（中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100040）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介 1.1.1 總體概述

本項(xiàng)目隧道標(biāo)準(zhǔn)段為分離式雙洞單向二車道行駛的長隧道，進(jìn)口端100 m范圍內(nèi)為三車道加寬段以及過渡段，左線起止里程為SZK+181.46～SZK2+091.46，右線起止里程SZK+183～SZK2+098，左線長度為1 910 m，右線長度為1 915 m。本隧道進(jìn)、出口洞門設(shè)計(jì)分別為端墻式、削竹式結(jié)構(gòu)。進(jìn)口端兩洞相距14.92 m，隧道開挖洞寬16.22 m，出口端兩洞相距23.5 m。隧道開挖洞寬12.48 m，高9.7 m，全隧道共設(shè)4個(gè)人行橫通道、3個(gè)車行橫通道、3對(duì)緊急停車帶。

1.1.2 地形地貌

隧道橫穿大梁山，大梁山地貌屬構(gòu)造剝蝕脊?fàn)畹蜕降孛玻矫}兩側(cè)地勢陡峻，山脊高程380～634.7 m，最高峰背斜頂部的大梁山，高程為634.7 m。隧道洞身平面呈直線形，洞軸線走向約250°，隧道頂板最大埋深約207.34 m。隧道進(jìn)口段至SK0+780呈喇叭形，南北兩側(cè)均為山脊，中間為沖溝，出口段為較陡斜坡。

1.1.3 項(xiàng)目周邊情況

隧道洞口左側(cè)與既有眾力汽修廠距離約70 m，與南涪公路相距約為170 m，左、右線洞口位于一小溝槽邊的坡地上，地表為第四系坡殘積物。

進(jìn)口端淺埋及小凈距隧道平面圖如圖1所示。

圖1 進(jìn)口端淺埋及小凈距隧道平面圖

隧道出口位于大梁山西翼，出洞口位于山脊緩坡上，整體地形起伏較小。山脊左側(cè)各發(fā)育有小型沖溝，周圍地形空曠，在300 m范圍內(nèi)均無既有民房。

出口端淺埋隧道平面圖如圖2所示。

圖2 出口端淺埋隧道平面圖（單位：m）

隧道進(jìn)口淺埋及小凈距段隧道左洞進(jìn)口、右洞進(jìn)口縱斷面布置如圖3、圖4所示。

圖3 左洞進(jìn)口端隧道立面圖（單位：m）

圖4 右洞進(jìn)口端隧道立面圖（單位：m）

1.2 氣象及水文地質(zhì)條件

1.2.1 氣象條件

擬建隧址區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明、雨量充沛、濕度大。

多年平均降雨量為1 072 mm，5～9月降雨量約占全年雨量的65%，且多為大雨、暴雨，最大日降雨量可達(dá)127 mm。濕度：多年平均相對(duì)濕度79%左右，最大風(fēng)速為26.7 m/s。

1.2.2 工程地質(zhì)

左、右線洞口位于小溝槽內(nèi)，地表為第四系坡殘積粉質(zhì)黏土覆蓋，厚度0.5～1.1 m，為粉質(zhì)黏土夾碎塊石組成；下伏雷口坡組中薄層狀鈣質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r地層，表層巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化層厚2.0～3.0 m。巖層產(chǎn)狀46°∠28°，巖層走向與線路夾角28°，洞口存在仰坡順層。

主要發(fā)育有兩組裂隙，一組218°∠55°，裂面平直，微張，無充填，結(jié)合差；另一組107°∠84°，裂面較平直，閉合，無充填，結(jié)合差。進(jìn)口處附近為一滑坡，主滑方向與線路走向斜交，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，施工中擾動(dòng)易產(chǎn)生滑移。斜坡坡角約22°，巖層產(chǎn)狀46°∠28°，巖層傾向與地面坡傾向基本一致，為順向坡，洞口存在仰坡順層，經(jīng)地面調(diào)查，斜坡其他地段未見有變形、開裂現(xiàn)象，現(xiàn)狀穩(wěn)定。

1.2.3 水文地質(zhì)條件

（1）本次勘察對(duì)隧址區(qū)出露的井泉點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)查。井泉點(diǎn)主要分布在雷口坡組灰?guī)r、泥灰?guī)r地層中，據(jù)調(diào)查該段隧道僅1個(gè)泉點(diǎn)發(fā)育，其余基本處于干枯狀態(tài)，但暴雨季節(jié)會(huì)受地表降水影響較大。（2）隧址區(qū)可劃分為碳酸鹽巖巖溶水含水層、砂巖孔隙裂隙含水層。碳酸鹽巖巖溶水含水層：主要由嘉陵江組、雷口坡組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、巖溶角礫巖等組成，厚度大，屬中等富水性弱透水性巖溶裂隙含水層。在隧址區(qū)內(nèi)出露里程樁號(hào)：SZK0+182～SZK1+554（左線），總寬度774 m，占隧道總長的40.8%，為隧址區(qū)主要含水層。砂巖孔隙裂隙含水層：主要由須家河組二、四段為中～厚層砂巖及侏羅系地層中的砂巖地層，呈條帶狀布設(shè)于陡崖及陡傾的斜坡地帶。不易接受大氣降水補(bǔ)給，富水性中等。砂巖含水層屬中等富水性弱透水性砂巖裂隙含水層。在隧址區(qū)內(nèi)出露里程樁號(hào)：SZK0+554～SZK1+830（左線），寬度276 m，占線路總長的14.6%，為隧址區(qū)次要含水層。

1.2.4 不良地質(zhì)

不良地質(zhì)主要包括洞身涌水、巖溶、巖溶涌水及突泥、斷層、煤層等。

2 施工方案

2.1 技術(shù)參數(shù)

2.1.1 開挖進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)

（1）進(jìn)口加寬、淺埋、小凈距段采用CRD法分左、右、上、下四部分開挖，其中左、上部開挖每循環(huán)進(jìn)尺為加寬段1榀鋼架間距0.6 m（加寬漸變段0.8 m）；右、下部開挖每循環(huán)進(jìn)尺為加寬段2榀鋼架間距1.2 m（加寬漸變段1.6 m）。（2）進(jìn)口淺埋段采用臺(tái)階法分上下兩部開挖，上部開挖每循環(huán)進(jìn)尺為1榀鋼架間距1 m；下部開挖每循環(huán)進(jìn)尺為2榀鋼架間距2 m。

2.1.2 隧道通風(fēng)參數(shù)

隧道進(jìn)尺接近100 m開始設(shè)置通風(fēng)換氣裝置，采用軸流式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓入式送風(fēng)，風(fēng)機(jī)為20 kW，供風(fēng)量為2 232～4 632 m3/min，可滿足通風(fēng)要求。風(fēng)管直徑120 cm，風(fēng)機(jī)安裝在距離洞口30 m處，采用型鋼支架進(jìn)行架空設(shè)置，設(shè)置獨(dú)立的開關(guān)箱控制，設(shè)置在靠近隧道右上方，每隔5 m左右設(shè)置吊鉤懸掛風(fēng)帶，風(fēng)口距掌子面距離不超過15 m。

2.1.3 高壓送風(fēng)、水管參數(shù)

（1）隧道進(jìn)出口各設(shè)置4臺(tái)26 m3壓縮空壓機(jī)，用于隧道開挖氣動(dòng)設(shè)備的高壓送風(fēng)，主風(fēng)管采用150 mm×6 mm無縫鋼管，通過法蘭盤加膠墊進(jìn)行接長，節(jié)長約6 m。掌子面處設(shè)置分支風(fēng)管，采用軟管接至氣動(dòng)工具。（2）高壓水管主管從隧道頂上的高位水池接出，主水管采用108 mm×5 mm無縫水管，通過法蘭盤加膠墊進(jìn)行接長，節(jié)長6 m左右。

高壓風(fēng)、水管設(shè)置在隧道外側(cè)底部，高于仰拱填充面60～80 cm，與通風(fēng)管同側(cè)[1]。管線布置如圖5所示。

圖5 管線布置示意圖（單位：mm）

2.2 施工工藝流程

（1）洞口施工工藝流程如圖6所示。

圖6 洞口施工工藝流程圖

（2）CRD法施工工藝流程如圖7所示。

圖7 CRD法施工工藝流程圖

3 施工方法

3.1 淺埋段隧道施工

進(jìn)出口淺埋段圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)圍巖，進(jìn)口段頂部覆蓋層巖體破碎，成洞條件較差，易產(chǎn)生洞頂坍塌，開挖進(jìn)程中及時(shí)對(duì)軟弱巖體進(jìn)行初期支護(hù)開挖過程加強(qiáng)圍巖變形控制。根據(jù)超前探測圍巖狀況確定采用適宜的開挖方法，適度調(diào)整開挖進(jìn)尺，后續(xù)仰拱及時(shí)跟進(jìn)，二次襯砌在規(guī)范允許距離內(nèi)跟進(jìn)，使襯砌及時(shí)成環(huán)、形成封閉結(jié)構(gòu)，保證隧道穩(wěn)定、施工安全。

對(duì)隧道開挖掌子面前方的局部破碎地段采用提前預(yù)注漿方法加固圍巖，提高掌子面圍巖自穩(wěn)能力。施工過程中必須全階段控制，適時(shí)同步開展監(jiān)控量測工作，及時(shí)向項(xiàng)目技術(shù)部門上報(bào)監(jiān)控量測結(jié)果，經(jīng)分析整理，及時(shí)合理調(diào)整設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)和開挖及支護(hù)施工方法。

在隧道洞口淺埋段，須按照“先支護(hù)頂、后開挖”的原則開展施工，在進(jìn)出洞門采用打設(shè)超長大管棚超前固頂，管棚預(yù)注漿加固洞頂圍巖，施工時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量”的施工管理理念。

（1）淺埋段洞口加固段：洞口段上方覆蓋層預(yù)支護(hù)主要采用長大管棚超前注漿預(yù)加固。洞內(nèi)采用超前小導(dǎo)管和徑向中空錨桿注漿相結(jié)合的加固手段，洞口拱頂上方超前大管棚采用Φ108 mm×6 mm鋼花管，按照設(shè)計(jì)圖紙長度一次性打入左洞49 m（右洞50 m），形成穩(wěn)定殼罩情況下，再安全進(jìn)洞。

（2）洞內(nèi)超前支護(hù)段：除洞門管棚段的Ⅴ級(jí)圍巖采用I20a型鋼拱架支撐外，徑向打設(shè)超前小導(dǎo)管（長5 m），并注漿，確保施工安全，防止塌方。

（3）短進(jìn)尺開挖：采用中隔壁（CRD）法開挖，開挖進(jìn)尺控制在一榀工字鋼間距0.6 m（加寬漸變段0.8 m）。

（4）強(qiáng)化初支：初支采用型鋼拱架、拱墻范圍打設(shè)徑向中空注漿錨桿、再掛鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，防止開挖過程圍巖坍塌。

（5）加固掌子面：在圍巖軟弱時(shí)可采用噴射混凝土封閉掌子面，加強(qiáng)掌子面穩(wěn)定性。

（6）早成環(huán)，快襯砌：拱頂及墻身初支形成后，及時(shí)施作仰拱，使初期支護(hù)盡早成環(huán)閉合，并適時(shí)跟進(jìn)二次襯砌施工。

（7）監(jiān)測：加強(qiáng)洞口上方地表沉降監(jiān)控量測，設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上監(jiān)測斷面，如有異情，快速處理[1]。

3.2 進(jìn)口段小凈距隧道施工

結(jié)合本隧道地形地貌及地質(zhì)條件，施工時(shí)選取進(jìn)口右洞為先行洞，左洞為后行洞。先行洞、后行洞隧道Ⅴ級(jí)圍加寬段均采用設(shè)計(jì)要求的CRD法開挖。

（1）小凈距隧道先行洞與后行洞掌子面縱向距離控制在25～50 m，并大于2倍隧道開挖寬度，降低小凈距隧道開挖爆破震動(dòng)造成的相互影響，避免中巖墻受到多次擾動(dòng)。

（2）在開挖掌子面前、后15 m范圍內(nèi)，加強(qiáng)監(jiān)控量測，在掌子面前、后30 m范圍內(nèi)，注意監(jiān)控量測，超過此距離，監(jiān)控量測頻率為正常位置的2倍。

（3）小凈距隧道施工中，初期支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)并封閉，適時(shí)二次襯砌及時(shí)澆筑[2]。

3.3 進(jìn)口段三車道隧道施工

由于進(jìn)口段100 m范圍內(nèi)為加寬段（三車道），均處在洞口淺埋段，頂部為崩塌形成的軟土，覆蓋層厚度較大，巖體破碎，易產(chǎn)生洞頂坍塌，開挖過程中應(yīng)及時(shí)對(duì)軟弱巖體進(jìn)行支護(hù)。

（1）按設(shè)計(jì)的CRD法開挖，每斷面按四分部進(jìn)行開挖，左上導(dǎo)開挖每循環(huán)進(jìn)尺一榀，及時(shí)進(jìn)行錨、網(wǎng)、噴施工及臨時(shí)支撐。

（2）在經(jīng)過管棚結(jié)束段落及時(shí)進(jìn)行超前支護(hù)后方可進(jìn)行開挖。

（3）左上導(dǎo)坑與左下導(dǎo)坑距離5～15 m，施工過程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的安全步距進(jìn)行控制。

（4）初支及時(shí)封閉成環(huán)，仰拱距離掌子面的距離嚴(yán)格控制在40 m范圍內(nèi)，二次襯砌及時(shí)施工，嚴(yán)格控制在70 m左右，形成襯砌封閉結(jié)構(gòu)，保證隧道內(nèi)施工作業(yè)安全。

（5）施工過程須同步開展監(jiān)控量測工作，及時(shí)向技術(shù)部或總工辦上報(bào)監(jiān)控量測結(jié)果，經(jīng)分析整理合理調(diào)整設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)和開挖及支護(hù)施工方法[1]。

3.4 洞身開挖施工

本隧道進(jìn)口淺埋隧道Ⅴ級(jí)圍巖加寬段（三車道）及過渡段采用CRD法開挖方法，出口淺埋隧道Ⅴ級(jí)圍巖采用CD法。

CRD法即沿隧道兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩處導(dǎo)坑，每處導(dǎo)坑分上下兩部分進(jìn)行開挖、臨時(shí)支護(hù)，并進(jìn)行臨時(shí)中隔支撐及水平支撐，再施工仰拱，澆筑填充混凝土、二襯拱墻混凝土。

（1）左上半斷面開挖；

（2）左上半斷面支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)；

（3）左下半斷面開挖；

（4）左下半斷面支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)；

（5）右上半斷面開挖；

（6）右上半斷面支護(hù)；

（7）右下半斷面開挖；

（8）右下半斷面支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)；

（9）仰拱及仰拱填充混凝土澆筑；

（10）拱、墻二襯澆筑。

CRD法施工方案的橫斷圖如圖8所示，施工工序如圖9所示。

圖8 CRD法施工方案橫斷圖示意圖

圖9 CRD法施工工序示意圖

4 超前預(yù)報(bào)措施

為確保本隧道施工安全，開挖施工各階段過程中，嚴(yán)格按照《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F60—2009）、《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F60—2009）要求執(zhí)行。

開挖前制定超前預(yù)報(bào)專項(xiàng)方案，并經(jīng)審批后實(shí)施，采用綜合物探+超前鉆探的多種地質(zhì)預(yù)報(bào)方法相結(jié)合，對(duì)掌子面前方及左右洞身采用地震波法+地質(zhì)雷達(dá)+紅外線探測等手段結(jié)合進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)洞內(nèi)底板下方采用地質(zhì)雷達(dá)+紅外線探測等手段結(jié)合進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，為后續(xù)采取正確的開挖及支護(hù)方式提供理論支撐。

本項(xiàng)目較好地執(zhí)行了超前預(yù)報(bào)制度，預(yù)報(bào)時(shí)采取多種超前探測方法相結(jié)合，為開挖支護(hù)安全可靠推進(jìn)提供了切實(shí)保障[3]。

5 監(jiān)控量測

5.1 監(jiān)控量測目的

為動(dòng)態(tài)掌握隧道圍巖穩(wěn)定狀況、初支應(yīng)力、應(yīng)變情況，嚴(yán)格執(zhí)行第三方單位監(jiān)控量測制度，為指導(dǎo)下階段施工、設(shè)計(jì)修正初期支護(hù)參數(shù)、二次襯砌形式提供科學(xué)的信息依據(jù)。

5.2 監(jiān)控量測工作內(nèi)容

嚴(yán)格按公路隧道施工技術(shù)規(guī)范及技術(shù)細(xì)則要求開展監(jiān)控量測項(xiàng)目，拱頂下沉、凈空變化、隧道淺埋段地表沉降等監(jiān)控量測，并對(duì)洞內(nèi)、外定期進(jìn)行巡檢、拍照觀察。鋼支撐、錨桿應(yīng)力監(jiān)測，必要時(shí)再進(jìn)行二次襯砌應(yīng)力及裂縫的觀測。

5.2.1 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

淺埋隧道在實(shí)施洞內(nèi)圍巖開挖前，嚴(yán)格按監(jiān)測方案布置各觀測點(diǎn)，首先在洞頂?shù)乇砗线m位置布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，再隨著隧道開挖進(jìn)程的展開，在隧道內(nèi)及時(shí)布設(shè)沉降測點(diǎn)，并與地表布設(shè)的觀測點(diǎn)的斷面、洞內(nèi)外監(jiān)測斷面對(duì)應(yīng)在同一里程樁號(hào)。地表沉降測點(diǎn)布設(shè)根據(jù)隧道埋深與開挖寬度相應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布置，隧道埋深H0、隧道最大開挖寬度B，頂?shù)乇碛^測點(diǎn)橫距布置關(guān)系如表1所示。

表1 隧道頂?shù)乇沓两涤^測點(diǎn)縱向間距 單位：m

隧道軸線上方監(jiān)測點(diǎn)可適當(dāng)加密，隧道軸線上方監(jiān)測范圍≥H0+B，當(dāng)洞頂上方無法避開既有建（構(gòu)）筑物時(shí)，適度加大監(jiān)測寬度范圍。監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)如圖10所示。

圖10 地表沉降橫向測點(diǎn)布置示意圖

隧道上方拱頂下沉和洞身凈空變化監(jiān)測點(diǎn)布置在洞內(nèi)同斷面，拱頂下沉觀測點(diǎn)設(shè)置在拱頂中線上方附近，若施工隧道寬度較大，拱頂上方必須布設(shè)三個(gè)觀測點(diǎn)。

必測項(xiàng)目監(jiān)測斷面間距如表2所示。

表2 必測項(xiàng)目監(jiān)測斷面間距

5.2.2 監(jiān)測頻率

必測項(xiàng)目的監(jiān)測頻率根據(jù)監(jiān)測斷面距開挖面距離及位移速度如表3、表4所示。

表3 距開挖面距離確定的監(jiān)測頻次

表4 位移速度確定的監(jiān)測頻次

若施工發(fā)生異常情況或遇到不良地質(zhì)，應(yīng)增加監(jiān)測頻率。由位移速度決定監(jiān)測頻率、由距開挖面的距離決定監(jiān)測頻率，兩者原則上均采用較高的監(jiān)測頻率值。

5.3 監(jiān)控量測方法

（1）洞身收斂測設(shè)：采用收斂計(jì)測量隧道凈空收斂，測點(diǎn)與型鋼拱架采用焊接或預(yù)埋方式。

（2）拱頂下頂量測設(shè)：采用全站儀進(jìn)行拱頂下沉量測，一般采用在隧道拱頂軸線附近通過焊接預(yù)埋反射片，形成觀測點(diǎn)，利用隧道外測量基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測。

（3）地表沉降量測設(shè)：采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行地表沉降監(jiān)測。基點(diǎn)不得設(shè)置在地表沉降影響范圍內(nèi)。在地表鉆孔埋設(shè)測點(diǎn)，用M7.5水泥砂漿或C20細(xì)石混凝土固定測點(diǎn)四周。當(dāng)不便采用水準(zhǔn)測量時(shí)，采用全站儀量測。

（4）爆破振動(dòng)波測設(shè)：采用振動(dòng)速度傳感器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備監(jiān)測爆破振動(dòng)速度。傳感器固定在洞身側(cè)面預(yù)埋件上，通過爆破振動(dòng)儀自動(dòng)采集振動(dòng)速度數(shù)據(jù)，分析振動(dòng)波形和振動(dòng)衰減規(guī)律，為后續(xù)改進(jìn)施工提供科學(xué)依據(jù)。

（5）洞內(nèi)孔隙水壓力測設(shè)：采用孔隙水壓計(jì)進(jìn)行孔隙水壓監(jiān)測，水壓計(jì)埋入帶刻槽的測點(diǎn)位置，水壓計(jì)必須直接與水接觸。通過采集各測點(diǎn)讀數(shù)，換算得出孔隙水壓力值。

（6）洞內(nèi)滲水量測設(shè)：采用三角堰、流量計(jì)進(jìn)行滲漏水量監(jiān)測，為采取合適的引排水提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)。

5.4 量測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

每次觀測的原始數(shù)據(jù)必須及時(shí)復(fù)核、計(jì)算、整理、繪制成各種圖表，及時(shí)錄入監(jiān)測管理系統(tǒng)，并上報(bào)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行分析，以便發(fā)出相應(yīng)工作指令。監(jiān)控量測信息反饋方法采用經(jīng)驗(yàn)類比法或理論分析法。本工程以經(jīng)驗(yàn)類比法為主，綜合應(yīng)用以上兩類方法，確保施工安全順利完成[4]。

6 結(jié)語

由于該隧道在本地區(qū)具有典型的區(qū)域特征，本次隧道的順利實(shí)施可為本地區(qū)后續(xù)同類型隧道建設(shè)提供參考。