張憲豪

(中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津 300308)

在山區(qū)隧道淺埋段施工中，經常會遇到軟弱圍巖，它大大增加了施工的難度，極易發(fā)生變形、坍塌、冒頂等險情。因此，在具體施工過程中，必須結合工程特性及地質勘探報告，選擇和制定切實可行的施工方案，通過“動態(tài)設計，動態(tài)施工”的原則可大幅度降低施工風險，確保山區(qū)隧道淺埋段施工的安全性和質量。洞口明洞模筑襯砌施工是整個隧道工程施工的重中之重，其施工效果對隧道工程的質量、使用壽命、安全性、穩(wěn)定性等方面兼有非常重要的意義。

1 工程概述

銅萬高速－宜豐聯絡線工程位于宜豐縣境內，標段起點k14+300、終點k16+500，線路全長2200米，為雙向四車道高速公路，設計車速為80km/h。路基寬度為分離式路基12.25m。橋梁寬度為分離式12.25m。路面結構類型主線為瀝青混凝土。汽車荷載等級為公路I級。設雙峰隧道一為分離式短隧道，左側長度445m，右側長度425m。設雙峰隧道二為分離式特長隧道，左側長度3285m，右側長度3265m。本標段的雙峰隧道二長度為1305m。

2 山區(qū)隧道淺埋段施工方案分析

就案例工程而言，水文地質比較復雜，為保證施工的安全性和施工速度，在隧道拱部120°施工范圍中搭設了Φ108mm，長度為10m/根的管棚。具體做法為：先預設Φ108mm的導向管，接著在開挖施工面上安裝鉆進設備，對其定位完成之后制作管棚，管棚間距控制在40cm左右，搭接長度控制在3m以上，每隔7m施工1環(huán)管棚并注漿加固[1]。在整個淺埋段需要設置8環(huán)管棚。按照在開挖撐子面前方注漿的施工方法，搭設1個注漿固結保護圈在初期支護之外，控制其厚度在0.8m～1.0m之間，結合超前小導管注漿施工技術完成綜合施工?，F場施工方法為臺階法，核心土依據設計標準的要求進行合理預留。洞身開挖時以人工開挖為主，輔助以破碎錘。在淺埋段洞身開挖完成之后，在施工現場搭設H175鋼架和網噴支護，并利用注漿固結之后的圍巖承載力，促錨噴支護和圍巖加固共同形成一個整體的支護受力體系。并且需每天進行3～5次監(jiān)控測量，詳細記錄監(jiān)測的數據，通過分析監(jiān)測數據來判斷初期支護的穩(wěn)定性和安全性，并及時向施工現場反饋，為現場施工提供真實有效的數據和理論指導。

3 洞口明洞模筑襯砌施工

3.1 洞口及明洞施工

在洞口施工中，為保證施工質量，本工程選擇了從上到下明挖施工方法，由于工程洞口表層土為風化軟巖，采用了機械開挖法。針對一些硬質巖石，機械開挖難以完成，采用了爆破開挖法。仰坡處則進行二次開挖，以人工配合機械開挖為主，石方進行二次光面爆破，通過此種施工方法，有效保證了洞口仰坡的平順性和穩(wěn)定性，為后期進洞施工奠定了堅實基礎。在整個洞口明挖過程中，工作面控制在2%左右，并在坡腳位置設置了排水溝，可將工作面上的積水及時排出，使得整個開挖過程工作面都比較干燥，大大提升了開挖效果，在進行施工之前，為保證施工質量，降低安全事故發(fā)生的概率，先檢查邊、仰坡以上的山坡穩(wěn)定情況，并進行不間斷監(jiān)測。

在洞口開挖時采用臺階法，先進行Ⅰ斷面開挖，然后進行初期支護，再進行Ⅱ斷面開挖，開挖完成后同樣進行支護處理，待整個邊坡都趨于穩(wěn)定之后，再進行模筑二次襯砌。具體開挖示意圖如圖1所示：

圖1 臺階法施工示意圖

臺階法施工較適用于主洞所有的Ⅳ級圍巖主洞段、Ⅲ級圍巖主洞段和緊急停車帶段，具體施工順序為：a上臺階開挖Ⅰ；b上臺階初期支護Ⅱ；c下臺階開挖Ⅲ；d下臺階初期支護Ⅳ；e澆筑仰拱Ⅴ；f拱墻二次襯砌澆筑Ⅵ[2]。

下臺階開挖之前，要等噴射混凝土強度達到設計強度70%之后再進行開挖，如果遇到巖石不穩(wěn)定的問題，可采取縮短進尺的施工方法，如果情況必要，需進行左右錯開施工，施工完成后立即進行支護和仰拱操作。此外，在具體施工中，還要注意施工干擾問題，避免影響施工總體質量。施工過程中應加強監(jiān)控量測，根據量測信息指導隧道施工，若圍巖級別與設計不符，應立即調整施工方案。

3.2 超前支護施工

案例工程主要采用超前大管棚、注漿用小導管和超前錨桿等超前支護施工。其中，超前大管棚（φ108mm，壁厚6.0mm）3215m，φ22錨桿73370m，注漿小導管（φ42mm，壁厚4mm）61308m。隧道洞口大管棚支護時，采用了Φ108mm熱軋無縫鋼管，并借助型鋼做加固處理，大管棚按照一環(huán)布置，導向墻通過C30防水混凝土施工，為最大限度上保證管棚施工的精度，在鋼架外緣設置了Φ133×6mm導向鋼管。漿液水灰比為1：1，注漿時要嚴格控制注漿壓力，控制在0.5～2.0MPa之間為最佳[3]。為保證注漿的質量，需先在施工現場進行注漿試驗，并依據現場實際數據確認注漿用參數，注漿量的計算公式如下：

Q=πR2Lη

其中R為漿液擴散半徑，取R=0.6L0；L0為注漿鋼花管的間距；L為鋼花管長；η為圍巖孔隙率。注漿按鋼管施鉆的順序自下而上逐步疊加，壓力由小逐漸加大。

3.3 格柵鋼架制作與安裝

格柵鋼架在施工現場加工制作，按照明挖洞口實際情況，選擇與之相適的斷面，通過放樣測量進行下料，分節(jié)段焊接。焊接誤差控制在允許范圍中，焊接完成后分類堆放，并做好防銹蝕工作[4]。通過專用的機械設備運輸到現場進行安裝，搭設人工作業(yè)平臺，要注意安鋼架的垂直度，避免發(fā)生傾斜，將錨桿和縱向鋼筋連接為一個整體。

3.4 混凝土噴射

噴射混凝土是本工程施工建設的重中之重，為保證施工質量，需要嚴格按照相應的規(guī)范和標準對斷面進行開挖和檢驗，采用濕噴工藝，濕式噴射混凝土施工工藝如圖2所示：

圖2 濕式噴射混凝土施工工藝圖

選用高質量的硅酸鹽水泥，控制細度模數低于2.5，砂石粒徑控制在5～12mm之間，選擇化驗合格水作為混凝土拌合水，嚴格按照設計配比配制混凝土，配制好的混凝土每班至少進行2次坍落度檢查，達到要求時可繼續(xù)施工，如果超過設計標準，則要重新配制。在噴射混凝土之前，還要對隧道斷面形式進行系統(tǒng)檢查，對開裂、破碎的巖石處理干凈，再用高壓水槍清洗巖面[5]。噴射混凝土需要采取分段、分塊施工，本工程施工順序為先墻體后拱部，通過從下到上方法進行噴射。在整個噴射過程中，噴嘴需要做螺旋狀反復運動，為保證濕噴效果，螺旋的直徑控制在20～30cm之間，以提升混凝土噴射的密實性，此外，還要嚴格控制風壓、水壓及混凝土噴射間距，以降低噴射過程中形成的回彈量。

3.5 洞身襯砌混凝土

仰拱地段過程中，采用仰拱先行的施工方法，且采用全幅澆筑的方法一次完成澆筑仰拱，嚴禁半幅施工，以起到早閉合、防塌方的作用。仰拱施工時，為避免影響車輛通行，采用簡易平臺做過渡通道，以確保掌子面施工正常。填充采用4-8米模板，要先預留中心排水管位置。仰拱棧橋立面示意圖如圖3所示：

圖3 仰拱棧橋立面示意圖

在水溝底部位合理鋪設鋼軌，控制鋼軌之間的間距在4500mm之間，通過倒鏈將平臺上后坡道拉起，用裝載機把仰拱平臺全部托起，并緩慢托運到預定位置，人工清底。將平臺下仰拱底部虛碴清理干凈，抽出積水[6]。然后架立仰拱堵頭模板。澆筑仰拱及隧道填充混凝土時，采用運輸車將混凝土運送到仰拱平臺，向中間及兩側傾倒，或直接用混凝土輸送泵送至仰拱模板內。同時用混凝土振動棒將混凝土攤平、振搗。

4 結語

山區(qū)隧道淺埋段施工難度較大，施工風險也比較大，極易發(fā)生安全事故。任何一個細微的環(huán)節(jié)控制不當，都可能引發(fā)嚴重的安全問題和質量問題。文章從淺埋段施工方案、洞口及明洞施工、超前支護施工、格柵鋼架制作與安裝、混凝土噴射、洞身襯砌混凝土施工六個方面分析了淺埋段洞口明洞模筑襯砌施工要點，通過切實做好這幾方面的工作，可大幅度提升淺埋段施工的安全性和質量，符合目前我國山區(qū)隧道施工相關標準和規(guī)范的要求，值得大力推廣應用。