張 凱

（山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西 太原 030012）

0 引言

云中山特長(zhǎng)隧道隧道全長(zhǎng)5 575m，位于山西省忻州市云中山隆起帶。地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐沛，巖體較破碎，呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)。隧道右線(xiàn)在施工中曾發(fā)生多次坍塌涌水等突發(fā)事件，導(dǎo)致右線(xiàn)較之左線(xiàn)整體工程進(jìn)度落后。開(kāi)工23個(gè)月后施工進(jìn)度已落后左線(xiàn)500m。幾經(jīng)研議后，工程單位決定從開(kāi)挖進(jìn)度較快的左線(xiàn)LK43+551處向右線(xiàn)施做橫洞增辟工作面（如圖1所示），橫洞之貫通為右線(xiàn)增辟2處工作面。歷經(jīng)3個(gè)多月的施工，新增工作面總共開(kāi)挖長(zhǎng)度為251m ，對(duì)整體工程進(jìn)度之提升及右線(xiàn)通風(fēng)改善助益頗大。橫洞長(zhǎng)度約28m，不僅施工期間人員、機(jī)具、材料之進(jìn)出及出渣作業(yè)等皆需通過(guò)橫洞到左線(xiàn)；且工作面所需之通風(fēng)、輸氣及排水等管線(xiàn)均經(jīng)由橫洞通往左線(xiàn)；橫洞與右線(xiàn)銜接處節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖較破碎，巖層表面潮濕，極易發(fā)生隧道塌方、異常涌水等突發(fā)事故。本工程在橫洞增辟工作面施工過(guò)程中所采取的施工技術(shù)亦值得類(lèi)似工程參考。

圖1 隧道新增工作面平面示意圖

1 隧道新增作業(yè)面施工工藝

隧道左洞掘進(jìn)至LK43+511處左洞正洞與增加的橫洞開(kāi)挖、支護(hù)平行作業(yè)→橫洞貫通→隧道右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)前方15～20m上臺(tái)階施工→隧道右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)后方15m上臺(tái)階施工→右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)前15～20m、后15m下臺(tái)階施工→右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)前方15～20m以后全斷面光爆施工→初期支護(hù)施工→右線(xiàn)正洞與新增工作面貫通→二襯、防排水、路面及其他施工（如圖2所示）。

圖2 施工順序：（1）→（2）→（3）→（4）

2 變更橫洞施工方法

云中山隧道LK43+511變更橫洞，采用全斷面開(kāi)挖法施工。施工支護(hù)采用噴砼、掛鋼筋網(wǎng)及有壓注漿錨桿，工序同一般隧道施工斷面。

2.1 開(kāi)挖方式

洞身開(kāi)挖采用多功能臺(tái)車(chē)人工手持風(fēng)鉆鉆眼，全斷面光面爆破一次開(kāi)挖成型。開(kāi)挖時(shí)，前三排炮應(yīng)遵循“短開(kāi)挖、多打眼、少裝藥、勤量測(cè)”的原則，周邊眼間距30cm，隔眼裝藥。第一排炮進(jìn)尺控制在1.5m內(nèi)，第二排炮控制在2.0m內(nèi)，第三排炮控制在2.5m內(nèi)，以防爆破危及正洞邊墻。

2.2 出碴

采用無(wú)軌運(yùn)輸方案，使用1臺(tái)側(cè)卸式裝載機(jī)裝碴、1臺(tái)挖機(jī)，3臺(tái)自卸汽車(chē)出碴運(yùn)輸。

2.3 支護(hù)

橫洞拱部掛Φ6鋼筋網(wǎng)，間距20×20cm，噴射C25早強(qiáng)混凝土8cm。

2.4 襯砌

襯砌厚度為C25模筑混凝土40cm，使用建筑鋼模板立模，木模擋頭板封堵，泵送混凝土澆筑，振動(dòng)棒振搗。

3 右洞與橫洞交叉樁號(hào)前15～20m、后15m范圍施工方案

3.1 施工工藝

橫洞施工完后，先進(jìn)行橫洞與右洞交叉樁號(hào)前方15～20m范圍的施工，采用上、下臺(tái)階開(kāi)挖法，先進(jìn)行上臺(tái)階施工，配以小型的作業(yè)臺(tái)架輔助風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆機(jī)鉆孔爆破開(kāi)挖，施工完成后再進(jìn)行交叉樁號(hào)后方15m上臺(tái)階施工，最后進(jìn)行交叉樁號(hào)前15～20m、后15m范圍下臺(tái)階施工。整個(gè)施工過(guò)程采用臺(tái)階法開(kāi)挖施工。施工支護(hù)采用噴混凝土、掛鋼筋網(wǎng)及有壓注漿錨桿，工序同一般隧道臺(tái)階法施工。

3.2 出渣及廢棄土處理

橫洞及右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)前、后方15～20m處開(kāi)炸完成后的石渣先以大型輪胎裝土機(jī)運(yùn)至左線(xiàn)正洞K43+511處臨時(shí)堆渣處，待開(kāi)挖面之渣料清理完成后，再以裝土機(jī)搭配傾卸車(chē)將臨時(shí)堆渣處之渣料運(yùn)至洞外棄砸場(chǎng)，右線(xiàn)與橫洞交叉樁號(hào)前方15～20m開(kāi)始全斷面光爆施工后直接用裝土機(jī)搭配傾卸車(chē)將渣料通過(guò)橫洞直接運(yùn)至洞外棄砸場(chǎng)。

4 施工測(cè)量

根據(jù)本標(biāo)段工程量及工程分布特點(diǎn)配測(cè)量班完成測(cè)量工作。測(cè)量班依據(jù)工作內(nèi)容配置測(cè)量?jī)x器。施工測(cè)量主要搞好現(xiàn)階段正在施工的橫洞及右線(xiàn)新增工作面洞身測(cè)量，測(cè)量作業(yè)程序流程見(jiàn)圖3。

圖3 測(cè)量作業(yè)程序流程圖

根據(jù)左洞洞內(nèi)測(cè)量控制點(diǎn)測(cè)出右洞新增工作面左邊線(xiàn)，根據(jù)左邊線(xiàn)進(jìn)行右洞洞身測(cè)量。洞身施工測(cè)量根據(jù)隧道設(shè)計(jì)文件，采用斷面支距法準(zhǔn)確劃出設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)，嚴(yán)格控制超欠挖，右洞新增工作面與右洞主線(xiàn)開(kāi)挖貫通后，立即進(jìn)行貫通測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果報(bào)監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)，貫通誤差的測(cè)定及調(diào)整和測(cè)設(shè)，嚴(yán)格按照隧道施工規(guī)范進(jìn)行。

5 施工通風(fēng)

云中山隧道為特長(zhǎng)隧道通風(fēng)是關(guān)鍵，通過(guò)橫洞增辟的右洞工作面通風(fēng)的重要性尤為突出，必須制定好合理的通風(fēng)方案，要作專(zhuān)題研究。加強(qiáng)通風(fēng)主要是合理選擇風(fēng)機(jī)的功率大小及通風(fēng)方式，加強(qiáng)通風(fēng)管理，保證有足夠的風(fēng)量及風(fēng)速，以便稀釋和加速?gòu)U氣的排出。

5.1 通風(fēng)方案的選擇

根據(jù)隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)、斷面尺寸大等特點(diǎn)，掘進(jìn)長(zhǎng)度已超過(guò)2 000m，主機(jī)通風(fēng)不能夠保證隧道通風(fēng)要求時(shí)，選用混合式通風(fēng)方式，應(yīng)設(shè)置局部通風(fēng)，風(fēng)機(jī)間隔串聯(lián)。

5.2 通風(fēng)機(jī)的選擇及布置

入口采用排出式通風(fēng)，洞口設(shè)一臺(tái)管徑為Φ1.5m的主風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)帶采用最大風(fēng)量送風(fēng)，主風(fēng)機(jī)均安裝在洞外距洞口20m外，以保證壓入洞內(nèi)的空氣新鮮，防止洞內(nèi)排出的污濁空氣被再次壓入洞內(nèi)。

洞內(nèi)采用吸入式通風(fēng)，采用管徑為Φ1m、110kW通風(fēng)機(jī)，在橫洞與主洞交叉口加“三通”，橫洞中心位置安放65kW小風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)間隔串聯(lián)，利用該橫洞，使上下行隧道通風(fēng)形成一個(gè)體系。風(fēng)管末端距工作面的距離不能大于15m，把新鮮空氣送到開(kāi)挖工作面。排出式通風(fēng)與吸入式通風(fēng)的風(fēng)管搭接距離為20m。

6 污水處理

云中山隧道地下水量豐沛，從左線(xiàn)橫洞所增辟之工作面以及右洞施工中涌水和廢水須抽排至洞外排放。左線(xiàn)因系上坡（坡度2.15%），橫洞排水方式系采用重力式排水排到左洞通過(guò)左洞洞內(nèi)排水系統(tǒng)排到洞外，右洞施工涌水和廢水先排至右洞污水沉淀池，經(jīng)沉淀后的水以2部φ50mm、排水能力18m3/h、全揚(yáng)程為30m的排污泵，經(jīng)由兩條耐高壓水管抽排至左洞，通過(guò)左洞洞內(nèi)排水系統(tǒng)排到洞外。

7 遇圍巖情況變化應(yīng)對(duì)措施

施工中采取超前地質(zhì)預(yù)探預(yù)報(bào)手段，對(duì)隧道開(kāi)挖面前方圍巖特性、軟弱地層段、斷層破碎帶、富水段進(jìn)行探測(cè)和預(yù)報(bào)，根據(jù)結(jié)果再?zèng)Q定是否使用超前水平鉆孔探測(cè)以上不良地質(zhì)詳細(xì)情況。據(jù)此采用不同的措施和合理的施工方法，保證施工正常進(jìn)行，保證工程質(zhì)量。

如遇圍巖變化，在易風(fēng)化、自穩(wěn)性較差的軟弱圍巖地段，對(duì)開(kāi)挖面及早施作封閉式（噴射砼、錨噴砼、鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)）防護(hù)措施，可以避免圍巖因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生風(fēng)化，降低強(qiáng)度及穩(wěn)定性，并可以使支護(hù)與圍巖進(jìn)入良好的共同作用工作狀態(tài)。

8 結(jié)語(yǔ)

云中山特長(zhǎng)隧道位于山西省忻州地區(qū)云中褶皺帶，隧址區(qū)地形條件十分復(fù)雜，屬山嶺地形。在長(zhǎng)大隧道和不良地質(zhì)條件下（如斷層破碎帶、基巖裂隙水富集等）縮短施工工期，亦可采取橫洞增辟工作面的開(kāi)挖方法。實(shí)踐證明，云中山隧道在LK43+511處增辟水平坑道工作面后3個(gè)月內(nèi)右洞完成掘進(jìn)任務(wù)251m，平均每天掘進(jìn)3m，達(dá)到快速施工的目的且沒(méi)有發(fā)生一起輕微傷以上的安全事故，說(shuō)明使用該施工方案是比較成功的，對(duì)整體工程進(jìn)度之提升助益頗大。同時(shí)該隧道所采取施工技術(shù)為長(zhǎng)大隧道開(kāi)挖縮短工期提供了一個(gè)良好的參考范例。

［1］JTG D70—2004，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.