鐘瑞強

在隧道施工過程中，不良地質(zhì)的出現(xiàn)是十分常見的，尤其是處在地下河管道、巖溶地區(qū)的隧道，容易誘發(fā)隧道塌方、冒頂、涌水等安全事故的發(fā)生，給隧道施工帶來非常高的安全風險。文章結(jié)合工程實例，采取長大管棚、套拱加固、設(shè)置反壓墻等施工措施，既可以提高安全系數(shù)，又能增加仰坡的穩(wěn)定性，而且能夠節(jié)能減材保護環(huán)境，減少因大刷、大挖及大范圍回填對山體及植被造成破壞，對現(xiàn)有土地資源具有良好的保護作用，對于社會民生的影響具有積極作用，為今后不良地質(zhì)段隧道進洞施工提供參考。

巖溶地區(qū);淺埋偏壓隧道;進洞施工;技術(shù)要點;質(zhì)量控制

U455.4A321133

0 引言

隨著我國隧道建設(shè)工程量的不斷增加，不良地質(zhì)條件下的隧道施工十分常見，這類施工具有一定技術(shù)難度和施工風險，尤其是處在地下河管道、巖溶地區(qū)的隧道，由于整體性和穩(wěn)定性差，在進洞施工的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)突水、突泥等現(xiàn)象，嚴重的甚至會出現(xiàn)塌方、冒頂、涌水等安全事故，而且事故發(fā)生后的處治工作難度較大，嚴重危害著工程的安全。因此，在巖溶地區(qū)偏壓隧道施工過程中，應采取合理的施工管理方法和質(zhì)量控制措施，實現(xiàn)安全、經(jīng)濟、高效進洞，確保隧道施工安全。

1 工程概況

新柳南高速公路吾排隧道位于來賓市忻城縣思練鎮(zhèn)吾排村東側(cè)約200 m處，為分離式+小凈距隧道，屬長隧道，右洞起止樁號YK72+060～YK73+660，設(shè)計長度為1 600 m，左洞起止樁號ZK72+040～ZK73+660，設(shè)計長度為1 620 m。該隧道區(qū)屬廣西典型的喀斯特地區(qū)，地形起伏較大，溝谷較發(fā)育，隧道由北至南先后穿越南北向的溝谷下方和東西向的巖溶石峰，隧道進出口及洞身溝谷內(nèi)多被第四系覆蓋，山體地表基巖大面積出露。隧道洞口段位于巖溶石峰坡角與下方洼地的過渡部位，淺層溶巖較為發(fā)育，巖體較破碎，穩(wěn)定性較差，隧道施工開挖若在暴雨條件下，常出現(xiàn)滑坡、崩塌等現(xiàn)象。

2 施工技術(shù)要點及質(zhì)量控制措施

2.1 施工方案

2.1.1 施工要求

本工程隧道洞口為Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及巖溶發(fā)育地段，地質(zhì)條件較差，施工難度較大。為保護環(huán)境及隧道安全，要求盡可能采用零開挖進出洞的方式;洞口邊仰坡開挖前必須先修建截水溝;保證小凈距隧道進口的圍巖穩(wěn)定及安全;進出洞前需解決洞口的偏壓問題。

2.1.2 施工工藝流程

為了順利進洞，本工程根據(jù)隧道洞口地形、地貌和地質(zhì)條件，設(shè)計采取超前大管棚配合鋼架進行預支護。隧道進洞施工工藝流程：進洞前準備工作→超前大管棚支護→超前小導管支護→預留核心土法掘進進洞→初期支護→二襯支護→明洞施工→洞門施工。

2.2 洞口環(huán)境處理

2.2.1 地表清理

本工程對隧道洞口上方及側(cè)方的孤石、可能滑塌的表土、樹木進行清理，不可大范圍開挖破壞原有地貌。隧道洞口路基紅線50 m長度范圍按照路基施工要求進行清表處理。

2.2.2 截水溝、排水溝施工

（1）本工程隧道洞頂截水溝應與兩側(cè)路基邊溝排水順接，不得沖刷路基坡面、橋臺椎體、農(nóng)田屋舍，土質(zhì)截水溝、排水溝應隨挖隨砌。本工程隧道洞頂設(shè)置60 cm×60 cm×120 cm的梯形截水溝，防止洞外地表水進入洞內(nèi)，截水溝根據(jù)現(xiàn)場實際地形接入路基邊溝，溝槽宜采用水泥砂漿或漿砌片石，或采用混凝土鋪砌溝底，使排水順暢，并盡可能多地保留地表原有植被，融入洞口地形地貌。

（2）洞口兩側(cè)排水溝尺寸大小為30 cm×40 cm，接入周邊地表排水體系，洞內(nèi)施工排水接入場地排水系統(tǒng)，保證場地內(nèi)排水通暢。隧道洞口在明洞前設(shè)置30 cm×40 cm的截水溝，防止洞外地表水進入洞內(nèi)。截水溝頂面成品鑄鐵格柵蓋板，格柵與混凝土水溝接觸面采用3 mm厚不等邊角鋼L50×32 mm，鋼格柵與混凝土預留槽口要結(jié)合密貼。

2.2.3 仰坡施工

（1）本工程隧道洞口開挖采用明挖施工，按設(shè)計開挖邊線，分臺階自上而下逐層開挖，并及時進行邊仰坡掛網(wǎng)錨噴防護，防止圍巖長時間暴露而風化剝落，或因雨水浸泡而滑坍。施工時遇到石質(zhì)導致挖掘機無法有效作業(yè)時，采用控制爆破作業(yè)，以減少對原地層的擾動，防止爆破震動。

（2）每層開挖后應及時進行邊仰坡防護，隧道進出口端邊仰坡面防護均為長3.5 m的 22 mm藥卷錨桿，均掛 8 mm間距20 cm鋼筋網(wǎng)，錨桿按梅花形布置，應根據(jù)實際開挖情況，視邊坡的穩(wěn)定性增減錨桿。

（3）本工程隧道仰坡噴射10 cm厚的C20混凝土防護，噴射施工時，水泥、集料、水、速凝劑等原材料質(zhì)量需滿足相關(guān)規(guī)范要求。噴射施工前，清除邊仰坡面的浮石和墻腳的巖碴、堆積物;先在巖面噴射一層（3 cm厚）混凝土，然后安裝鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與壁面的間隙為30 mm，用環(huán)向鋼筋和錨釘或鋼架固定，再復噴混凝土至設(shè)計厚度。

2.2.4 超前大管棚施工

（1）隧道進口左右洞均采用31根30 m（包括了2 m套拱長度）的 108 mm×6 mm熱軋無縫鋼管超前大管棚配合鋼架保證施工進洞安全，環(huán)向間距40 cm。為了保證鉆孔方向，采用C30套拱作長管棚導向墻。

（2）套拱施工應在暗洞超前支護施作前進行，套拱內(nèi)設(shè)3榀Ⅰ20b工字鋼，布設(shè)31個 127 mm孔口管，孔口管與Ⅰ20b工字鋼焊為整體，套拱混凝土為C30混凝土，套拱基礎(chǔ)混凝土為C20混凝土。

（3）管棚施工順序應自下而上，必要時搭設(shè)施工平臺。管棚應嚴格注漿，凝固后再施作下一道工序，保證管棚與周圍巖體形成完整體系，具有足夠強度和剛度。鉆孔完成后及時安裝管棚鋼管，避免因時間過長出現(xiàn)塌孔，應逐個鉆孔后立即安裝管棚。

（4）注漿前應先進行注漿現(xiàn)場試驗，確定注漿施工參數(shù)，注漿過程中在管棚孔口必須有止?jié){措施，注漿結(jié)束后用M30水泥砂漿封孔，以增強管棚剛度。注漿采用隔孔灌注，注漿壓力初壓為0.5～1.0 MPa，終壓為2.0 MPa，并按實際情況結(jié)束注漿。鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙應充滿漿液，注漿量及止?jié){應滿足設(shè)計要求。嚴格按照規(guī)程施工作業(yè)，防止爆管、爆漿。注漿應交錯進行，從低到高，從下而上。

2.3 進洞開挖施工

2.3.1 暗洞施工

（1）隧道進洞施工貫徹零開挖的理念，禁止大刷大挖，盡量減少隧道施工對原有地貌的破壞，洞口段開挖方式以機械或人工開挖為主，以局部淺孔松動爆破配合，洞口土石方自上而下分層開挖，結(jié)合正洞環(huán)形開挖預留核心土法，預留進洞臺階（核心土），以確保圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全。

（2）洞口石方開挖采用淺孔小臺階爆破，爆破后，應及時清除松動石塊，提前采取相應的工程防護措施，防止洞口段出現(xiàn)地層滑坡、崩塌等事故，保證施工人員的安全和邊仰坡的穩(wěn)定。

2.3.2 明洞、洞門施工

（1）本工程隧道按設(shè)計要求設(shè)置偏壓墻，明洞段挖到設(shè)計標高后，及時清理基底，檢驗基底地質(zhì)和承載力情況，對地基承載力進行檢測，若其基底承載力不符合設(shè)計要求時，則采用地面注漿措施預加固方法進行處理。

（2）明洞襯砌采用C30防水混凝土澆筑，明洞拱墻部由內(nèi)至外敷設(shè)1層HDPE自粘防水卷材防水板+1層350 g/m2無紡土工布+2 cm厚的M20砂漿保護層進行防水。

（3）明洞頂部回填土和種植土層下鋪設(shè)一層30 cm厚隔水黏土層。洞頂匯水通過設(shè)置墻背排水溝引水排走，在偏壓端墻式洞門耳墻頂部時，采用DN400柔性鑄鐵管將墻背排水溝的水流引入路基排水溝或其他天然溝渠中。明洞洞內(nèi)其他排水管溝同暗洞一體設(shè)置。

（4）明洞及洞門施工時避開雨季，并與洞口段襯砌結(jié)構(gòu)整體澆筑，以增強洞門的穩(wěn)定性。應在雨季來臨之前，完成洞口的永久性排水設(shè)施，以利于洞口的排水和安全。

2.4 超前地質(zhì)預報

本工程隧道進洞施工的時候使用超前地質(zhì)預報和超前水平鉆進行多方位的探測，對未開挖地段進行地質(zhì)預測和分析，確定合理的開挖、支護參數(shù)，以制定合理的施工方法和支護方式。

2.5 監(jiān)測監(jiān)控

本工程隧道進洞施工過程中的監(jiān)測監(jiān)控方法以洞口段地表下沉觀測、拱頂下沉觀測、洞室周邊位移變形監(jiān)控量測以及洞內(nèi)外觀察和施工調(diào)查為主。監(jiān)控量測工作在隧道主管工程師的領(lǐng)導下由監(jiān)控量測組負責，及時進行數(shù)據(jù)分析和信息反饋，對施工情況進行評價并提出施工建議。

3 施工效果

本工程針對隧道洞口為Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及巖溶發(fā)育地段，采取零開挖進洞的施工方法，并采取了一系列施工質(zhì)量控制措施，不僅能夠保證工程安全，使施工過程集約化，有利于緊湊施工過程中的工序安排，同時避免傳統(tǒng)進洞方式的資源浪費，在節(jié)約材料和人工的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了隧道進洞的經(jīng)濟合理性，降低項目運營成本，實現(xiàn)品質(zhì)路橋的目標。

4 結(jié)語

綜上，在巖溶地區(qū)淺埋偏壓條件下，隧道進洞施工風險較大，本工程隧道采取長大管棚、套拱加固、設(shè)置反壓墻等施工措施，既可以提高安全系數(shù)，又能增加仰坡的穩(wěn)定性，而且能夠節(jié)能減材、保護環(huán)境，減少因大刷、大挖及大范圍回填對山體及植被造成破壞，對現(xiàn)有土地資源具有良好的保護作用，對于社會民生具有積極影響。本工程隧道施工方法在隧道進洞施工中的應用具有操作性指導意義，對類似工程的施工具有良好的示范作用。

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