復(fù)雜地質(zhì)條件下公路雙聯(lián)拱隧道施工技術(shù)分析

何友文（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

復(fù)雜地質(zhì)條件下公路雙聯(lián)拱隧道施工技術(shù)分析

何友文
（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

以實際工程為例，對隧道工程的地質(zhì)情況進(jìn)行了分析，制定了具體的施工方案，并對洞口的開挖和支護、邊仰坡防護、洞身的開挖和支護、止水帶施工等施工技術(shù)進(jìn)行了探討。工程施工后取得了良好的施工效果，可供類似工程借鑒參考。

復(fù)雜地質(zhì)條件；公路雙聯(lián)拱隧道；施工技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.039

1 工程概況

護坑隧道經(jīng)過丘陵地貌區(qū)，為小凈距、短隧道，設(shè)計為6車道，左右線分離布置，是本標(biāo)段的重、難點工程。隧長道起訖里程為K91+901～K92+298，隧道長397m，采用端墻式洞門。隧道最大埋深約66m。

2 自然條件

隧道穿過丘陵地貌區(qū)，山體走向總體呈近南北向，隧道線路經(jīng)過最大高程約為183.67m，山體植被茂密，主要生長竹林、松樹和雜草，隧址地面標(biāo)高102.89～183.67m，最大相對高差約81m。

隧道區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層等不良地質(zhì)體及物探異常帶存在，地層總體表現(xiàn)為單斜構(gòu)造。地層巖性主要為寒武系下統(tǒng)牛角河組變質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)板巖及其風(fēng)化層。隧道圍巖為全微風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)板巖，隧道區(qū)地下水類型為基巖裂隙水。本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

3 隧道施工方案

3.1 施工探測方案

隧道施工過程中，使用超前探孔、地質(zhì)超前預(yù)報儀、地質(zhì)素描等措施進(jìn)行預(yù)報，將隧道掘進(jìn)過程中的地質(zhì)情況準(zhǔn)確地體現(xiàn)出來，并對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行修正，提高了隧道施工的高效性和安全性。

3.2 減少圍巖擾動

按照新奧法原理進(jìn)行隧道施工，施工過程中做好測量監(jiān)控工作，對于具有良好整體性的硬巖地區(qū)，對光面爆破設(shè)計和鉆爆掏槽設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，提升光爆效果和掏槽效果。

3.3 隧道支護

完成軟弱圍巖的開挖作業(yè)后，立即進(jìn)行初噴，然后將鋼架架設(shè)好，進(jìn)行錨桿施工和鋼筋網(wǎng)施工，并立即進(jìn)行復(fù)噴。

3.4 保證初期支護背后密實的措施

在進(jìn)行施工作業(yè)時，使用濕噴工藝進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制好一次噴射混凝土的厚度，并根據(jù)規(guī)定要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行施工。

3.5 防止隧道通過斷層破碎富水帶時出現(xiàn)突水、突泥情況的措施

使用超前鉆孔的措施進(jìn)行綜合預(yù)報，并制定合理的施工方案。使用超前帷幕灌漿加固措施對斷層破碎富水帶進(jìn)行加固。施工過程中，按照弱爆破、短開挖、快支護、早封閉的基本原則，防止出現(xiàn)突泥和突水的情況。

3.6 對隧道工程排水措施進(jìn)行完善

做好洞頂?shù)乇?、洞口和淺埋段排導(dǎo)系統(tǒng)，降低地表水滲入到地層后對隧道造成的影響，將隧道的環(huán)向排水系統(tǒng)和縱向排水系統(tǒng)做好，保證襯砌背后排導(dǎo)系統(tǒng)通暢，鋪設(shè)好防水板，并做好二次襯砌防水工作。對于涌水量較大的地方在進(jìn)行開挖施工前要做好預(yù)注漿施工。

4 隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 施工流程

雙聯(lián)拱隧道開挖過程中按照下述工序進(jìn)行施工：先開挖中導(dǎo)洞，然后進(jìn)行中隔墻混凝土的澆筑施工，做好左洞和右洞的管棚施工，開挖左右洞，左右洞開始施工時錯開距離。在正洞開挖施工過程中會對中隔墻造成干擾，因此，在施工過程中要保證中隔墻的穩(wěn)定性。

4.2 洞口開挖及防護

根據(jù)本隧道工程的具體情況，隧道從進(jìn)口端向出口端單向掘進(jìn)施工，按掘進(jìn)方向右洞先于左洞施工，右洞開挖斷面超前左洞開挖斷面控制在2～3倍之內(nèi)。洞口段使用挖掘機進(jìn)行施工，按照分層開挖的順序開展施工，對于堅硬石質(zhì)地層使用人工鉆眼爆破的順序進(jìn)行。隧道施工時，使用新奧法進(jìn)行施工，按照“早進(jìn)晚出”的理念，結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，使用“掛板混凝土”進(jìn)洞，在洞口段隧道洞身的上襯砌和下襯砌輪廓線外立模澆筑C20混凝土，然后在大管棚施工完成后采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工[1]。

4.3 邊仰坡防護

完成洞頂截水溝的施工后，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行邊仰坡的開挖，并及時做好邊仰坡的噴錨掛網(wǎng)防護，清除干凈巖棉的危巖和浮渣。噴錨掛網(wǎng)防護參數(shù)：采用22mm砂漿錨桿L＝3.0m，間距1.5m，梅花型布置，鋼筋網(wǎng)采用8mm鋼筋，網(wǎng)格尺寸為25cm×25cm，噴射10cm、15cm厚C20混凝土，噴混凝土面大致平整。使用三維網(wǎng)噴播植草的方法進(jìn)行邊坡防護施工，首先按照圖紙要求將邊坡坡度和邊坡標(biāo)高修整好，然后根據(jù)圖紙進(jìn)行放樣，檢測后邊坡坡度和邊坡標(biāo)高達(dá)到圖紙要求后，將三維網(wǎng)埋設(shè)好，三維網(wǎng)不允許出現(xiàn)順直、整齊、凹凸不平的情況。

4.4 明洞施工

開挖明洞前要先將洞頂防排水工作做好，避免因地表水影響使仰坡和邊坡出現(xiàn)塌方、落石的情況。洞口開挖和明洞開挖要同時開展，當(dāng)遇到比較松軟的地層時，要一邊開挖一邊支護。開挖使用從上至下分層開挖的方法進(jìn)行施工，在進(jìn)行開挖時要做好邊坡的防護工作，使用CAT320挖掘機與自卸汽車配合裝運施工。施工過程中遇到巖石時,人工打眼淺孔松動爆破[2]。完成開挖后將鋼筋綁扎好，并進(jìn)行仰拱混凝土的澆筑，然后進(jìn)行明洞襯砌，和暗洞拱圈連接好，拱圈施工完成后，將防水卷材從下向上鋪設(shè)，鋪設(shè)過程中要緊密粘貼。明洞襯砌結(jié)束后當(dāng)拱圈混凝土達(dá)到設(shè)計強度、拱墻背防水設(shè)施完成后，方可回填拱背土方。

4.5 洞身開挖

1）Ⅴ級圍巖—雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

由于隧道屬于小凈距隧道，所以要做好中部巖柱的加固和保護作業(yè)。V級圍巖使用先左右側(cè)導(dǎo)坑、后上下臺階開挖方法，最后施工仰供的施工方法。

將左洞開挖掌子面超前右洞開挖掌子面保持在30m左右，開挖好左洞內(nèi)側(cè)導(dǎo)坑以后，將初期支護工作做好，完成左洞長管棚的施工后，進(jìn)行右洞長管棚施工。完成右洞內(nèi)側(cè)導(dǎo)坑的開挖作業(yè)后，即可進(jìn)行中間巖柱水平中空注漿錨桿施工，使用人工開挖方法進(jìn)行雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工[3]。開挖施工示意圖如圖1。

圖1 Ⅴ級圍巖開挖工序示意圖

雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖順序說明：左側(cè)導(dǎo)坑上臺階開挖→左側(cè)導(dǎo)坑下臺階開挖→右側(cè)導(dǎo)坑上臺階開挖→右側(cè)導(dǎo)坑下臺階開挖→拱部及核心土上臺階開挖→核心土下臺階開挖→仰拱混凝土灌注及仰拱回填→二次襯砌混凝土施工。

圖1中①、②、③、④表示開挖及初期支護順序；Ⅳ、Ⅴ表示二次襯砌修筑順序，開挖時應(yīng)使①部超前并及時閉合成環(huán)以策安全，各部開挖應(yīng)互相錯開，各自獨立閉合成環(huán)。

2）正洞Ⅳ級圍巖—上下臺階預(yù)留核心土法

正洞Ⅳ級圍巖地段采用上下臺階預(yù)留核心土法施工,下臺階落后上臺階5m左右，上下臺階緊跟開挖。右洞開挖斷面超前左洞開挖斷面50m左右。

使用人工風(fēng)鎬進(jìn)行上部弧形導(dǎo)坑的開挖，需要時進(jìn)行弱爆破施工，下部臺階和仰拱使用控制爆破開挖施工。各個部分開挖完成后將掌子面封閉好，利用網(wǎng)噴、錨桿和鋼架進(jìn)行聯(lián)合支護。核心土距拱頂開挖面1.5m，坡腳距拱腳開挖2.5m。

3）正洞Ⅲ級圍巖—臺階法

正洞Ⅲ級圍巖地段采用臺階法施工,下臺階落后于上臺階3～5m，上、下臺階的初期支護必須緊跟開挖。左洞開挖斷面超前右洞開挖斷面控制在25～30m。上臺階和下臺階均使用控制爆破，合理地安排作業(yè)流程，實現(xiàn)鉆爆、裝碴、運輸一體化施工。

4.6 超前支護

1）洞口段使用大管棚進(jìn)行超前支護施工，需要在完成仰坡刷坡、清理干凈危石、并且仰坡防護后開展。洞身支護前需要將安全防護工作做好。設(shè)計管棚右線長度為54m,左線長度為58m,管棚鋼管使用熱軋無縫鋼管108mm，壁厚6mm，節(jié)長及環(huán)向間距依設(shè)計和現(xiàn)場情況而定，外傾角1～2°。管棚灌漿施工之前，先在洞內(nèi)掌子面噴10cm厚C20混凝土作業(yè)止?jié){墻，在導(dǎo)向墻混凝土的強度達(dá)到設(shè)計強度70%后，采用水平鉆機鉆孔和進(jìn)管，鉆進(jìn)過程中，隨時測定鋼管的傾斜度，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。

圖2 注漿工藝流程圖(單位：m)

4.7 止水帶施工

止水帶施工時，首先順著襯砌軸線按照0.5m的間隔距離鉆出一個12mm的鋼筋孔，然后將制作好的鋼筋卡從待灌混凝土側(cè)向另一側(cè)擋頭模板穿過，內(nèi)側(cè)卡進(jìn)到止水帶一半，另外一半止水帶在擋頭板上平靠，當(dāng)混凝土凝固好以后將擋頭板拆除，然后拉直止水帶，利用彎鋼筋將止水帶卡緊。

5 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行公路雙聯(lián)拱隧道施工時，需要結(jié)合工程的地質(zhì)情況制定合理的施工方案，科學(xué)地進(jìn)行施工。施工過程中，要做好防水工作，保證受力平衡，全程對施工進(jìn)行監(jiān)測，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計，做好施工記錄工作，保證施工的順利開展。

【1】宋建華.公路雙連拱隧道中導(dǎo)洞施工技術(shù)措施[J].山西建筑，2012 (5)：200-201.

【2】楊宏波,施建,曾恕輝.雙跨連拱隧道的中隔墻施工[J].鐵道建筑，2002(4)：11-14.

【3】曾利強.復(fù)雜地質(zhì)條件下雙聯(lián)拱隧道主要施工技術(shù)[J].山西建筑，2008(28)：303-304.

Double ArchTunnelConstructionTechnology Analysis Under ComplexGeological

HEYou-wen
（ChinaRailwayTwelveBureauGroupThirdEngineeringCo.Ltd.，Taiyuan030024,China)

Based on the practical engineering, for example, the geological condition of tunnel engineeringare analyzed, to develop aspecific construction plan, and has carried on the discussion to the hole of the excavation and support of support, while Yang slopeprotection, the tunnel excavation and support support, waterstop construction such as construction technology, the construction hasmadegoodconstruction effect. It isworthyof reference tosimilar engineering.

complexgeologicalconditions;doublearchhighwaytunnel;constructiontechnology

U455

A

1007-9467（2016）12-0138-03

2016-06-28

何友文（1984～），男，重慶人，工程師，從事淺埋、偏壓雙聯(lián)拱隧道開挖研究。