山區(qū)高速公路路基工程地質(zhì)勘察的主要問題

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內(nèi)昆鐵路鹽津1#隧道位于云南省鹽津縣城，全長1805m，里程為DIK219+855~DIK221+660，為單線隧道。隧道斜穿縣城下方，在進(jìn)口方向有近100m地段隧道最大埋深為3.4m,該段內(nèi)地表建筑物林立，其中有一幢7層樓的鹽津縣國稅局辦公大樓正立于其上，大樓部分樁基礎(chǔ)樁底離隧道襯砌外拱頂深度僅4.8m，從而使得此段施工成為該隧道的施工重點(diǎn)和難點(diǎn)。大樓結(jié)構(gòu)為混凝土框架梁結(jié)構(gòu)，修建于1994年，在施工前每間辦公室在墻體與框架或立柱之間均有不同的收縮縫和裂紋。隧道通過國稅局大樓的里程為DIK219+889~DIK219+906，DIK219+855~DIK219+930段圍巖屬II類偏壓，主要地質(zhì)為砂巖、頁巖夾灰?guī)r，為薄至中厚層狀，節(jié)理發(fā)育、破碎，節(jié)理層面充滿粘土膜。
    為了滿足設(shè)計要求（對大樓的爆破安全振速限制在2.0cm/S以內(nèi)），保證國稅大樓以及淺埋地段不發(fā)生坍塌，采取了以下兩種主要技術(shù)措施：一是利用控爆技術(shù)進(jìn)行隧道掘進(jìn)，盡量減少因爆破對圍巖的振動；二是采取管超前加強(qiáng)支護(hù)措施提高圍巖穩(wěn)定性，并緊跟襯砌及時封閉，使圍巖在被暴露的時間內(nèi)不至發(fā)生沉降位移現(xiàn)象。
    2、主要施工方案
    根據(jù)以往的經(jīng)驗，結(jié)合本工程的地質(zhì)條件和地面建筑物情況，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性、安全性、可行性等綜合分析后，決定采取微臺階法施工方案。開挖采取人工手持風(fēng)鉆鉆眼，微振控爆掘進(jìn)，出碴采取無軌運(yùn)輸，簡易臺車人工模筑襯砌。上半斷面開挖前采取φ80大管棚注漿超前預(yù)加固，開挖后全環(huán)格柵、網(wǎng)錨噴臨時支護(hù)，利用對建筑物的振動速度和地表及建筑物的沉降值位移的觀測配合指導(dǎo)施工，確保建筑物的安全。
    2、施工原則及要點(diǎn)
    根據(jù)淺埋暗挖法的原理，結(jié)合有關(guān)隧道施工經(jīng)驗，應(yīng)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量、速反饋”的施工原則，針對本工程地質(zhì)條件差，地面建筑物密集的特點(diǎn)，實施時注意以下幾點(diǎn)：
    （1） 根據(jù)地質(zhì)條件變化情況和地層變位監(jiān)測結(jié)果適時調(diào)整施工方法和支護(hù)參數(shù)，確保安全施工。
    （2） 開挖上斷面時，盡可能縮短臺階長度，及早形成封閉結(jié)構(gòu)；
    （3） 大管棚選用錨索鉆機(jī)鉆孔，以確保管棚一次性貫穿隧道經(jīng)過國稅大樓地段，減少循環(huán)。注漿時嚴(yán)格控制注漿壓力，既能達(dá)到固結(jié)破碎巖體，也可防止注漿壓力過大引起地表隆起而破壞房屋。
    （4） 鉆爆開外時，嚴(yán)格按微振控爆施工，控制同段最大裝藥量，采用高精度非電毫秒編排起爆網(wǎng)絡(luò)，消除爆破引起的共振現(xiàn)象，同時利用起爆延時人為造成振動波形成的倒象干擾，避免振速過大引起房屋開裂和壓縮地層產(chǎn)生過大地面沉降；
    （5） 加強(qiáng)爆破振動對建筑物振動速度的監(jiān)測及]地面建筑物水平位移與沉降觀測，及時反饋到施工中指導(dǎo)施工。
    3、施工過程及主要技術(shù)措施
    在DIK219+862~DIK219+930段，主要施工方法首先要進(jìn)行地表加固處理后再進(jìn)行正洞施工。地表加固處理：
    （1）刷清表層松土及危石；
    （2）掛網(wǎng)錨噴砼；
    （3）對淺埋只有3.4m段地表采用豎向小導(dǎo)管注漿固結(jié)，其次鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，再次在其上按縱、橫間距1m布置22kg/m輕型鋼軌，最后再打入豎向錨桿并與鋼軌焊接牢固之后噴射砼封閉，形成“螺帽”形整體受力結(jié)構(gòu)。正洞施工：采用正臺階法，人工手持風(fēng)鉆鉆眼，微振控爆開挖，ZL40B側(cè)卸裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸。初期支護(hù)采用全環(huán)格柵錨網(wǎng)噴支護(hù)，輔以16根水平φ80大管棚注漿超前預(yù)加固，φ45的R27斜插自進(jìn)式注漿錨桿支護(hù)。上臺階長3m，上、下格柵噴砼每開挖1m，支護(hù)1m，緊跟開挖面；襯砌采用全斷面襯砌，襯砌距開挖面5m，以達(dá)到及時襯砌不至于被損害的目的，抑制地表及建筑物破壞。
    4．1支護(hù)體系方案措施
    DIK219+855~+862明洞段采用拱邊墻部明挖，先墻后拱法襯砌施工。明洞拱部開挖前，應(yīng)先在開挖邊緣外5m范圍內(nèi)設(shè)地面錨桿加固體，明洞開挖時由上而下，隨挖隨護(hù)。上述支護(hù)均采用φ22砂漿錨桿（長4m，間距1m，梅花形布置）、φ10鋼筋網(wǎng)間距20×20cm、200號噴砼（厚8cm）。DIK219+862~+930段采用正臺階法開挖，格柵鋼架支護(hù)，φ42或φ80鋼管超前管棚注漿，濕噴砼厚20cm，格柵鋼架采用拱墻全設(shè)，間距0.5m，主筋為φ25鋼筋，其制作參照內(nèi)昆技隧參01圖。DIK219+862~DIK219+883段及DIK219+908~+930段設(shè)φ42管棚，每根長4m，插角3°，環(huán)向間距。0.4m,每一米一環(huán),壓漿壓力為2Mpa水泥砂,水灰比為1:0.6,拱部格柵架設(shè)完畢,方壓拱腳處加I18工字鋼作為臨時橫撐,下半斷面開挖支護(hù)完畢后應(yīng)先施作仰拱,系后全斷面灌筑拱墻襯砌。DIK219+862~DIK219+883段，先行拱部開挖支護(hù)，然后進(jìn)行下部開挖，襯砌緊跟開挖面與襯砌面間距5m；DIK219+883~DIK219+938段，短臺階法施工.DIK219+930~DIK219+985段III類施工時采用正臺階法先墻后拱法施工，錨噴臨時支護(hù)：拱部噴砼厚10cm，邊墻7cm，全環(huán)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距25×25cm，系統(tǒng)錨桿長3m，拱部間距1m，梅花形布置，間距1m，襯砌采用簡易模筑襯砌臺架襯砌。
    4．2微振控爆開挖
    為了確保地表建筑物的安全，有效控制爆破產(chǎn)生的振動對地表建筑物的影響，爆破技術(shù)方案主要從兩個方面考，分兩個階段實施。兩個方面：一是采用爆破干擾降震技術(shù)降低爆破對圍巖的震動。二是使用國產(chǎn)TOPBOX 508型振動信號自記儀4臺配合計算機(jī)對爆破振速進(jìn)行監(jiān)測處理。兩個階段：一是試驗階段，在隧道未進(jìn)入此段以前進(jìn)行爆破試驗（試驗段里程為DIK219+862～DIK219+885，共21m）總結(jié)鉆爆參數(shù)，優(yōu)化爆破設(shè)計。二是爆破施工階段，將合理的爆破設(shè)計方案在DIK219+883～DIK219+930段進(jìn)行全面實施。
    4．3監(jiān)控量測
    測站的位置：本隧道對II類圍巖地段實施監(jiān)控量測，II類圍巖地段每10m設(shè)一量測斷面進(jìn)行觀測和量測。
    量測內(nèi)容及方法：凈空水平收斂量測：采用SLY—A型漲力自鳴式電子數(shù)顯收斂儀對隧道周邊位移進(jìn)行量測，量測時間應(yīng)在每次開挖后12小時內(nèi)讀取，最遲不得大于24小時，且在下一環(huán)開挖前須完成初期變形值的讀取。拱頂下沉量測和地表下沉及傾斜量測：采用精密水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀量測，根據(jù)隧道中線及房屋布點(diǎn)設(shè)置監(jiān)測網(wǎng)，及時測量記錄，在施工過程中每測量一次作好記錄并畫出時間——位移圖。爆破振動監(jiān)測：采國產(chǎn)TOPBOX 508S型振動信號自記儀4臺，探頭8個，計算機(jī)1臺（配合topivew1.5測試軟件處理程序），組成監(jiān)測儀器進(jìn)行爆破振動監(jiān)測。監(jiān)測時測點(diǎn)選擇每次爆破里程對應(yīng)的前后4個地面監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測頻率與爆破次數(shù)相同。
    量測結(jié)果：在施工中，通過對國稅局大樓位移、沉降及爆破振動的觀測，測得位移最大值1cm（相對于原始點(diǎn)的水平位移值），沉降觀測最大值6mm（相對于原始點(diǎn)的鉆重沉降值），爆破振速值在2cm/s以內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計的要求，確保了建筑物的安全。
    5、幾點(diǎn)體會
    鐵路建設(shè)是推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)建設(shè)部份，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路建設(shè)必然適應(yīng)性的高速變化，特別是城市地鐵及資源豐富地區(qū)修建鐵路日趨頻繁，這將有更多新的科技問題等待我們?nèi)スタ耍瑫r也成為鐵路建設(shè)企業(yè)征服競爭的重要課題。鹽津1#隧道進(jìn)口在高層建筑下4.8m順利穿過軟弱圍巖，在我國鐵路建設(shè)史上具有一定的典型。對于這種“施工難度大、科技含量高的”的工程，沒有一套可行性的管理辦法和監(jiān)控體制作后盾是不行的。其間，中國鐵路工程總工司和中鐵二局集團(tuán)公司及具體負(fù)責(zé)施工的中鐵二局一處成立了領(lǐng)導(dǎo)小組、爆破設(shè)計及現(xiàn)場控爆施工組，多次深入現(xiàn)場研討方案，確保了該隧道進(jìn)口段順利施工。通過對地表及建筑物的監(jiān)測，洞內(nèi)襯砌及圍巖的收斂觀測，肯定了以上施工方法在山嶺鐵路淺埋隧道及城市地鐵通過密集建筑群的可行性。既兼顧施工安全，又能保地表及建筑物的穩(wěn)定，說明在埋深僅為3.4m情況下，將振速控制在2.0cm/s以內(nèi)而進(jìn)行隧道掘進(jìn)開挖對保證地表建筑物的穩(wěn)定是成功的。