào)整為 75 c m。先安裝鋼拱架直立段。安裝時(shí),每側(cè)每榀鋼拱架增加兩根 φ 42、長 3 m的鎖腳錨管,將 2榀鋼拱架連接成一整體,然后使用編織袋裝土沿鋼拱架頂部整體覆蓋,將空腔體充填并與洞頂坍塌土體輕微接觸,作為混凝土維護(hù)使用臨時(shí)模板之用及頂部土方坍塌體的緩沖帶。待鋼拱架及編織袋臨時(shí)支護(hù)施工完成后,將鋼模臺(tái)車軌道安裝到導(dǎo)向槽頂端位置,并將一襯混凝土封頭模板安裝到位。

5 混凝土澆筑

5.1 混凝土拌和站的布置

混凝土拌和站布置在店子溝黃土隧道洞口路基平臺(tái)上,主要分布有變壓器、砂石骨料堆放場地及水泥倉庫,一臺(tái) J Z C 350強(qiáng)制式攪拌機(jī)和 H B T-85混凝土輸送泵機(jī),用于混凝土拌制及輸送。

5.2 混凝土澆筑

混凝土從鋼模臺(tái)車窗口灌入,使用坍落度為140～160 m m泵送混凝土澆筑,φ 50振動(dòng)棒振搗密實(shí),最后使用封拱器將混凝土頂拱封搗好。其它塌方位置按照上述方法逐段開挖、支護(hù)、襯砌到塌方邊界 15～20 m以外位置,并開始進(jìn)行仰拱混凝土施工。

6 仰拱混凝土施工

在一襯混凝土支護(hù)后,開始進(jìn)行仰拱混凝土施工,仰拱混凝土滯后于一襯混凝土進(jìn)尺一般不宜大于 40 m,仰拱混凝土從隧道進(jìn)口位置開始開挖澆筑,使用反鏟開挖到設(shè)計(jì)高程,然后進(jìn)行鋼筋制作安裝。除洞口第一倉混凝土使用封頭模板外,其余仰拱混凝土依靠已經(jīng)澆筑的仰拱混凝土側(cè)面及開挖仰拱后的土方作模板面進(jìn)行混凝土澆筑,混凝土澆筑前,按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行波紋管埋設(shè)。混凝土使用混凝土泵輸送,φ 50振動(dòng)棒振搗密實(shí)。

7 塌方區(qū)固結(jié)灌漿

當(dāng)一襯混凝土及仰拱混凝土進(jìn)占塌方區(qū)邊界15～20 m以外進(jìn)尺后,開始進(jìn)行拱頂空腔位置的固結(jié)灌漿。對(duì)塌方松散土體進(jìn)行注漿是為了加強(qiáng)塌方土體的密實(shí)度。注漿管由 φ 42無縫鋼管加工而成,注漿小導(dǎo)管長 3 m,端頭加工成尖狀,交錯(cuò)成梅花狀布置,鉆孔孔徑不小于 12 m m。注漿管間排距為 100 c m×100 c m。

注漿施工措施:采用黃土泥漿注漿并摻入5%的水泥 ,水 ∶黃土為 1.25∶1;注漿管為 φ 42小導(dǎo)管。注漿開始時(shí),壓力一直保持為零,直至空洞充滿后,注漿壓力開始上升,漿液在壓力作用下充填于塌方土體之中,形成漿土結(jié)合體。

施工順序:設(shè)置塌方土體沉降觀測點(diǎn)→清理塌方前端散落土→備料(建儲(chǔ)漿池)→機(jī)械拌料→沉降觀測→布置注漿管→漿液(摻 5%水泥)配制→注漿→封管→沉降觀測→儲(chǔ)漿池回填。

施工準(zhǔn)備:鐵锨、手推車、Z L 50型側(cè)卸式裝載機(jī)、自卸汽車、φ 42無縫鋼管、U B 3C灰漿泵 (一套)、鋼絲篩、過篩熟石灰、過篩黃土、J WZ 190漿液攪拌機(jī)、儲(chǔ)漿池、臺(tái)秤、D Z-25A強(qiáng)力地面巖石電鉆、鉆桿、鐵板等。

漿液配制:按照 5%的比例摻入水泥,并按照水、灰土 1.25∶1的比例加入生活用水,然后進(jìn)行攪拌,攪拌時(shí)間為 1.5～2.5 m i n,漿液攪拌均勻后,通過濾網(wǎng)進(jìn)入儲(chǔ)漿池,用篩子撈出漿液內(nèi)的雜物。

注 漿:將吸漿管放入儲(chǔ)漿池,檢查各管路連接好后,開動(dòng)注漿泵進(jìn)行注漿。注漿前,在儲(chǔ)漿池上方設(shè)一個(gè)三腳架,三腳架上吊 D Z-25A強(qiáng)力地面巖石電鉆,電鉆鉆桿(長 200 c m)端頭焊接一長10 c m×寬 5 c m×厚 3 m m的鐵板做攪漿棒,派專人不斷攪拌儲(chǔ)漿池中的漿液,防止?jié){液因濃度不一致導(dǎo)致注漿管堵塞,同時(shí)也避免因漿液不均勻而影響注漿質(zhì)量。注漿開始時(shí),注漿的壓力一直保持為零,直至空洞充填滿后,注漿壓力再開始上升,緩緩增壓,增大進(jìn)漿量,注意壓力的變化。在注漿過程中,密切注意壓力表、吸漿管及孔口周圍情況的變化,一旦出現(xiàn)堵管現(xiàn)象,立即停止注漿,在清洗疏通注漿管后再進(jìn)行注漿作業(yè)。

封 管:注漿結(jié)束后,擰開孔中管與地面移動(dòng)注漿管的接口,迅速用木塞將管口堵塞,減少回漿量。擰開導(dǎo)漿管時(shí),首先關(guān)閉注漿泵電源,導(dǎo)管的管口朝著空曠無人的方向,避免注漿管內(nèi)的漿液帶壓噴出濺射到施工作業(yè)人員的臉上。

8 結(jié) 語

在店子溝隧道洞頂塌方處理過程中,加快了施工進(jìn)度,節(jié)約了施工成本,縮短了施工工期,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,但也存在一定的施工安全風(fēng)險(xiǎn),特別需要加強(qiáng)安全管理,同時(shí)也給類似的黃土隧道洞頂塌方工程處理提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。