高速公路隧道浅埋涌水涌泥段施工处治技术的应用研究

高速公路隧道浅埋涌水涌泥段施工处治技术的应用研究

刘文刚,石海龙,王松,王振众,陈创业

中铁十九局集团第三工程有限公司 辽宁 沈阳 110000

摘要：在社会经济和科学技术高质量发展的影响和带动下，我国高速公路发展脚步得到进一步推进，全国交通网已具备一定雏形，隧道修建数量以及规模不断提升，从而让我国隧道方面的施工工艺以及施工技术得到进一步完善。隧道在修建期间不可避免的会遇到一定阻碍和地质灾害，其中涌水涌泥对其影响较为严重。基于此，本文就结合相关高速公路工程实例，针对隧道浅埋涌水涌泥段施工处治技术开展深入分析，以供参考。

关键词：高速公路隧道；涌水涌泥；施工处治技术

1. 工程概况

本文就以某高速公路工程为例开展研究和探讨，该工程全长达到近30千米，左右洞采取分离模式进行设计，要求行车速度每小时控制在80千米，隧道宽度达到近11米，其高度为5.0米，行车道宽度设计为7.5米，隧道轴线整体呈东西走向，需穿越多条小山脉，地表植被较为丰富。对于进口处而言，其地面高程控制在668—676米范围内，而出口处地面高程可达到755米左右，隧道轴线最高点高程可达到1063米，相对高差控制在400米以下。隧道出口K38+257-K38+399段属于山坡地质，其整体坡度主要维持在20°左右，上面覆盖残积土以及砂土状的强风化岩，整体厚度相对较高，覆盖层平均厚度在25米以下，属于浅埋段。

2. 施工处治技术

2.1地下水位井点降水控制

为有效保证掌子面施工作业有序、稳定开展，适时提升围岩土体结构整体承载能力，可积极运用并合理利用隧道洞井点降水处治技术，达成对围岩中存在的滞留水进行有效排除，以此让围岩始终保持干燥状态。此项目中降水井点沿隧道上导洞左右两侧进行科学布置，其中需要格外注意的是纵向间距应严格控制在0.6米，并在实际工作中采取“边挖边推进”的施工模式和原则，同时需有效保证井点延伸的一致性，具体施工过程中可将1—2个初支循环作为一个单元并设置1个井点，以此为依据和基础完成相关工作[1]。除此之外，也应针对项目的具体状况以及需求开展全面考量和深入分析，对井点进行科学设计和合理布置，倘若一侧的渗漏水较为严重，则可适时提升井点数量，反之则可合理降低井点数量。

2.2注浆加固

对于注浆加固处治技术在实际工程中的应用，可从如下几点入手：

其一，注浆深度与范围。此隧道工程针对全风化段积极应用注浆加固处治技术，整体共科学布置了220个注浆孔，加固处治工作区域主要包括隧道仰拱底2米以及隧道拱顶上及左右侧开挖轮廓线外近6米。在开展实际工作期间，钻孔深度需严格控制在40米，各钻孔彼此间的距离应保持在180公分，并以梅花型作为雏形开展布置工作，此外浆液扩散半径应合理设定为1.2米。

其二，注浆参数。此项目中所需的注浆袖阀管主要选用具有一定刚性的袖阀管，其直径规格为，管壁厚度应控制在3.5毫米，单节长度可达到6米。与此同时，其管身应采取台钻形式开展溢浆孔钻设工作，需要格外关注的是，溢浆孔直径应严格控制在10毫米，孔与孔之间的距离应维持在300毫米，同时溢浆孔整体布置如梅花状。此外，在开展实际工作中采用后退式分段注浆形式，其中分段步距应严格控制在50-100公分之间。

其三，注浆流程。此项目工程在开展实际施工作业期间，采取钻孔与注浆同步开展，袖阀管主要采用液压式双液泵注浆设备，关于注浆作业的整体流程可参考图1。

图 1 注浆施工流程

2.3监控测量分析

2.3.1围岩压力量测

充分利用以振弦式压力盒作为依据和基础的传感器开展围岩压力量测工作，隧道合理布设8个测点，并对各测点科学配置一个压力盒。压力盒多安装于拱架外侧，并让受压面与围岩进行紧密贴合，凭借对压力盒所检测和获取的读数频率以及相关数据作为依据和基础计算围岩压力，并对支护结构整体变形程度进行精准判断。压力盒维持正常运行的温度范围为-25℃-60℃，存在的线性误差可控制在0.730%F.S。围岩压力计算公式如下：

    （1）

其中，P表示的是压力值，负值代表拉力，正值则表示压力；表示的是初始频率读数，其单位为赫兹；表示的是现场监测任意时刻频率读数，其单位为赫兹；K表示的是标定系数，其单位为。

2.3.2钢拱架应力量测

凭借以振弦式应变计作为依据和基础的传感器开展钢拱架应力量测工作，隧道断面整体共科学布置8个测点，且各测点均配置相应钢拱架应变计进行辅助和监测。应变计在绝大多数情况下安装于拱架腹板区域，其中主要格外关注的是，应变计固定架需借助电焊实现其与拱架腹板得以紧密贴合并得到进一步加固，然后方可将应变计合理规范安装于固定架上。结合应变计读数仪所测量和获取的数据或者读数频率完成钢拱架应力计算工作[2]。在开展应变计安装工作期间，应进一步提升对施工现场环境影响变化的关注力度和重视程度，做到实时了解和掌握。倘若电焊温度过高，则需待到温度降低并满足相关标准后方可开展安装工作。钢拱架应变计能够正常运行的温度标准参数为-25℃-60℃，其线性误差可允许范围为0.539%F.S。对于钢拱架应力计算所用公式如下：

    （2）

    其中，表示的是应力值，其负为压应力，其正则为拉应力；表示的是初始频率读数，其单位为赫兹；表示的是现场监测任一时刻频率读数，其单位为赫兹；K表示的是标定系数，其单位为。

2.3.4监控量测结果分析

对于断面围岩压力以及钢拱架应力等数据检测曲线图分别如图2、图3所示。

图 2 拱顶处围岩压力曲线图

图 3 拱顶处钢拱架应力曲线图

结束语：此高速公路隧道浅埋涌水涌泥段凭借对地下水位井点降水控制、注浆加固以及监控测量分析等相关处治技术的合理运用和充分发挥，让隧道围岩变形程度以及相关问题发生概率得到极大降低，为隧道施工质量以及整体稳定性和安全性提供强有力保障和必要支持，同时也为类似项目施工开展提供有力参考。

参考文献：

[1]张佳. 高速公路隧道浅埋涌水涌泥段施工处治技术[J]. 四川建材,2023,49(04):178-180.

[2]赵博. 高速公路隧道施工技术的应用措施[J]. 价值工程,2022,41(11):54-56.