王 丹 李 毅 海大鵬 李 輝 況月超 蔣 權(quán)

（中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南鄭州 450000）

1 工程概況

大馬溝隧道工程出口淺埋段圍巖由第四系全新統(tǒng)坡積碎石及二疊系下統(tǒng)第三巖性段強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化石灰?guī)r組成，右線出口為基巖，左線出口為崩坡積物及強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r，圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，山體陡峭，不具備修筑便道和施工平臺(tái)的條件，無(wú)法從外部展開進(jìn)洞施工。

從隧道內(nèi)部進(jìn)行出洞施工需要穿越風(fēng)化嚴(yán)重的山體表層，特別處于淺埋地段的洞口處存在坡積體時(shí)，圍巖松散，強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，極易產(chǎn)生失穩(wěn)、冒頂坍塌等事故[1]。從隧道內(nèi)部開展的出洞施工是整個(gè)隧道工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件制定安全有效的方案。

2 隧道出洞施工總體方案的確定

該隧道右洞出口為穩(wěn)定性相對(duì)較好的基巖，依據(jù)隧道洞口設(shè)計(jì)和相關(guān)施工規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件，綜合考慮隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本和生態(tài)保護(hù)等因素，從內(nèi)部先對(duì)右洞進(jìn)行貫通，再到洞外整理出施工平臺(tái)，修筑重力式偏壓墻，從內(nèi)部對(duì)左洞進(jìn)行貫通。對(duì)右洞施作貫通工作，洞內(nèi)超前大管棚完成后，洞內(nèi)采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法開挖至出口里程，由上臺(tái)階開挖小導(dǎo)洞至出口進(jìn)行貫通，仰拱、二襯緊跟掌子面。右洞貫通后及時(shí)施作臨時(shí)邊仰坡，確保右洞穩(wěn)定。貫通的右洞口外開挖施工平臺(tái)并修筑臨時(shí)施工便道至左洞口。施工左洞半明半暗段偏壓墻，再施作導(dǎo)向墻及孔口管，管棚作為超前支護(hù)輔助工程，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法由洞內(nèi)上臺(tái)階開挖微臺(tái)階小導(dǎo)洞至出口進(jìn)行貫通。

3 施工控制要點(diǎn)

3.1 右洞施工控制要點(diǎn)

（1）導(dǎo)向墻施工。

該隧道出洞段為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，巖體破碎，為保證隧道右線出洞段施工的安全性和穩(wěn)定性，堅(jiān)持支護(hù)緊跟掌子面，隨挖隨防的原則，采用雙層小導(dǎo)管對(duì)前方巖體進(jìn)行注漿加固。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，出洞段需要設(shè)置超前大管棚，混凝土導(dǎo)向套拱是確保管棚方向、角度的施工精度達(dá)標(biāo)的有效方法。

洞內(nèi)開挖采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，當(dāng)右洞向前開挖至距出洞端23 m位置時(shí)，將斷面按導(dǎo)向墻和初期支護(hù)的設(shè)計(jì)厚度之和擴(kuò)大開挖，擴(kuò)大段長(zhǎng)度為5 m，初期支護(hù)緊跟開挖，待斷面初支完成后開始施作導(dǎo)向墻及孔口管。導(dǎo)向墻起拱線及以下位置設(shè)置C15片石混凝土基礎(chǔ)，導(dǎo)向墻沿縱向長(zhǎng)2 m、拱厚0.5 m，內(nèi)設(shè)3榀I18型工字鋼拱架，鋼拱架頂部120度范圍內(nèi)每隔0.4 m布置一根長(zhǎng)2 m的Ф140熱軋鋼管作為孔口管?？卓诠芘c鋼拱架按管棚規(guī)定方位焊聯(lián)固定，安裝時(shí)嚴(yán)格控制鋼管仰角，確?？紫蛘_。洞內(nèi)導(dǎo)向墻混凝土澆筑前先按斷面尺寸要求，采用Ф22鋼筋沿拱架確定底模位置，采用4 cm厚木板對(duì)導(dǎo)向墻底模加固，木板采用Ф42小導(dǎo)管支撐，焊接拉桿加固底模與拱架，澆筑C25混凝土，如圖1、圖2所示。

圖1 隧道右線出洞段超前支護(hù)施工（單位：cm）

圖2 套拱施工斷面（單位：cm）

導(dǎo)向墻施工完成后對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行適當(dāng)高度的回填、粗略整平處理，作為潛孔鉆機(jī)的工作平臺(tái)，大管棚作為超前支護(hù)輔助工程，確保洞內(nèi)初支不變形、不下沉。導(dǎo)向墻內(nèi)部按原設(shè)計(jì)開展后續(xù)施工。

（2）超前管棚。

采用外徑108 mm的熱軋無(wú)縫鋼管，壁厚6 mm，環(huán)向間距40 cm，外插角為2°，在拱頂120°范圍內(nèi)均勻布置；采用潛孔鉆機(jī)跟管施作，干法鉆孔，壓力風(fēng)輔助清孔，跳孔施工，按事先排好的孔位編號(hào)，先將單號(hào)孔全部施工完成后，再施工雙號(hào)孔。由于鋼管較長(zhǎng)，為確保外插角度準(zhǔn)確和便于施工，將鋼管設(shè)置成多節(jié)段形式。鋼管接頭采用長(zhǎng)15 cm的絲扣連接并錯(cuò)開布置，即在設(shè)置第一節(jié)鋼管時(shí)，將編號(hào)為奇數(shù)的管長(zhǎng)置為3 m，編號(hào)為偶數(shù)的管長(zhǎng)設(shè)置為6 m，其他每節(jié)鋼管長(zhǎng)度均為6 m。每根鋼管按梅花形設(shè)置注漿孔，孔徑16 mm，孔距0.2 m，距孔口3 m范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段.

管棚導(dǎo)管斷面如圖3所示。

圖3 管棚導(dǎo)管斷面

在管棚內(nèi)增設(shè)鋼筋籠，采用4根主筋為22 mm的螺紋鋼筋，每隔1.5 m設(shè)置一個(gè)直徑42 mm、長(zhǎng)40 mm、壁厚4 mm的短管節(jié)作為固定環(huán)與主筋焊接。

（3）微臺(tái)階小導(dǎo)洞.

洞內(nèi)開挖采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，開挖至距離洞口里程約5 m處，從上臺(tái)階掌子面開挖微臺(tái)階小導(dǎo)洞至出口先行貫通并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置鋼支撐加強(qiáng)支護(hù)，保證安全的情況下，快速貫通。小導(dǎo)洞貫通后，其他部分依然采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工步驟逐步向前開挖掘進(jìn)，慢慢擴(kuò)挖斷面實(shí)現(xiàn)安全出洞。出洞段采用機(jī)械開挖施工，每次進(jìn)尺不超過(guò)1 m，遇到挖機(jī)難以破碎的大塊巖石，采用微弱爆破將巖石破碎、松動(dòng)后再使用機(jī)械挖除。注意施工全過(guò)程必須實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量已支護(hù)段的小沉降和收斂變形以及地表沉降和位移，及時(shí)反饋量測(cè)信息，堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)信息有效指導(dǎo)施工。

（4）臨時(shí)邊仰坡。

為了便于后續(xù)工程順利開展，需要利用右洞的明洞空間施作臨時(shí)便道至左洞口，暫緩對(duì)右洞明洞和洞門的施工，先修筑右洞臨時(shí)邊仰坡，保證有洞口在后續(xù)施工過(guò)程的穩(wěn)定。隧道右洞洞口臨時(shí)邊仰坡土石方開挖前，先清除表面浮土、危石，做好排水設(shè)施，防止地表水沖刷失穩(wěn)[2]。按照設(shè)計(jì)坡度1∶0.5的要求測(cè)量放線，采用破碎錘機(jī)鑿打洞口周邊大塊孤石，清理處施工平臺(tái)，采用挖掘機(jī)自上而下進(jìn)行開挖，同時(shí)配備1臺(tái)裝載機(jī)配合清渣。邊仰坡開挖施工必須充分結(jié)合實(shí)際地形地質(zhì)，盡量減少挖方量，避免擾動(dòng)坡體原狀土。開挖后自上而下分層設(shè)置噴錨網(wǎng)防護(hù)，每層厚度不大于3 m，錨桿采用長(zhǎng)3.5 m的Φ22早強(qiáng)砂漿錨桿垂直坡面呈梅花狀布置。噴射混凝土由下而上以螺旋狀沿橫向一圈壓半圈往復(fù)移動(dòng)分層噴射，螺旋半徑控制在0.2～0.3 m，噴頭與受噴面保持0.6～1.0 m的垂直距離，一次噴射厚度不超過(guò)5 cm，待初噴混凝土終凝以后再進(jìn)行復(fù)噴。

3.2 左洞施工控制要點(diǎn)

半明半暗段出洞施工流程：臨時(shí)邊仰坡開挖及防護(hù)→施工重力式偏壓墻→施工套拱→施工大管棚→半明部分拱頂回填→開挖及支護(hù)半暗部分→防水、二襯施工[3]。隧道左線出洞口淺埋段存在坡積體且出洞段屬于受推型半明半暗段[4]，左洞出洞段的施工控制要點(diǎn)是在保證坡積體穩(wěn)定的條件下安全順利開展半明半暗段施工。

（1）邊仰坡。

存在坡積體的邊仰坡，穩(wěn)定性極差，貿(mào)然開挖容易發(fā)生坍塌或滑坡現(xiàn)象。開挖施工前先清理自然邊坡表面植被和大塊孤石并對(duì)坡面注漿硬化處理，再采用人工配合機(jī)械的方式按設(shè)計(jì)要求分層開挖，盡量減少對(duì)周邊原狀土的擾動(dòng)。按照自上而下的順序分層開挖至明暗交界處，施工過(guò)程中保證監(jiān)控量測(cè)實(shí)時(shí)跟蹤，每層開挖結(jié)束后及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行修整、處理再進(jìn)行噴錨網(wǎng)防護(hù)[5]，確保每步工序施工前后邊坡穩(wěn)定。

（2）半明部分套拱。

為了保證半明半暗段的斷面穩(wěn)定性和整體性，半明半暗段重力式偏壓墻施工完成后，開始進(jìn)行清渣施工，將混凝土套拱嵌入臨時(shí)開挖邊坡坡面內(nèi)部0.5m以下。明暗交界處套拱內(nèi)拱架采用錨桿固定在基巖上，并采用法蘭盤與暗挖部分拱架連接牢固后再焊接飽滿，縱向采用連接鋼筋固定。

（3）半暗部分出洞開挖。

右洞貫通后清理出的施工平臺(tái)窄小，不便于左洞半暗部分從外部直接貫通，且經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)隧道出洞段存在部分泥夾石。大塊球形孤石極易在進(jìn)行石方爆裂時(shí)過(guò)度炸裂，引起超挖甚至威脅隧道整體穩(wěn)定性。待半明部分及超前支護(hù)完成后，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土+微臺(tái)階小導(dǎo)洞法從內(nèi)部出洞，開挖遇到大塊球形孤石時(shí)，適當(dāng)使用潛孔弱爆破方法將巖石震松、震裂，人工配合挖機(jī)慢慢挖除。注意爆破施工的炮眼必須密集且藥孔淺，間隔裝藥，嚴(yán)格控制裝藥量。

（4）反壓回填。

隧道重力式偏壓墻墻背處基坑及套拱頂在防排水施工完成后，分層回填M10漿砌片石至設(shè)計(jì)高程，與重力式偏壓墻共同抵抗來(lái)自半暗部分洞頂偏壓產(chǎn)生的側(cè)壓力，使隧道整體受力達(dá)到平衡。墻背處填筑的漿砌片石按設(shè)計(jì)要求夯實(shí)處理，形成永久邊坡；套拱頂部填筑的漿砌片石上表面加鋪一層50 cm厚黏土層并植草綠化。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)隧道出口位置陡峭且存在坡積體的出洞施工技術(shù)中部分關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。目前該隧道已安全貫通，實(shí)踐證明該技術(shù)方案安全可行。施工過(guò)程中，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況，跟蹤開展監(jiān)控量測(cè)，加大對(duì)拱頂下沉的檢測(cè)力度，對(duì)薄弱部位加強(qiáng)支護(hù)，嚴(yán)格遵循“短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤監(jiān)測(cè)、早封閉”的技術(shù)方針。