詹禎祥

(泉州臺(tái)商投資區(qū)城市建設(shè)發(fā)展有限公司 福建泉州 362122)

1 工程概況

高山巖隧道地處泉州臺(tái)商投資區(qū)，為南北主干道二期工程的組成部分。隧道呈南北走向穿越高山巖山區(qū)，主線隧道采用上下行分離式、雙向8車道布置，同時(shí)在路線東西兩側(cè)各設(shè)一輔線隧道，4條隧道形成小凈距隧道。本隧道全線處于大半徑(≥1000m)圓曲線段，最大圓曲線半徑3744.000m。隧道全洞段為小凈距隧道，最小凈距約12m。隧道進(jìn)出口兩端受相交道路瑯經(jīng)三路、秀經(jīng)三路的控制，隧道長(zhǎng)度較短，設(shè)計(jì)車速較高，隧道段設(shè)置“一”字坡。該隧道洞身圍巖主要為中－微風(fēng)化花崗巖，圍巖級(jí)別以Ⅱ、Ⅲ級(jí)為主，巖體多呈鑲嵌結(jié)構(gòu)－塊狀結(jié)構(gòu)。

1.1 地形地貌及地質(zhì)概況

隧道址區(qū)屬丘陵地貌，地形起伏較大，山坡較陡，自然坡度呈30～50°。進(jìn)出口處地面高程9.50～22.90m，洞身最高處高程63.60m，隧道最大埋深約為45.60m，地表植被稀少，為雜草及少量雜木。區(qū)域整體位于閩東南沿海斷隆帶。燕山期至喜馬拉雅期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)奠定了本區(qū)構(gòu)造基礎(chǔ)，現(xiàn)地殼相對(duì)穩(wěn)定，未見(jiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的活動(dòng)性斷裂。圍巖為燕山晚期侵入的花崗巖，巖性為中粗?；◢弾r。第四系覆蓋層薄或無(wú)。

北端洞口位于坡腳，洞口側(cè)自然山坡坡度約30～40°，圍巖為中等風(fēng)化花崗巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，圍巖級(jí)別為Ⅳ～Ⅴ類，洞頂覆蓋層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，且處于地下水位下，現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，但開(kāi)挖時(shí)穩(wěn)定性較差。洞身圍巖主要為微風(fēng)化花崗巖，洞頂頂板厚度大，也以微風(fēng)化花崗巖為主，圍巖級(jí)別以Ⅱ級(jí)為主，勘察時(shí)未見(jiàn)斷裂破碎帶，裂隙局部發(fā)育，地下水不豐富。洞身地下水位高于路面設(shè)計(jì)標(biāo)高，水量較小。

南端洞口位于坡腳，自然山坡坡度約 35～45°，圍巖和洞頂均以中等風(fēng)化花崗巖為主，圍巖級(jí)別為Ⅳ類，洞頂中等風(fēng)化花崗巖厚度10m以上，穩(wěn)定性較好。但隧道出口段位于早期開(kāi)采的花崗巖石料場(chǎng)，采坑高度約30.0m，坡度65～80°，因受爆破影響，表層裂縫較多，局部較松散，易發(fā)生崩塌、掉塊。

1.2 水文地質(zhì)條件

隧道區(qū)地表水不發(fā)育，地下水主要為基巖風(fēng)化裂隙－孔隙水，鉆孔顯示地下水位埋深 12.90～24.20m，標(biāo)高32.00～40.00m，水量總體較貧乏，受大氣降水的補(bǔ)給，往兩側(cè)谷中排泄。根據(jù)鉆孔簡(jiǎn)易水位恢復(fù)觀測(cè)試驗(yàn)成果及取樣分析，經(jīng)估算滲透系數(shù)K=3.4×10－5cm/s，場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅲ類環(huán)境，屬弱透水巖土層。依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTGC20－2011)附錄D及《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2001)2009年版第12.2.4判定，該場(chǎng)地的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在干濕交替條件下和在長(zhǎng)期浸水條件下均具微腐蝕性。地表水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具中腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長(zhǎng)期浸水條件下具弱腐蝕性，在干濕交替條件下具強(qiáng)腐蝕性。地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

2 洞身開(kāi)挖

開(kāi)挖是隧道施工的一道重要工序，開(kāi)挖方法在很大程度影響隧道圍巖應(yīng)力以及形變。開(kāi)挖應(yīng)前掌握圍巖的情況，便于采取相應(yīng)的措施。施工工序按先開(kāi)挖兩側(cè)輔線隧道，再開(kāi)挖主線隧道的原則進(jìn)行施工組織。開(kāi)挖應(yīng)減少小徑距隧道先行洞與后行洞間爆破影響，各隧道間開(kāi)挖掌子面縱向錯(cuò)距不小于2倍洞距。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及以往施工經(jīng)驗(yàn)，錯(cuò)開(kāi)距離需大于50m。尤其注意的是:開(kāi)挖時(shí)，盡量少擾動(dòng)巖體，嚴(yán)格控制超欠挖，初期支護(hù)緊跟工作面及時(shí)封閉成環(huán)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.1 開(kāi)挖方式

根據(jù)小徑距隧道的受力特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，對(duì)Ⅱ級(jí)圍巖段落，采用了三臺(tái)階開(kāi)挖法施工，施工順序斷面見(jiàn)(圖1、圖2)，按照以下步驟施工:

(1)開(kāi)挖上臺(tái)階(①部位)，施作上臺(tái)階周邊的初期支護(hù)Ⅰ，即噴射4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度;

(2)距上臺(tái)階(①部位)開(kāi)挖掌子面1倍洞距后，開(kāi)挖中臺(tái)階(②部位)，施作中臺(tái)階(②部位)周邊的初期支護(hù)Ⅱ，即噴射4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度;

(3)開(kāi)挖下臺(tái)階(③部位)重復(fù)第二步。

圖1 三臺(tái)階法施工工序橫斷面圖

圖2 三臺(tái)階法施工工序縱斷面圖

對(duì)Ⅲ級(jí)圍巖段落，采用了中隔壁(CD)法開(kāi)挖施工，施工順序斷面見(jiàn)(圖3、圖4)，按照以下步驟施工:

(1)開(kāi)挖左側(cè)壁導(dǎo)坑(①部位)，施作左側(cè)壁導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)Ⅰ和Ⅱ，即噴射4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架設(shè)拱架鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度;

(2)距左側(cè)壁導(dǎo)坑(①部位)開(kāi)挖掌子面1倍洞距后，開(kāi)挖右側(cè)壁導(dǎo)坑(②部位)，施作右側(cè)壁導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)Ⅲ，即噴射4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架設(shè)拱架，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度;

(3)拆除臨時(shí)支護(hù)Ⅱ，施作仰拱Ⅳ及仰拱回填混凝土。

圖3 CD法施工工序橫斷面圖

因隧道開(kāi)挖時(shí)極易造成圍巖擾動(dòng)，施工時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則進(jìn)行。開(kāi)挖爆破時(shí)，Ⅱ級(jí)圍巖每部循環(huán)進(jìn)尺按2.0m控制，Ⅲ級(jí)圍巖每部循環(huán)進(jìn)尺按1.0m控制，爆破震動(dòng)波速應(yīng)控制在3cm/s以下。應(yīng)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

圖4 CD法施工工序平面圖(系統(tǒng)錨桿未示出)

2.2 爆破作業(yè)控制

鉆爆作業(yè)是隧道施工控制工期、保證開(kāi)挖輪廓的關(guān)鍵。為了充分發(fā)揮圍巖的自稱能力，減輕對(duì)圍巖的振動(dòng)破壞，高山巖隧道采用微振動(dòng)控制爆破技術(shù)，實(shí)施光面爆破，并根據(jù)圍巖情況及時(shí)修正爆破參數(shù)，達(dá)到最佳爆破效果，形成整齊圓順的開(kāi)挖斷面，減少超欠挖。

Ⅱ級(jí)圍巖施工采用光面爆破作業(yè)，Ⅲ級(jí)圍巖施工采用預(yù)裂爆破作業(yè)。光面爆破作業(yè)和預(yù)裂爆破作業(yè)應(yīng)根據(jù)作業(yè)面巖層情況、同類工程經(jīng)驗(yàn)或施工規(guī)范，合理選擇周邊眼的眼距、不偶合系數(shù)、最小抵抗線等技術(shù)參數(shù)。

周邊眼是沿邊緣輪郭線布置的炮眼。炮眼間距50cm，必須采用小直徑藥卷，嚴(yán)格控制裝藥量，并使藥量沿炮眼合理分布，采用毫秒微差爆破，可使周邊爆破時(shí)產(chǎn)生臨空面。掏槽眼布置于開(kāi)挖斷面中央偏下位置，先掏出開(kāi)挖面上的部分巖石，增大其它炮眼爆破時(shí)的臨空面。采用復(fù)式楔形掏槽。輔助眼用以擴(kuò)大掏槽的體積，為周邊眼爆破創(chuàng)造條件。輔助眼交錯(cuò)均勻地布置在周邊孔和掏槽眼之間，并垂直于開(kāi)挖面打眼，力求爆渣塊體大小適合裝渣要求。

鉆爆作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)爆破擾動(dòng)深度、爆破震動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境及中夾巖的破壞程度，確保中夾巖的穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際施工情況，先開(kāi)挖隧道初期支護(hù)處引起的震動(dòng)應(yīng)控制在3m/s以內(nèi)。

3 初期支護(hù)

小凈距隧道的初期支護(hù)較之普通的隧道尤為重要，初期支護(hù)總的原則是隨開(kāi)挖隨支護(hù)。高山巖隧道初期支護(hù)以系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架為組成。

系統(tǒng)錨桿支護(hù):系統(tǒng)錨桿支護(hù)主要采用Φ25長(zhǎng)6m普通砂漿錨桿及Φ25長(zhǎng)6m預(yù)應(yīng)力錨桿。普通砂漿錨桿主要施工過(guò)程是:錨桿孔位放樣→鉆孔→清孔→錨桿孔驗(yàn)收→錨桿加工制作→安插錨桿→安裝墊板、墊圈和螺帽→水泥砂漿灌注封孔。Φ25長(zhǎng)5m預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿施工過(guò)程是:錨桿孔位放樣→鉆孔→清孔→錨桿孔驗(yàn)收→錨桿加工制作→安插錨桿→安裝墊板、墊圈和螺帽→錨桿張拉→水泥砂漿灌注封孔。

噴射混凝土:圍巖開(kāi)挖后立即進(jìn)行噴射混凝土施工，混凝土噴射分層進(jìn)行，第一層厚度控制在3cm左右，保證開(kāi)挖圍巖的穩(wěn)定，為后續(xù)的拱架、鋼筋網(wǎng)施工提供保障，第二層噴射混凝土的施工在第一層鋼筋網(wǎng)片和拱架安裝完畢后實(shí)施，噴至設(shè)計(jì)厚度為止。噴射混凝土順序由下而上進(jìn)行，圍巖巖面有較大凹洼時(shí)，應(yīng)先用砼填平。每臺(tái)噴錨機(jī)配置專人添加速凝劑，速凝劑添加均勻，既保證了初支的強(qiáng)度又減少了回彈量。

鋼拱架:鋼拱架均在加工場(chǎng)地試拼裝之后用裝載機(jī)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。鋼拱架在拼裝時(shí)做到與初噴混凝土面相接觸，拱架施做中，主要控制鎖腳錨桿的打設(shè)。

鋼筋網(wǎng)支護(hù):掛雙層 Φ8鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距20cm×20 cm。第一層鋼筋網(wǎng)根據(jù)被支護(hù)巖面的實(shí)際起伏狀鋪設(shè)，并在初噴3～5cm厚C25噴射混凝土后進(jìn)行，第二層鋼筋網(wǎng)和第一層鋼筋網(wǎng)之間支撐采用焊接，保證層之間的牢固，鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼架連接筋點(diǎn)焊在一起，使鋼筋網(wǎng)在噴射時(shí)不晃動(dòng)。

4 中夾巖加固施工

隧道全線皆為小凈距段，施工中的重點(diǎn)為保證中夾巖的穩(wěn)定。為確保開(kāi)挖過(guò)程中圍巖穩(wěn)定，減少因隧道間距小導(dǎo)致圍巖變形、爆破震動(dòng)等不利情況，洞身中央巖柱Ⅱ級(jí)圍巖段主要是通過(guò)Φ25長(zhǎng)6m，@150×150普通砂漿錨桿來(lái)完成;Ⅲ級(jí)圍巖段主要是通過(guò)Φ25長(zhǎng)6m，@200×100預(yù)應(yīng)力錨桿來(lái)完成。錨桿施工工藝控制要點(diǎn)如下:

(1)鉆孔前做好準(zhǔn)確放樣測(cè)量工作，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙要求布孔并做好標(biāo)記，孔位偏差控制在±50mm;孔軸方向滿足施工圖紙的要求，操作時(shí)，將鑿巖機(jī)鉆桿的位置擺好并穩(wěn)固地頂在巖面上。

(2)錨桿孔深、孔徑、間距和錨桿長(zhǎng)度、數(shù)量均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求?？咨钇钪悼刂啤?0mm，孔徑偏差控制在0～+20mm之間。錨桿安設(shè)后不得任意敲擊觸碰，其端部3日內(nèi)不得懸掛重物。

(3)用高壓風(fēng)沖洗、清掃錨桿孔，確?？變?nèi)不留石粉，不得用水沖洗鉆孔。

(4)預(yù)應(yīng)力錨桿在進(jìn)行張拉和鎖定時(shí)，臺(tái)座的承壓面應(yīng)平整，并與錨桿的軸線方向垂直。

5 二次襯砌及其他工程

隧道二次襯砌嚴(yán)格遵循“仰拱超前、拱墻整體襯砌”的原則，在初期支護(hù)施工完畢后，為控制隧道圍巖變形，仰拱將緊跟開(kāi)挖面施工，仰拱填充利用棧橋平臺(tái)解決洞內(nèi)運(yùn)輸問(wèn)題，施工時(shí)全幅一次性完成。仰拱完成后，利用多功能作業(yè)平臺(tái)人工及機(jī)械配合鋪設(shè)防水板，鋼筋綁扎及預(yù)埋件無(wú)誤后，使用液壓整體式襯砌臺(tái)車進(jìn)行二次襯砌施工，拱墻一次性整體灌注施工，最后完成整體道床施作?；炷猎诙赐獍韬驼炯邪韬停捎米苑浪炷?，抗?jié)B等級(jí)不低于P8，拱墻砼摻加防水劑，仰拱砼摻加高效抗裂防水膨脹劑?；炷翑嚢柽\(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi)，泵送混凝土澆筑，插入式搗固棒配合附著式振搗器搗固。施工工藝見(jiàn)(圖5)。

圖5 隧道二次襯砌施工示意圖

防排水、路面、洞內(nèi)裝飾、欄桿、供配電及照明、消防等工程的施工方法與普通雙線雙洞隧道的施工方法相同，此處不再詳述。

6 監(jiān)控量測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是本隧道實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，認(rèn)真做好監(jiān)控量測(cè)目的有:可以了解各施工階段底層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化;判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)、襯砌的可靠性;可以彌補(bǔ)理論分析過(guò)程中存在的不足，并把檢測(cè)結(jié)果反饋設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，為修改施工方法，調(diào)整圍巖級(jí)別，變更設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)提供依據(jù);對(duì)施工中可能出現(xiàn)的事故和險(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取措施，防患于未然;可以判斷初期支護(hù)的穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施作時(shí)間;可以了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來(lái)的地下工程規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程或該施工方法本身的發(fā)展提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)作用。

該隧道施工進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目有:地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察、周邊收斂位移、拱頂下沉、地表下沉、錨桿拉拔力、圍巖體內(nèi)位移、圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力、鋼支撐內(nèi)力及外力、支護(hù)襯砌內(nèi)應(yīng)力、表面應(yīng)力及裂縫量測(cè)、圍巖彈性波測(cè)試、爆破震動(dòng)，其中前四個(gè)項(xiàng)目為必測(cè)項(xiàng)目。通過(guò)這些量測(cè)以反饋信息，保證洞內(nèi)施工安全。

為更好的指導(dǎo)隧道的施工，我們將監(jiān)控量測(cè)作為重要工作落實(shí)，特委托湖南科大工程檢測(cè)中心負(fù)責(zé)隧道全程監(jiān)控量測(cè)工作，包括測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)、日常量測(cè)和數(shù)據(jù)處理工作，并及時(shí)的信息反饋。根據(jù)2～3月份量測(cè)匯總結(jié)果顯示，隧道內(nèi)周邊位移累計(jì)最大值為－3.27mm，拱頂沉降最大值為－11.15mm，地表沉降最大值為－4.27，各項(xiàng)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本無(wú)明顯異常。隧道圍巖節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體較完整，自穩(wěn)能力較強(qiáng);目前洞內(nèi)開(kāi)挖段拱頂沉降、周邊位移及地表沉降處于正常變形狀態(tài);隧道整體結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。從而表明我們?cè)诟呱綆r隧道的開(kāi)挖、支護(hù)、二次襯砌等施工所采取的施工方法是成功的。

7 結(jié)語(yǔ)

高山巖隧洞是典型的小凈距隧道，在施工過(guò)程中，堅(jiān)持施工原則.在施工質(zhì)量上取得良好效果，施工安全及隧道的結(jié)構(gòu)安全得到保障。通過(guò)隧道施工過(guò)程，可得出以下結(jié)論:

(1)小凈距隧道開(kāi)挖必須采用預(yù)裂爆破或光面爆破技術(shù)，減少因爆破震動(dòng)對(duì)隧道圍巖特別是中夾巖的擾動(dòng)。

(2)合理安排四隧道間的開(kāi)挖、支護(hù)的間隔距離和順序，減少兩兩隧道間凈距較小引起的隧道圍巖變形，保證隧道結(jié)構(gòu)安全。

(3)加強(qiáng)圍巖的監(jiān)控量測(cè)。監(jiān)控量測(cè)工作在小徑距隧道施工中起著至關(guān)重要作用，可以通過(guò)該工作找出二次襯砌施工的最佳時(shí)間，使隧道整體結(jié)構(gòu)合為一體，保證安全使用。

[1]JTGF60－2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

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

[3]馮偉明，小凈距隧道特點(diǎn)、施工方法及注意要點(diǎn)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2010(09).

[4]張建兵，小凈距隧道施工技術(shù)[J].山西建筑.2009(14).