输水隧洞高速公路施工

输水隧洞高速公路施工某输水隧洞位于湿陷性黄土地区，该区域成洞条件较差，并且存在渗水、涌水问题，在施工过程中掌子面极易发生塌方。在这种不良地质条件下，该输水隧洞还需下穿一处已建高速公路，在隧洞施工工程中，为保障高速公路路基的稳定，文中对穿越段施工方案进行了详细研究。随着调水工程的不断发展推进，输水隧洞与现有公路、铁路经常出现交叉穿越。对于隧洞下穿现有公路的情况，既要保障隧洞施工的安全进行，更不能影响现有公路的正常运行。工程实际中要求采用“短进尺、强支护”等措施来进行隧洞施工，采用控制路面沉降来保障穿越段路基安全。1.工程概况某输水线路隧洞为土洞段，洞身段岩性为第四系下更新统（Q1）含砂低液限黏土，地下水水位位于洞顶以上，存在滴水或渗水现象，围岩类别为Ⅴ类。设计底坡i=0.037%，断面形式为马蹄形，采用全断面钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度300mm。该隧洞在掘进过程中与高速公路交叉一次，交叉角度为60°，斜穿公路长约60m（公路坡脚与隧道相交之间），交叉段为填方路基。该隧洞洞顶以上土层厚35m左右，穿越高速公路处隧洞洞顶距路面约39m。2.水文地质根据地质钻孔资料分析，穿高速公路段为第四系堆积物地层，具体特点为多层堆积层构造，常呈条带状分布，颗粒较细，古河道带与河道间带相间分布，与湖积物共存者水层发育较差，地下水位径流较迟缓，水位埋藏较浅，古河道饱水带水量丰富，为补给水充足的强透水砂卵石层。该段洞顶以上围岩厚度0～5.4m，地下水水位位于洞顶以上，存在渗水或线状流水问题；顶部存在厚度较大的砂卵石透水层，围岩类别为Ⅴ类，岩体较破碎，完整性较差，节理裂隙发育，为地下水的赋存和径流提供了条件，基岩裂隙水可能受到大气降水的补给，沿裂隙、层面、节理下渗，开挖过程中可能存在地下水大量涌出的情况。3施工特点1）根据目前揭露隧洞工程地质情况推断，施工过程中可能存在多处渗水涌水地段，砂层段、卵石混合土层段，地质条件较复杂，作业施工环境对围岩稳定的影响较大。若诱发隧洞失稳塌方，从而使路基失稳危及路面结构和运营安全，会产生不良的社会影响效应。2）隧洞断面小，隧洞空间对作业效率、作业工序的影响突出。若一次支护后紧跟二次衬砌作业，则会严重影响施工进度，因此，需加强一次支护强度，依靠一次支护保证围岩稳定、满足变形要求。4.下穿高速公路段专项施工方案根据穿越高速公路东段水文地质条件及施工特点，制定出应对隧洞断面小、地质条件差等不良因素的专项施工方案，该方案从一次支护方式、施工过程控制及质量保证措施等方面综合考虑后予以确定。4.1支护方案该隧洞洞顶及洞身主要以级配不良砂层为主，开挖过程中易产生塌方，围岩极不稳定，且由于隧洞断面制约，二次衬砌不能及时跟进，因此施工过程应加强一次支护，快速通过该段后及时进行二次衬彻，具体方案如下：1）根据交叉段地质情况并结合土质边坡稳定性分析，为确保边坡滑动面在加强支护范围内，确定穿越高速公路段加强支护长度为140m：上游距离高速公路坡脚D点40m，下游距离高速公路坡脚A点40m。2）一次支护参数为：隧洞顶拱设双排Φ42超前小导管注浆（排距200mm，间距300mm），梅花型布置，小导管长3.5m，搭接长度不小于1.0m；采用14#工字钢钢拱架支撑，拱架间距0.5m，每两榀钢拱架拱顶均匀焊接6根12#工字钢，钢拱架两侧拱脚设14#槽钢托底，槽钢底部视地基情况挖深0.5m，并进行片石夯填处理，拱架底部采用C20混凝土填平，钢拱架安装每榀设置6根Φ25锁脚锚杆（每根长2m）；拱顶及直墙设Φ8钢筋网（间距150mm×150mm），喷C20混凝土厚200mm。3）利用一次支护措施快速通过穿越高速公路洞段后，应尽快进行二次衬砌作业，二次衬砌采用C25钢筋混凝土，厚300mm。4）隧洞防渗：交叉段范围全断面设置EVA止水板。4.2施工过程控制交叉段隧洞施工应继续遵照“短进尺、强支护、弱扰动、快封闭”的施工原则，加强施工排水措施，并且严格执行洞内、洞外及高速公路路面变形监测。具体措施包括：1）降低爆破扰动：为了减少爆破震动对围岩的稳定影响，采用光面爆破进行爆破作业。布孔时按照短开挖、弱爆破原则，采用密眼少开的控制爆破，以降低周边孔的爆破震动速度，保护围岩稳定。2）采用人工进行开挖施工，并保证紧跟支护。将断面分为3块，以隧洞断面起拱线、混凝土底板高程线为参考基准，预留20cm厚保护层人工开挖，起拱线以上区域为上台阶部分，起拱线与底板高程线之间为下台阶部分，其余为底板基础部分。3）及时封闭开挖面：开挖过程中，为保障施工安全和有效抑制土体变形，每次掘进一榀钢支撑，即0.5m。开挖修整至设计轮廓线后，立即初喷5cm厚C20混凝土封闭裸露面，必要时进行核心土及掌子面封闭，封闭厚度根据实际情况确定。4）控制施工水流：在该洞段开挖过程中，必须采取灌浆、引流、降水等堵排措施，对渗水进行及时、有组织的引排，做到将渗水的不良影响降低到最小，进而保障隧洞安全施工。5）采用超前支护法：在顶拱处采用双层Φ42超前小导管注浆方案进行超前支护。超前小导管注浆采用分次注浆方式，注浆顺序由低到高跳孔进行，使浆液互相补充，避免严重窜浆；浆液采用纯水泥浆掺入5%水玻璃；注浆口最高压力须控制在0.5～1.0MPa以内，以防脱管或压裂工作面；注浆速度不宜过快，一般控制每根导管应在30L/min以内；注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减小，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的80％以上或注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆15min以上可结束该孔注浆；若注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量，并无漏浆现象，亦可结束该孔注浆。6）保证一次支护质量：按照短进尺的开挖原则，隧洞开挖至设计轮廓线后，必须及时跟进一次支护，并严格按照本方案支护参数进行支护，保证一次支护达到设计强度，从而有效抑制土体变形，确保施工安全与路基稳定。根据施工进度计划快速通过该段后，及时跟进二次衬砌。7）做好高速公路路面沉陷、顶拱下沉、周边位移等隧洞施工监控工作，及时掌握交叉段隧洞施工动态，发现异常情况及时采取应急措施。经过上述方案与措施，该隧洞已顺利通过与高速公路交叉段，且后续施工顺利、稳步推进。在湿陷性黄土区域掘进长距离输水隧洞，必须加强地质勘探，制定