趙中華，劉 俊

(1.中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 401121;2.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074)

1 工程概況

小什字車站及區(qū)間隧道工程地處重慶市渝中區(qū)，為重慶市軌道交通六號線一期工程渝中半島部分，隧道全長631.627 m，埋深最淺處不到10 m，其中車站開挖斷面面積達(dá)430 m，進(jìn)口接長江東水門大橋，出口接嘉陵江千廝門大橋，出洞口位于重慶市著名古建筑風(fēng)景區(qū)洪崖洞旁，地形陡峭。隧道總體走向與地質(zhì)構(gòu)造線近于直交，基巖巖性以中風(fēng)化砂巖為主。隧道出口段屬于深埋隧道，隧道拱頂埋設(shè)12 m，斷面面積為83.39 m2。洞口斷面輪廓范圍為危巖卸荷帶，有一危巖分布在隧道出洞口左側(cè)，危巖體長約15 m，最大厚度1.9 m，高約5.5 m，為楔形危巖體，其體積約110 m3，屬特大型危巖體。危巖體下部巖體已經(jīng)墜落，形成高約10 m，深約2.8 m 的凹腔，其下部完全臨空，出洞口工程難度為重慶市同類工程中少有，如圖1、圖2。

圖1 出洞口現(xiàn)場

2 施工特點(diǎn)與難點(diǎn)

(1)隧道出口位于陡崖上，臨空面高而陡，沒有施工通道可以達(dá)到，如何組織進(jìn)行隧道出口的護(hù)坡施工難度較大。

(2)出洞口存在危巖卸荷帶，出口端下方為人行通道路口和休息的小閣樓，隧道在開挖掘進(jìn)過程中對洞口巨型危石和孤石的處理顯得較為重要，對其下方的行人和建筑物影響較大。

圖2 洞口輪廓線內(nèi)的巨型孤石

(3)出口段剛好穿越城市道路，且出口段下方為著名古建筑群風(fēng)景旅游區(qū)。若采取爆破開挖勢必會造成出口端的巖石飛濺，對道路和古建筑群造成較大影響和安全隱患。

3 施工方案

為確保隧道順利、安全出洞，同時(shí)確保洞口旁的古建筑群風(fēng)景區(qū)受到施工的最小影響，根據(jù)洞口地形及周邊施工環(huán)境，按照“先外后內(nèi)”的原則施工，即先施工洞外防護(hù)工程，然后再進(jìn)行洞內(nèi)施工。洞口段施工順序?yàn)?搭設(shè)防護(hù)棚→洞口處理(設(shè)截水盲溝、打設(shè)錨桿)→危石處理(加設(shè)支墩、錨索施工)→大管棚施工→靜態(tài)爆破開挖。

4 施工技術(shù)

4.1 邊坡施工

4.1.1 防護(hù)棚搭設(shè)

由于出洞口側(cè)為高而陡的峭壁，洞口端的巖石長期暴露在自然條件下，存在兩塊大而散的孤石，為防止隧道施工過程中絕壁上的碎石滾落，在進(jìn)行洞口施工前先搭設(shè)防護(hù)棚對下方的人行和小閣樓進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)搭設(shè)好的防護(hù)棚可作為后期進(jìn)行洞口邊坡支護(hù)和管棚施工的操作平臺。出洞口防護(hù)如圖3、圖4。

圖3 出洞口防護(hù)立面

圖4 出洞口防護(hù)剖面

根據(jù)陡崖的地形，沿著隧道出口方向及下方人員出行和建筑物的位置，搭設(shè)長24 m、寬6 m、高9 m 的鋼管立柱防護(hù)棚，鋼管立柱采用600 mm 厚10 mm 鋼管柱，立柱橫向間距為4 m，縱向間距6 m，共兩排，共計(jì)12 根立柱，立柱之間用設(shè)置20 槽鋼水平桿，水平桿之間用20 槽鋼連接成剪刀撐。短方向立柱上縱向鋪設(shè)I 32 工字鋼，工字鋼與鋼管立柱焊接牢固，工字鋼上方滿鋪4 cm 厚的鋼板。鋼管立柱的基礎(chǔ)落于原地貌的硬質(zhì)基礎(chǔ)上，采用鋼筋混凝土墩，通過測量放樣，在出口的原地面上放出12個(gè)基礎(chǔ)點(diǎn)，在12個(gè)基礎(chǔ)點(diǎn)的地方清除地表土，澆筑12個(gè)立柱基礎(chǔ)，每個(gè)基礎(chǔ)為長1.5、寬1.5 m、高1.0 m，基礎(chǔ)頂面預(yù)埋尺寸830 mm×830 mm×10 mm 鋼板，作為焊接鋼管立柱的基礎(chǔ)面。防護(hù)棚搭設(shè)好之后再在四周搭設(shè)防護(hù)欄桿，欄桿搭設(shè)高度為2 m，欄桿之間用鐵絲和竹跳板密封牢固。然后再在鋼板上面搭設(shè)簡易的支架，支架采用碗扣式支架，間距為0.9 m×0.9 m，用于洞口后期的邊坡支護(hù)和錨索施工。

4.1.2 洞口處理

先在出洞口頂段5 m 以外的位置設(shè)置一條截水溝，減少大氣降水和地表水的滲入對洞口圍巖造成破壞。洞口土方段打設(shè)錨桿采用長7 m 的25 的砂漿錨桿，錨桿錨入土層不少于6 m，錨入巖層段不少于3 m，錨桿間距為1500 mm×1500 mm，掛8@200×200 鋼筋網(wǎng)片;噴射混凝土采用C25 混凝土，厚度150 mm，標(biāo)號不低于M 20，注漿壓力0.4～0.6 MPa。邊坡防護(hù)自上而下分層進(jìn)行，每層高度2～3 m。做好坡面噴射混凝土防護(hù)層與原坡面銜接，防止坡面擾動，引起水土流失、導(dǎo)致邊坡防護(hù)受到損壞。

4.1.3 巨型危石處理

由于輪廓線內(nèi)的危巖體下部巖體已經(jīng)墜落，形成高約10 m、深約2.8 m 的凹腔，其下部完全臨空，如圖2。為避免隧道出洞施工過程對其的擾動，使其重心改變發(fā)生傾斜或掉落，采取了預(yù)應(yīng)力錨索加支墩聯(lián)合支護(hù)處理，這樣既避免了錨索抗剪強(qiáng)度弱的受力特性，又充分發(fā)揮了混凝土的抗壓特性。施工時(shí)在該孤石凹腔下方設(shè)三個(gè)C30 混凝土支墩支撐，斷面為2 m×2 m，高度為9 m。孤石與巖層面下方的縫隙采取灌注M30 水泥漿填充密實(shí)，支撐完畢之后再對危石進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索加固。錨索施工在防護(hù)棚上面搭設(shè)簡易操作平臺，每個(gè)孤石的錨索為三排兩列，錨索長度為15 m，每孔為7 根j15.24 mm 的鋼絞線，采用二次高壓灌漿錨索。

4.2 洞口施工

由于出口端地形陡峭，在施工過程中只能采取從洞內(nèi)向外進(jìn)行開挖，受外界施工條件影響，采取傳統(tǒng)的爆破法造成的飛石會對風(fēng)景區(qū)內(nèi)的古建筑群和洞口下部人行道的人行造成較大的安全隱患。因此，采取在洞外向里打設(shè)長30 m的超前大管棚預(yù)支護(hù)，洞內(nèi)采取靜態(tài)爆破的施工方案施工出口段最后15 m，很好的控制了飛石對風(fēng)景區(qū)及人行的影響。

4.2.1 大管棚施工

(1)套拱施工。套拱拱內(nèi)設(shè)3 榀I 22 工字鋼，拱架間距0.6 m，導(dǎo)向墻1.2 m，在其中布設(shè)56個(gè)133 孔口管，孔口管與I 22 工字鋼焊接為整體，孔口管、I 22 工字型鋼采用25固定鋼筋連接，連接間距為0.5 m，孔口管與型鋼拱之間用25 固定鋼筋采用雙面焊接，焊縫長度大于5 倍鋼筋直徑。套拱混凝土為C30，可加適量早強(qiáng)劑，在施工過程中必須保持套拱的穩(wěn)定、不偏移、不沉降，必時(shí)要增加一些臨時(shí)支撐。

4.2.2 靜態(tài)爆破施工

(1)靜態(tài)爆破設(shè)計(jì)采用適用溫度在15℃～40℃，規(guī)格為30 mm×250 mm(外徑×長度)的藥卷型破裂劑。靜態(tài)爆破開挖同樣需要通過掏槽來形成臨空面，掏槽孔徑設(shè)計(jì)為0.8 m。炮眼采用鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑為42 mm，孔深按循環(huán)進(jìn)尺要求，不超過1.5 m。炮眼呈梅花狀排列，排距40～50 cm，間距50～60 cm。藥量計(jì)算得直徑42 mm 單位孔長用藥量為2.3 kg/m，每孔(1.5 m 深)裝藥量為3.8 kg。

(2)靜態(tài)爆破施工炮孔成型驗(yàn)收合格后，根據(jù)計(jì)算每孔裝藥量裝藥，裝藥所用的器具為大口裝水容器、炮棍、勞保防護(hù)眼鏡和計(jì)時(shí)手表四種工具。主要步驟如下:容器內(nèi)裝一定量清水，水深以足夠浸沒平放的藥卷為度;把每孔所需藥卷一個(gè)個(gè)順序放入水中，并記錄下第一個(gè)藥卷入水時(shí)間;浸水時(shí)間到2 min 后，按入水順序一個(gè)個(gè)取出裝入炮孔，每卷都用炮棍搗實(shí)，孔口不夠一卷長時(shí)，可把藥卷分成兩段分次裝入，孔口可留5～10 cm 不裝藥［6］。藥卷浸水2～5 min 內(nèi)，吸水率在26%左右，因此，裝藥時(shí)不必緊張，在2 min 內(nèi)完全有時(shí)間裝完藥卷。另外，所有炮棍的長度應(yīng)以剛好順利插入炮孔底部為準(zhǔn)，不得過粗或過細(xì)。

4.3 實(shí)施效果評價(jià)

隧道出洞過程中，布置了拱頂下沉監(jiān)測點(diǎn)和水平收斂測點(diǎn)。監(jiān)測得拱頂下沉最終約1.2 cm，水平收斂約0.5 cm，地表下沉最終約為2.0 cm，沉降變形控制較好，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)語

本工程出洞口處于著名風(fēng)景區(qū)內(nèi)，洞口處于陡崖上，沒有任何施工通道可達(dá)洞口，且洞口輪廓范圍內(nèi)有巨型危石存在，使得洞口的開挖較為困難。本工程結(jié)合實(shí)際施工情況，采取了“先外后內(nèi)”的原則，先在陡崖上搭建了防護(hù)棚，對邊坡進(jìn)行了處理，然后對輪廓線內(nèi)的巨型危石采取了支墩加錨索的聯(lián)合支護(hù)體系方法的效果顯著，在洞口開挖過程中危石保持了很好的穩(wěn)定性，較好地解決了洞外施工與技術(shù)上的難題。在進(jìn)行洞口施工當(dāng)中，采取了靜態(tài)爆破結(jié)合大管棚施工，不僅減少了飛石對風(fēng)景區(qū)內(nèi)古建筑群和洞口下面人行造成的安全隱患，也減少了洞口頂部路面的沉降以及保證了出洞的安全。實(shí)踐證明，該施工過程中所采取的方案、方法、措施是適合的，解決了隧道出洞過程所面臨地形陡峭、人群聚居、巨型危石、風(fēng)景區(qū)緊鄰諸多不利因素，為同類工程施工起到了借鑒作用。

［1］程剛.望江嶺隧道出口進(jìn)洞施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2009，38(9):15－17

［2］李琨，馬慧勇.巖灣隧道高傾角裂隙巖質(zhì)洞口施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2009，38(9):18－20

［3］張英明，丁立金.隧道洞口位于人口聚居區(qū)出洞施工方案探討［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2009，38(9):15－17

［4］JTGD70－2004 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［5］GB6722－2003 爆破安全規(guī)程［S］

［6］關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003