◎趙博 中交路橋建設(shè)有限公司

1.工程概況

某高速公路隧洞呈城門洞型斷面，支洞樁號(hào)0+000～0+020段屬于埋深5～30 m的淺埋段。洞內(nèi)圍巖以灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r居多，缺乏足夠的自穩(wěn)能力，以何種方法安全施工洞口淺埋段是工程中的重難點(diǎn)內(nèi)容。

2.邊仰坡開挖和防護(hù)及地表排水

2.1 邊仰坡開挖和防護(hù)

以施工控制點(diǎn)為準(zhǔn)，準(zhǔn)確測(cè)放開挖軸線、邊線，明確開挖范圍。開挖采取機(jī)械作業(yè)為主、人工為輔的方法，按1:0.7放坡開挖，從上層開始，有序向下逐層開挖，開挖位置距離坑底30cm時(shí)，調(diào)整為人工作業(yè)的方法，保證開挖進(jìn)尺的準(zhǔn)確性。而后，及時(shí)澆筑墊層，維持土體穩(wěn)定，以免膨脹。

開挖后，隨即以噴錨的方法對(duì)仰坡做加固處理。錨桿選用長(zhǎng)4m的φ20mm鋼筋錨桿，梅花形布置；配套尺寸為4m×4m的鋼筋網(wǎng)片，用點(diǎn)焊的方法穩(wěn)定連接網(wǎng)片。

噴射混凝土厚度按120mm的要求予以控制，作業(yè)要點(diǎn)有：

（1）錨桿打設(shè)到位后，初噴50 mm，掛網(wǎng)后噴射70mm。

（2）在砂層地段施工時(shí)，先將鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)到位，再沿著環(huán)向壓緊，待鋼筋網(wǎng)具有穩(wěn)定性后，組織混凝土噴射施工。

（3）噴射期間存在混凝土塊或試塊脫落的現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)將其清理干凈，在此前提下方可噴射混凝土。

（4）為檢驗(yàn)在噴射混凝土后坡體的實(shí)際情況，于合適位置增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，經(jīng)觀測(cè)后，明確坡體平面及豎向的位移量，記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，作為質(zhì)量分析、問題處理的參考。

2.2 邊仰坡地表排水

邊仰坡局部巖體呈破碎狀，對(duì)水較為敏感，遇水后巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性易下降。為此，在洞頂及邊坡兩側(cè)修筑M 7.5漿砌石排水溝，削弱降水的沖刷作用，也能夠阻止雨水滲流，以免流至邊坡內(nèi)部。此外，于坡面預(yù)留排水孔，向其中插入φ50mm的PVC花管，外露10cm，起到引導(dǎo)水體流向的作用。

3.隧道洞口段大管棚的施工

洞口段的支護(hù)采取的是大管棚和鋼拱架的綜合型方案。套拱縱向長(zhǎng)度2m，厚度40cm，用C25混凝土施工成型；內(nèi)部按70 cm的間距依次設(shè)置3榀I18鋼拱架，彼此間用φ25mm鋼筋穩(wěn)定連接。

沿開挖輪廓線設(shè)壁厚6.0mm、直徑60mm的無縫鋼管，作為大管棚。管壁周邊按10 cm的間距依次設(shè)置外徑為8mm 的注漿孔，仰角控制在1°～2°，均遵循梅花型布置的原則。注漿材料選用水泥-水玻璃雙液漿，原材料為42.5普通硅酸鹽水泥、Ⅱ型水玻璃，漿液水灰比0.6∶1～1∶1，擴(kuò)散半徑0.5m，在無縫鋼管設(shè)置到位且無誤后及時(shí)注入漿液。注漿壓力0.5～1.2MPa，具體視現(xiàn)場(chǎng)條件做靈活的調(diào)整。

4.隧道洞口淺埋段開挖施工技術(shù)

左洞出口段具有淺埋、巖土體破碎的特點(diǎn)，穩(wěn)定性欠佳，若直接于該處開挖，易由于巖土體坍塌而誘發(fā)安全事故。為此，以超前大管棚的方式做預(yù)支護(hù)處理，為開挖創(chuàng)設(shè)良好的條件。開挖踐行雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的理念，采取的是機(jī)械為主、人工為輔的方案，將整個(gè)掌子面劃分為7個(gè)部分，富有秩序性地開挖。掌子面分區(qū)情況，如圖1所示。

4.1 左導(dǎo)坑施工

可結(jié)合圖1，分析左導(dǎo)坑的施工要點(diǎn)：

（1）依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣，根據(jù)測(cè)放結(jié)果，組織①部左導(dǎo)坑上臺(tái)階的開挖作業(yè)，此環(huán)節(jié)以機(jī)械設(shè)備為主，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適時(shí)用風(fēng)鎬修邊，提高開挖的精細(xì)化水平。開挖后，盡快初噴C25混凝土，厚度控制在4 cm，起到封閉的作用。而后，依次設(shè)置尺寸為20cm×20cm的Φ8鋼筋網(wǎng)和I22b工字鋼鋼拱架，再設(shè)置I18工字鋼，作為支撐鋼拱架結(jié)構(gòu)，起到臨時(shí)支護(hù)的作用。通過鋼板和螺母的共同應(yīng)用，穩(wěn)定連接支護(hù)鋼架與初支鋼拱架。此外，于鋼架底部設(shè)2 根Φ42mm無縫鋼管，作為鎖腳鋼管，起到提升鋼架穩(wěn)定性的作用。待各類設(shè)施均設(shè)置到位后，復(fù)噴混凝土至28cm。開挖具有秩序性，單個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺取1.5m，按照此進(jìn)尺要求有序進(jìn)行。

（2）待①部開挖3m后，開始②部左導(dǎo)坑下臺(tái)階的開挖，此階段初噴4cm厚的混凝土。邊墻施工環(huán)節(jié)，按環(huán)、縱向間距均為1m的要求設(shè)置長(zhǎng)度為4m的Φ42mm鋼管，而后以0.5MPa的壓力高壓注漿，得益于漿液的固結(jié)作用，保證加固效果。高壓注漿后，設(shè)Ⅱ部Φ8鋼筋網(wǎng)、鋼支撐拱架及鋼支撐，配套鎖腳鋼管，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

4.2 右導(dǎo)坑施工

可結(jié)合圖1，分析右導(dǎo)坑的施工要點(diǎn)：

圖1 掌子面施工部分劃分示意圖

（1）左導(dǎo)坑②部施工量達(dá)到2個(gè)循環(huán)后，開始安排③部右導(dǎo)坑上臺(tái)階的施工，并按照與左導(dǎo)坑相同的方法設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。

（2）④部右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階開挖，而后按照與左導(dǎo)坑相同的方法設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。

4.3 中導(dǎo)坑施工

可結(jié)合圖1，分析中導(dǎo)坑的施工要點(diǎn)：

（1）右導(dǎo)坑下臺(tái)階施工9m后，安排中導(dǎo)坑上臺(tái)階⑤部的開挖作業(yè)，開挖后設(shè)Ⅴ部初期支護(hù)。初噴混凝土的厚度控制為4cm，采取此方法全面封閉開挖圍巖；而后，將鋼筋網(wǎng)、I22b工字鋼拱架設(shè)置到位，經(jīng)檢測(cè)若位置無誤，將其與第Ⅰ、第Ⅲ部鋼拱架連接至一起，最后再對(duì)該整體裝置復(fù)噴C25混凝土，直至厚度達(dá)到28cm為止。

（2）中導(dǎo)坑上臺(tái)階施工量達(dá)到2個(gè)循環(huán)后，按照自上而下的順序安排⑥部的開挖作業(yè)。

（3）待⑥部開挖完成后，開挖⑦部。支護(hù)環(huán)節(jié)，先初噴Ⅶ部混凝土，厚度控制在4cm；再將鋼筋網(wǎng)、I22b鋼拱架設(shè)置到位，經(jīng)檢查確認(rèn)位置無誤后，對(duì)設(shè)置在Ⅱ、Ⅳ兩處的鋼拱架做連接處理，再對(duì)構(gòu)成的整體復(fù)噴C25混凝土，厚度控制在28cm，全面封閉，增強(qiáng)支護(hù)效果。

5.一次支護(hù)施工

為給洞身開挖創(chuàng)設(shè)良好的條件，先采取超前錨桿支護(hù)措施。開挖后，聯(lián)合應(yīng)用噴錨和增設(shè)鋼拱架的方法，保證支護(hù)的有效性。支護(hù)作業(yè)的基本思路是：先安排隧道開挖，進(jìn)尺達(dá)到要求即可噴射混凝土，通過混凝土的應(yīng)用，起到封閉巖面的作用；隨后，依次打設(shè)錨桿、架設(shè)鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)片；最后，復(fù)噴混凝土。

1）超前錨桿的設(shè)置。于頂拱135°范圍內(nèi)設(shè)超前錨桿，外插角3°，外露長(zhǎng)度50cm；根據(jù)錨桿尺寸，適當(dāng)增加鉆孔的尺寸，以便錨桿有效置入鉆孔內(nèi)；鉆孔后即可打設(shè)錨桿，再將注漿管插至孔底，回抽3～5cm，注漿時(shí)隨著漿液注入量的增加而緩慢退出，完成注漿作業(yè)（待孔口溢出漿液為止）。

2）初噴混凝土。初噴的目的在于及時(shí)封閉開挖后的巖面。施工中，開挖后及時(shí)清理殘留在受噴面的雜物，待其保持潔凈后，進(jìn)入混凝土初噴環(huán)節(jié)，厚度至少達(dá)到40mm。在經(jīng)過混凝土初噴后，提升開挖面的穩(wěn)定性，抑制洞身圍巖的變形。

3）隨機(jī)錨桿的設(shè)置。材料選用長(zhǎng)度為2m、直徑20mm的錨桿，按1m的縱向間距布設(shè)在洞身拱部133°范圍內(nèi)，錨桿與巖面呈垂直的空間關(guān)系；配套的錨墊板必須與巖面緊密貼合，保證錨固的有效性。

4）鋼拱架的設(shè)置。初噴混凝土后，按0.5～1m的縱向間距設(shè)I18鋼拱架，用隨機(jī)錨桿和鎖腳錨桿固定，并復(fù)噴混凝土。

5）鋼筋網(wǎng)片的設(shè)置。網(wǎng)片尺寸2 m×2 m，材料為直徑8 mm 的鋼筋，網(wǎng)片間以點(diǎn)焊的方式連接。根據(jù)巖面的起伏程度，適時(shí)調(diào)整網(wǎng)片的姿態(tài)，使其與巖面緊密貼合，間隙不超過20mm。

6）復(fù)噴混凝土。以分層的方式有序復(fù)噴，每層厚度不小于40mm，直至總厚度達(dá)到120mm為止。復(fù)噴后，檢測(cè)混凝土的回彈率，要求邊墻的該值在15%以內(nèi)，拱部以25%為宜。

7）施工期間的監(jiān)測(cè)。為保證施工安全，在施工期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采取針對(duì)性的處理措施，以防安全事故的發(fā)生。一次支護(hù)后，設(shè)圍巖收斂、沉降監(jiān)測(cè)斷面，用于監(jiān)測(cè)圍巖的實(shí)際情況?？紤]到淺埋段地質(zhì)條件的特殊性，沉降監(jiān)測(cè)斷面的間距加密至2～5m，各斷面設(shè)4～8個(gè)點(diǎn)，由專員按照設(shè)計(jì)頻率定期觀測(cè)，完整記錄各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)繪制動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)曲線，用于直觀判斷被監(jiān)測(cè)部位的實(shí)際情況，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、準(zhǔn)確分析問題、有效處理問題。

6.混凝土跟進(jìn)襯砌的施作

若變形監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示隧洞圍巖有明顯的變形現(xiàn)象，在經(jīng)過一期支護(hù)和加強(qiáng)支護(hù)后仍難以有效保證隧洞圍巖的穩(wěn)定性，此時(shí)有必要及時(shí)跟進(jìn)二期混凝土襯砌，在此設(shè)施的輔助下，增強(qiáng)支護(hù)效果。施工現(xiàn)場(chǎng)存在不良地質(zhì)時(shí)，易威脅到施工的安全性，因此需采取針對(duì)性的安全支護(hù)措施，以此來解決不良地質(zhì)對(duì)施工造成的影響，例如大管棚超前支護(hù)則具有可行性。開挖后，安排錨噴封閉，適當(dāng)加密網(wǎng)片，在原噴射混凝土的基礎(chǔ)上靈活增加混凝土的厚度，通過多項(xiàng)措施的有效落實(shí)，營造安全的施工環(huán)境。

7.高速公路隧道淺埋段的施工監(jiān)控量測(cè)

7.1 提前施工監(jiān)控測(cè)量

在進(jìn)行隧道洞口開挖工作前，需將施工監(jiān)控測(cè)量作業(yè)做好。認(rèn)真檢查支護(hù)作業(yè)的質(zhì)量并判斷支護(hù)作業(yè)是否合理，同時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的了解施工地的地質(zhì)情況，以便隧道洞口開挖工作的順利進(jìn)行。排水工程對(duì)于隧道而言是非常重要的，它關(guān)系到在隧道投入使用后，遇到雨水天氣時(shí)的排水能力。隧道兩側(cè)排水溝的質(zhì)量決定整個(gè)隧道工程的排水能力，所以應(yīng)當(dāng)認(rèn)真檢查排水溝輔砌抹面的施工質(zhì)量。

7.2 動(dòng)態(tài)化施工監(jiān)控測(cè)量

采用動(dòng)態(tài)化施工監(jiān)控測(cè)量可以使隧道開挖工程步驟更加合理，在開挖作業(yè)過程中可以實(shí)時(shí)檢查施工的質(zhì)量，并根據(jù)挖進(jìn)過程中地質(zhì)的變化進(jìn)行作業(yè)方式的調(diào)整。在監(jiān)測(cè)易變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以根據(jù)它的變形程度，判斷是否需要進(jìn)行二次支護(hù)處理，以確保隧道工程的穩(wěn)定性。

7.3 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

在施工環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域可以使用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)需要施工作業(yè)的區(qū)段地質(zhì)進(jìn)行勘察，同時(shí)對(duì)施工難度較大的區(qū)域中各類巖層進(jìn)行記錄，使用高新技術(shù)設(shè)備對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的施工方案，確保施工順利進(jìn)行以及不會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，符合綠色施工的原則。

8.結(jié)語

綜上所述，隧洞淺埋段的地質(zhì)條件較差，施工期間的安全隱患較多，文章經(jīng)過有關(guān)于工程實(shí)例的分析后，提出隧道洞口淺埋段的關(guān)鍵施工技術(shù)，闡述具體的作業(yè)要點(diǎn)，希望所提內(nèi)容可作為類似工程的參考，以便在后續(xù)的工程實(shí)踐中，憑借科學(xué)可行的施工技術(shù)順利完成隧道洞口淺埋段的施工作業(yè)。