大步山隧道初支與防排水工程案例

【資料簡(jiǎn)介】

　　大步山隧道是同（江）三（亞）國(guó)道主干線(xiàn)漳（州）詔（安）高速公路的重點(diǎn)控制工程之一，全長(zhǎng)1988m。該隧道采用新奧法設(shè)計(jì)施工及復(fù)合式襯砌，初支與防排水是隧道施工過(guò)程中的重
　　
　　中之重，因此它的質(zhì)量好壞對(duì)整個(gè)隧道質(zhì)量來(lái)說(shuō)尤為重要。
　　
　　1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
　　
　　大步山隧道以侏羅系南園組的火山巖--流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖為主體，僅進(jìn)口斜坡局部分布有燕山晚期侵入的花崗巖，兩者為侵入接觸關(guān)系。有六條斷裂帶與洞軸呈不同角度的斜交，其斷層破碎帶zui寬約20m，zui窄約0.5m，斷層與洞身部位圍巖類(lèi)別構(gòu)成及穩(wěn)定性有較大關(guān)系，圍巖除斷裂帶附近及進(jìn)出口部位類(lèi)別為：II～I(xiàn)V類(lèi)外，其于均為V類(lèi)圍巖，但斷裂帶均未見(jiàn)活動(dòng)形跡，場(chǎng)地構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定。
　　
　　大步山各條沖溝一般都有溪水常6E，這與上源局部段落的地下水溢出及源谷地地表水的積聚有關(guān)，地下水與地下斷層水有一定的水力關(guān)系。隧道區(qū)地下水主要富存于構(gòu)造裂隙和構(gòu)造破碎帶中，以大氣降水補(bǔ)給為主，對(duì)洞身水文有影響的F7、F7A、F8三條斷層破碎帶。本區(qū)地下水水質(zhì)為低礦化度重碳酸鈣型，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。隧道所處地理位置氣候溫暖濕潤(rùn)，年平均氣溫約20℃，年降雨量約1712.5mm，zui大風(fēng)速34m／s．隧道進(jìn)出口段均為Ⅱ類(lèi)圍巖，二襯全部采用C25防水混凝土，II類(lèi)圍巖噴錨25cm，襯砌厚度50cm（本文僅對(duì)進(jìn)口段II類(lèi)圍巖進(jìn)行闡述）。
　　
　　2初期支護(hù)
　　
　　大步山隧道開(kāi)挖采取預(yù)留核心土的方法施工，超前小導(dǎo)管注漿，錨桿掛網(wǎng)，u型鋼，噴錨25cm混凝土相結(jié)合的施工方法。
　　
　　2.1開(kāi)挖前支護(hù)
　　
　　超前小導(dǎo)管采用／950（5）的熱軋鋼管加工而成，長(zhǎng)度5m，前端加工扁尖形，管身間隔20cm，布設(shè)梅花形直徑10溢漿孔，孔口端100cm不設(shè)溢漿孔，小導(dǎo)管環(huán)向布設(shè)間距為2根／m，沿隧遭縱向開(kāi)挖輪廓線(xiàn)向外以5°～10°的外插角打入巖層，每循環(huán)間距2m（圖1、2）。用28型風(fēng)鉆打孔，再用沖擊錘將小導(dǎo)管打入設(shè)計(jì)深度，然后，用高壓風(fēng)清除管內(nèi)雜物．小導(dǎo)管布置完后用速凝塑膠泥對(duì)導(dǎo)管口端進(jìn)行封堵，并對(duì)掌子面初噴射混凝土進(jìn)行封閉，噴射厚度5cm．待噴混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行注30號(hào)水泥漿，注漿壓力0.75MPa。待水泥漿達(dá)到強(qiáng)度后，破碎圍巖間的作用力增大，圈巖的穩(wěn)定性有很大提高，同時(shí)也起到了防水作用。

　　
　　2.2開(kāi)挖后支護(hù)
　　
　　2.2.1材料選定
　　
　　水泥采用漳州中達(dá)水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的p·032.5R普通硅酸鹽水泥．細(xì)集料為漳州虎頭潭河砂。粗骨料為隧道洞碴破碎而成5—15mm碎石，且符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求．外加劑為山西生產(chǎn)的UNF一2A和KW，*摻量分別為1.5%和4%。水灰比經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比選，認(rèn)為當(dāng)水灰比為0.45時(shí)效果*。
　　
　　2.2.2初噴混凝土
　　
　　采用具有回彈率小、粉塵少、混凝土均勻性好等優(yōu)點(diǎn)的濕噴技術(shù)，可顯著提高錨噴支護(hù)的質(zhì)量．噴射混凝土作業(yè)應(yīng)符合下列要求：a.在噴射混凝土之前，使用高壓水或風(fēng)將巖壁面的粉塵和雜物沖洗干凈：b．噴射中發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的石塊等及時(shí)清除；c.噴射作業(yè)應(yīng)分段，分片按自下而上的順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度不大于6m；小根據(jù)設(shè)計(jì)厚度和噴射部位確定一次噴射厚度，初噴厚度一般不小于6cm；e．噴頭噴射方向與巖面偏角小于l0°，噴頭至受?chē)娒婢嚯x控制在0.6～1.0m之內(nèi)，噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng)，一般繞圈直徑在30~35cm之內(nèi);f.適當(dāng)分層噴射后一層噴射在前一層終凝后進(jìn)行；若終凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且初噴表面已蒙上粉塵時(shí)，受?chē)娒嬗酶邏簹怏w、水清洗干凈．巖石凹凸不平嚴(yán)重時(shí)，則結(jié)合初噴予以找平。
　　
　　2.2.3設(shè)置錨桿及掛網(wǎng)
　　
　　錨桿采用直徑5中空注漿錨桿，沿開(kāi)挖輪廓線(xiàn)環(huán)向布置，環(huán)向間距l(xiāng)m，錨桿長(zhǎng)度3.5m，每循環(huán)間距l(xiāng)m，用28型風(fēng)帖打入巖層；在鉆眼施工完成之后．用高壓風(fēng)清孔，將錨固劑先沾水充分濕潤(rùn)后立即塞進(jìn)鉆孔中．填充至孔深的2／3．用手風(fēng)槍送錨桿充分入內(nèi)，至錨固劑與錨桿緊密相貼即可．然后注入水泥砂漿，錨桿安裝后外露長(zhǎng)度不超過(guò)10cm．鋼筋網(wǎng)片采用直徑6.5圓鋼，網(wǎng)眼尺寸20cmX20cm，須保證錨桿與網(wǎng)片焊接牢固．鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨受?chē)娒娴钠鸱佋O(shè)，與受?chē)娒骈g隙小于3cm。
　　
　　2.2.4安設(shè)U型鋼支撐
　　
　　U25型鋼選用A3型16錳鋼現(xiàn)場(chǎng)或工廠(chǎng)彎制。鋼格柵選用直徑25螺紋鋼，腹筋選用直徑14螺紋鋼，并采用Ф10鋼筋作為箍筋。格柵斷面為20X20cm，每開(kāi)挖0.5m，架設(shè)鋼格柵一榀；鋼支撐架設(shè)應(yīng)本著“三項(xiàng)控制”的原則，即嚴(yán)格控制拱頂、拱腳標(biāo)高和中線(xiàn)至兩拱腳的支距，使鋼支撐不傾斜．并便于上、下臺(tái)階鋼支撐的連接。在鋼支撐兩拱腳處墊25X25X5cm木板，增加連接板受力面積，井在兩側(cè)拱腳處各打5根Ф22鎖腳錨桿．鋼支撐架好后，焊Ф25縱向連接筋，使每榀鋼支撐互相連接形成整體。鋼架與圍巖應(yīng)盡量靠近，留20~30mm間隙作混疑土保護(hù)層：鋼架與圍巖間隙過(guò)大時(shí)應(yīng)設(shè)混凝土墊塊，本隧道選用25號(hào)模筑混凝土回填。鋼架應(yīng)垂直于隧道中線(xiàn)，上下、左右允許偏差為±50mm，鋼架傾斜度不得大于2°。
　　
　　2.2.5復(fù)噴混凝土
　　
　　錨桿、網(wǎng)片、鋼格柵安設(shè)完畢后，復(fù)噴混凝土。噴射混凝土施工與初噴混凝土工序相同。本次噴射作業(yè)分4次進(jìn)行，每次噴射混凝土厚度控制在6cm，每次間隔時(shí)間以10min為宜。
　　
　　3防排水
　　
　　隧道的水害是由洞內(nèi)、外多種條件決定的，影響因素十分復(fù)雜，只有依靠綜合治理的辦法才能*病害，不留后患．總的治理原則仍然是“以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合”。
　　
　　3.1洞內(nèi)防排水
　　
　　3.1.1隧道開(kāi)挖后排水
　　
　　隧道開(kāi)挖后，先噴一層5cm厚混凝土，在出現(xiàn)裂縫并發(fā)觀滲漏水處沿裂縫及擬設(shè)Yas半圓管處，用7.5號(hào)砂漿抹干。在裂痕滲水處，沿裂縫每隔,40—50cm鉆一直徑為2cm深lm的排水孔，鋪上yas半圓管，用鋼射釘固定，井馬上低壓噴射2cm厚的速凝混凝土。把yas半圓管的出水端引入集水槽，集水槽縱向長(zhǎng)度分為兩檔：當(dāng)l一2根Yas半圓管共用一個(gè)集水槽時(shí)，其長(zhǎng)度為40cm;當(dāng)3～4根Yas半圓管共用一個(gè)集水槽時(shí)，其長(zhǎng)度為60cm：多于4根Yas半圓管應(yīng)另設(shè)集水槽，兩個(gè)集水槽凈間距應(yīng)大于2m。完成上述工序后，繼續(xù)分層噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度，對(duì)各層中出現(xiàn)的滲漏水應(yīng)按上述情況處理鋪設(shè)Yas半圓管．用橫向排水管將集水槽中的水引入隧道兩側(cè)的縱向主排水溝（圖3）。

　　
　　3.1.2復(fù)合式襯砌中間鋪設(shè)夾層防水層
　　
　　隧遭設(shè)計(jì)為封閉式防水。在澆注二襯混凝土之前，鋪設(shè)復(fù)合式EVA防水板．防水板拼接采用熱合機(jī)焊接，搭接長(zhǎng)度為10cm，控制好熱合機(jī)的溫度和速度，避免漏焊和過(guò)焊，焊縫寬度l0cm;對(duì)接頭做水巒性實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為在0.2MPa水壓下24h無(wú)滲漏現(xiàn)象。鋪設(shè)防水板之前要清除初期支護(hù)表面外露的鋼筋頭、錨桿頭及噴混凝土尖角，避免在施工時(shí)損壞防水板。對(duì)噴射混凝土表面凹凸起伏較大處（凹凸不平面跨深比大于1／6）予以噴補(bǔ)，確保表面平順。防水板鋪設(shè)順序是先拱頂后邊墻，環(huán)向松弛率控制在10%～15％，縱向松弛串控制在6%～8%，并根據(jù)表面的平整度適當(dāng)調(diào)整．二次襯砌混凝土澆筑中對(duì)工作縫、伸縮縫、沉降縫采用了環(huán)向橡膠止水帶．個(gè)別嚴(yán)重滲漏水將采用雙層止水帶。
　　
　　3.1.3防水混凝土提高抗?jié)B能力
　　
　　二次襯砌混凝土強(qiáng)度為C25，其抗?jié)B標(biāo)號(hào)控制為S8。為此，在混凝土配合比方面首先把住了關(guān)，其次在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土進(jìn)行充分震搗、拌和措施。
　　
　　3.1.4隧道路面排水
　　
　　隧道排水方式為兩側(cè)排水．在兩儒J預(yù)埋直徑25cm雙壁打孔波紋管，每隔20m設(shè)置一個(gè)沉砂井．沿縱向每8m設(shè)一道橫向MFI塑料盲溝，縱橫向排水管用三通連接（圖4）。

　　
　　3.2洞外排水
　　
　　根據(jù)隧道進(jìn)口地質(zhì)水文情況．在隧道頂部距洞口100m處設(shè)置了截水溝，雨季時(shí)可將山上地表徑流引向天然河道；在距洞口5m處設(shè)置了天溝，它的截水溝不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可將流水*引入天然河道。截水溝、天溝均為M10漿砌片石．并且在基礎(chǔ)底部鋪筑土工布和防水板，以防滲漏。嚴(yán)禁洞外水流向隧道內(nèi)。在隧遭口處，將洞內(nèi)的水引入隧道外的天然河道，使隧道內(nèi)、外的防排水形成完整體系。
　　
　　4體會(huì)
　　
　　大步山隧道洞口段圍巖節(jié)理發(fā)育，水平層面薄且破碎，裂隙中富含積水。我們及時(shí)采用超前小導(dǎo)管注漿，錨桿掛網(wǎng)，U型鋼支撐，噴錨25cm混凝土相結(jié)合初期支護(hù)手段，使開(kāi)挖順利完成。初期支護(hù)只是一種臨時(shí)支護(hù)，但二次襯砌施工必須在監(jiān)控量測(cè)結(jié)果符合規(guī)范的條件下及時(shí)完成，以確保施工安全。
　　
　　工程界早有“十隧九漏”之說(shuō)，可見(jiàn)治水方案設(shè)計(jì)和施工是一較為普遍的難題，隧道漏水給行車(chē)安全，隧道本身的穩(wěn)定和工程的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響．大步山隧道的治水方案從目前實(shí)施后的效果來(lái)看，比較經(jīng)濟(jì)、易行、有效，給我們以后隧道排水設(shè)計(jì)提供了有益的借鑒和參考。