公雞嶺隧道不良地質段施工技術

摘要:本文針對公雞嶺隧道地質條件復雜，介紹Ⅴ級、Ⅳ級圍巖地質段施工方法，采用復合襯砌、小導管施工工藝，超前錨桿支護措施，達到隧道圍巖固結、止水的作用，取得良好施工效果。

關鍵詞:隧道 圍巖 超前小導管 超前錨桿

0 引言

三峽翻壩公路雞公嶺隧道位于湖北省宜昌市夷陵區三斗平鎮，它為特長、上下行分離式雙洞隧道，左洞樁號為ZK17+690～ZK19+984.696，長2284.696米，右洞樁號為YK17+690～YK20+000，長2310米。隧道左右線采用削竹式洞門，建筑限界凈寬10.25m，凈高5.0m，進口為巖崩堆積碎石質亞黏土及強風化頁巖，自穩及成洞差。工程地處鄂西山地向漢江平原過渡地段，為構造剝蝕-堆積和侵蝕-溶蝕地貌，隧道洞身穿越的石龍洞組白云巖，為區域性強巖溶層，發育溶洞、地下水，巖溶發育與隧道走向近一致。隧道附近地下巖溶水分布不均衡，局部具承壓性，且排泄標高為460～475m，遠高于隧道洞身約155m以上，地質構造復雜。

1 雞公嶺隧道圍巖類別

雞公嶺隧道地質復雜而且逆坡排水。隧道圍巖類別分布情況如下:III級圍巖2700m，占雞公嶺隧道57.3%，IV級圍巖1885m，占雞公嶺隧道的40.5%，V級圍巖130m，占雞公嶺隧道的2.7%。

2 施工方案

由于雞公嶺隧道跨度大，凈空高，地質條件復雜，地形陡峭，巖溶發育，地質構造應力顯著，施工難度大，為保證施工安全、質量，采用復合襯砌，以錨桿(注漿導管)、鋼筋網、濕噴砼、鋼拱架(鋼筋隔柵)為初期支護，并輔以注漿小導管、超前錨桿支護措施，充分發揮圍巖的自承能力，在監控量測信息的指導下施作初期支護和二次模筑襯砌。

2.1 襯砌結構參數隧道各類復合襯砌主要支護參數和襯砌結構見表1:

對巖溶發育、地下水位豐富地段襯砌結構體系由圍巖注漿固結堵水圈、初期支護、排水系統和抗水壓襯砌結構四部分組成。

2.2 超前小導管施工超前小導管注漿加鋼支撐是隧道施工輔助穩定開挖的一種方法，簡稱小管棚施工工藝。在隧道開挖前或開挖中采用該輔助施工方法與穩定措施，以加強隧道圍巖穩定。較大管棚施工，具有相對簡單便捷，經濟實效的特點。超前小導管注漿加鋼支撐輔助開挖的進洞施工工藝適用于地下水較豐富的軟弱破碎圍巖巖體的預支護結構設計，起加固拱部軟弱破碎巖體及注漿止水的作用。

超前小導管采用外徑42毫米，壁厚3.5毫米熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊接上Φ6mm有加筋箍，管壁四周鉆Φ8mm壓漿孔，尾部1m長范圍內布不設壓漿孔。超前小導管施工時，鋼管與隧道縱軸線以15°外傾角打入拱部圍巖(根據巖體節理面產狀確定最佳方向)，鋼管環向間距40厘米。每打完一排鋼管后依次完成開挖拱部及第一次噴射砼、架設鋼拱架、初期支護。導管縱向間距根據圍巖級別和襯砌形式做相應調整，但應保持不小于1米的搭接長度，超前小導管尾部要求焊接焊機于鋼支撐上，連接成一整體。

超前小導管注漿采用水泥單漿液，注漿參數入下:①水泥漿液水灰比1:1。②注漿壓力:0.5—1.0MPa。③單根小導管的漿液注入量Q可按下式估算:Q=πR2l0·η

式中:R—漿液擴散半徑(m)

l0—導管長度(m)

η—巖體孔隙率

其中，漿液擴散半徑R=(0.6～0.7)Lo。

式中Lo—小導管之間中心距離

2.3 超前錨桿施工鉆孔應該圓而直，孔徑應大于桿體直徑15mm，深度符合設計及有關施工規范要求錨桿鉆孔孔深允許偏差為±50mm。

水泥砂漿標號≥M20，砂漿配合比水泥:砂:水宜為1:1~1.5(0.45~0.5)，砂的粒徑不宜大于3mm。并適當添加速凝劑。

砂漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應在初凝前用完，注漿開始或中途暫停超過時30min時，應用水潤滑灌漿罐及其管路。

注漿孔口壓力不得大于0.4Mpa，注漿管應5~10cm處，隨水泥砂漿的注入緩慢勻速的拔出，隨即迅速將桿體插入，錨桿桿體插入孔內的長度不得短于設計長度的95%。若孔口無砂漿流出，應將桿體拔出重新注漿。

錨桿安設后不得隨意敲擊，其端部3天之內不得懸掛重物。

2.4 隧道洞身開挖、初期支護方式

2.4.1 ⅴ級圍巖開挖雞公嶺隧道洞口為軟弱圍巖地段，開挖時容易坍塌，采用中壁法分步開挖施工(見圖1)，施工步驟如下:①a弱爆破開挖1部。b施作Ⅰ部和臨時支護，即初噴混凝土4cm厚，架立16號臨時工字鋼架和18號工字鋼架，打徑向小導管、掛鋼筋網后復噴混凝土至設計厚度。②a弱爆破開挖2部。b.施作Ⅱ部和臨時支護，即初噴混凝土4cm厚，架立16號臨時工字鋼架和18號工字鋼架，打徑向小導管、掛鋼筋網后復噴混凝土至設計厚度。③a.開挖3部。b施作Ⅲ部和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土。打徑向小導管、掛鋼筋網后復噴混凝土至設計厚度。④a開挖4部。b施作Ⅳ部和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土。打徑向小導管、掛鋼筋網后復噴混凝土至設計厚度。⑤Ⅴ部拆除中壁墻，鋪設防水層，澆注仰拱。⑥Ⅵ部鋪設防水板，模筑二襯混凝土。

施工注意事項:隧道施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支撐、早封閉、勤量測”的原則;采用小炮開挖，嚴格控制裝藥量，有條件時采用人工開挖;鋼支撐與鋼支撐間縱向連接鋼筋應及時施做并連接牢固。

2.4.2 Ⅳ級圍巖開挖①為確保隧道施工安全，采用短馬口跳槽臺階法開挖，下半部和中部開挖采用預裂爆破。對軟弱圍巖、斷層破碎帶及涌水地段應先止水，再開挖施工。②洞口段Ⅳ級圍巖開挖輔助措施:a控制爆破用藥量，減少對洞身周圍圍巖的擾動。b對暴露圍巖及早封閉，洞身開挖后進行清除洞頂危石，并用噴射砼進行初噴，初噴厚度為4～5cm。然后立拱架、施打錨桿、掛網后進行復噴。c為了防止下部開挖時出現拱部崩塌，在上部支撐的拱腳處設置縱向槽鋼托梁，并設鎖腳錨桿鎖定。③部分條件較差的Ⅳ級圍巖洞身開挖采用短臺階法。

3 結語

巖溶發育的地質條件對隧道工程的安全施工造成很大影響，公雞嶺隧道根據不同的圍巖級別組織施工，采用復合襯砌、小導管施工工藝，超前錨桿等支護方法，充分發揮圍巖的自承能力。這些措施在工程實踐中證明可行、有效。

參考文獻:

[1]王毅才.隧道工程[M].人民交通出版社.2007.

[2]公路隧道設計規范(JTGD70—2004).

[3]張民慶，黃鴻健.宜萬線隧道工程巖溶治理技術與工程實例[J].鐵道工程學報.2008(1):26-36.

[4]鄧宇，張玉良，梁炯豐.鳳凰山隧道跟管鉆進長大管棚施工技術[J].路基工程.2008(6):172-173.