鷓鴣山隧道炭質千枚巖地段施工方案淺析

黨紅章

1 工程概況

鷓鴣山隧道位于四川省理縣境內，西距成都約300 km。隧道地處川西高原東北部的邙崍山脈，海拔3 500 m～4 200 m，山頂9月至次年4月積雪不化，為高原高寒隧道。隧道全長4 448 m (K0+192～K4+630)，雙車道，計算行車速度40 km/h，開挖斷面92 m2～110 m2，為山嶺崇丘區二級公路。鷓鴣山隧道地質條件十分復雜，處于變質巖地區，以千枚巖、炭質千枚巖、炭質板巖、板巖為主，受米亞羅斷層、三家寨倒轉背斜、新生溝倒轉向斜等強烈地質構造影響，隧道內圍巖倒轉、扭曲嚴重，次生斷層重疊出現，地下水豐富。

2 正臺階法施工

2.1 支護參數

炭質千枚巖地段一般都為Ⅱ類圍巖，支護參數:拱部設φ42超前小導管，長3.5 m，環向間距0.4 m，小導管搭接長度不小于1.5 m;14 cm厚格柵鋼架1榀/m;拱部φ25中空注漿錨桿，邊墻φ22砂漿錨桿，長均為3.5 m，間距1.0 m(縱向)×0.8 m(環向)，梅花形布置;φ8(縱向)×φ10(環向)鋼筋網，網格20 cm×20 cm;噴C20混凝土20 cm，預留變形量為100 mm。

2.2 施工工藝

施工方案的選擇遵循“安全可靠、方便快捷”的原則。正臺階法布置見圖1。A部按“超前小導管→開挖→初噴→格柵→鋼筋網→系統錨桿→復噴→出碴”的順序施工，開挖循環進尺1.0 m～1.5 m。B部滯后A部3 m～5 m(即A臺階長度3 m～5 m)，其右側滯后左側4 m～6 m，防止掉拱。B部和A部同時鉆孔爆破，始終保持與A部的距離。C部左右側錯開15m～25m施工，和A，B部互不干擾，可獨立施工，施工完畢后立即施作仰拱。

2.3 施工要點

A臺階的長度為3 m～5 m，不能過長，避免增加出碴難度，也不能過短，防止A，B接合部片幫;B部必須左右側交替，防止掉拱，另外與A部同時爆破，減少工序轉換，提高效率。

2.4 問題解析

1 )初期支護開裂。A，B部采用這種方法施工突出問題就是格柵鋼架扭曲變形，噴混凝土開裂、掉塊，在距離開挖面1倍～1.5倍洞徑時變形加大，初期支護迅速開裂，不得不采取補強措施。初支開裂情況見圖2。噴層開裂以環向為主，裂縫寬度在0.5 mm～3 mm之間，格柵鋼架扭曲變形，凸出最大15 cm。從圖2中可以看出格柵鋼架在錨桿部位沒有凸出，說明錨桿在抑制變形方面有明顯的作用。監控量測數據也表明初期支護變形非常大，在開挖后第5天(每天開挖2 m，5 d開挖10 m接近1倍洞徑)開始，變形速率加大，最大每天達到56 mm，第11天的累計變形達156 mm，遠遠大于預留變形量100 mm，在第12天采取架立Ⅰ18工字鋼護拱等補強支護措施后變形逐漸穩定。2)工藝操作困難，機械利用效率較低。353E三臂鑿巖臺車臂長，掌子面作業空間小，無法利用臺車施作錨桿;打設錨桿時，圍巖在振動作用下大量脫落，造成噴混凝土厚度平均增加15 cm以上;每次爆破上臺階(A部)的碴不能全部拋擲到中臺階，增加大量人工清碴的時間; A，B部加起來的高度為5.5 m，不能很好滿足裝載機配合自卸汽車出碴的高度，裝碴困難。

3 優化臺階法

3.1 確定支護參數

初期支護開裂變形首先是初期支護強度不夠，經過參建各方的共同探討將格柵鋼架改為Ⅰ18的工字鋼架，間距調整到50 cm，噴混凝土25 cm;超前小導管和鋼筋網片參數不變，預留變形量為150 mm。

3.2 優化施工工藝

對臺階法進行了優化，如圖3所示為優化臺階法施工示意圖，其特點是:A部高度相對較高，增大A部拱腳的作業空間; B部中間凹進，與A部距離保持2 m左右，便于A部翻碴;B部高度適當降低，避免B部片幫;A，B部高度加起來6.1 m，滿足大型機械裝運出碴的需求。另外B部中間凹進方便了353E鑿巖臺車的施工，也減少了爆破對周邊圍巖的擾動。相對于普遍采用的臺階法預留核心土環形開挖，本法適用于大型機械化施工，有更大

A部按“超前小導管→開挖→初噴→工字鋼架→系統錨桿、鋼筋網→復噴→出碴→系統錨桿”的順序施工，開挖循環進尺1.0 m～1.5 m。

B部凹進1 m～3 m，使A部臺階最短部分應保證2 m長。B部右側滯后左側4 m～6 m，防止掉拱。B部和A部同時鉆孔爆破，始終保持與A部的距離，A，B部爆破的碴拋擲在B部凹進的部分。

C部左右側錯開15 m～25 m施工，和A，B部互不干擾，可獨立施工，施工完畢后立即施作仰拱。

4 主要施工設備的選擇

開挖主要采用鉆爆法，考慮項目位于高原區，為降低工人勞動強度，投入2臺瑞典353E三臂鑿巖臺車鉆孔，2臺日本PC200挖掘機，柳州ZLC50C裝載機4臺，長春XC3260自卸汽車10臺，實現挖、裝、運全機械化作業。

5 結語

1 )對于軟弱圍巖的山嶺隧道，一般采取臺階法預留核心土的開挖方法，為提高大型機械利用率，尤其是鑿巖臺車在軟巖中的應用，本文提出了優化的臺階法，供讀者參考。2)錨桿在軟弱圍巖中的作用非常明顯，本文通過實踐和監測印證了這一觀點。3)炭質千枚巖變形持續時間長，很難達到完全意義的穩定，二次襯砌應及早施作。

［1］ 交通部重慶公路科學研究所.公路隧道施工［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］ JTJ 042-94，公路隧道施工技術規范［S］.