寶塔山隧道出口淺埋段施工方案

胡永勝

(榆平高速公路建設管理處，山西 榆社 031899)

1 工程概況

1.1 項目概況

汾陽至邢臺高速公路平遙—榆社段路線全長83.066 km。主線采用雙向四車道高速公路標準，設計速度80 km/h，整體式路基設計寬度為24.5 m，分離式路基寬12.25 m。全線設計車輛荷載采用公路—Ⅰ級，隧道凈空為5 m×10.25 m。寶塔山隧道位于晉中市平遙縣境內。

1.2 工程地質及水文地質

該項目坐落于太岳山脈北中部，隧道所穿越的寶塔山屬于汾河在其中游流域東部山區，即太岳山流域內納入的兩個一級支流惠濟河與昌源河的分水嶺，山體呈北北走向，為基巖中山區地貌，山體成因屬于構造剝蝕與侵蝕性，且以構造隆升為主因，侵蝕為次。隧道圍巖由三疊系下統劉家溝組、和尚溝組、中統二馬營沉積巖構成，巖性為砂巖、泥巖及泥質粉砂巖、薄層狀礫巖等，其中洞口主要由砂巖夾薄層泥巖組成。路線走廊帶內含碎屑巖類裂隙水和松散巖類孔隙水等。

該項目區降水量受地形、地貌的控制，出現差異性，全年降水集中在7，8，9三個月。地震烈度為7度。

1.3 氣候、氣象

氣候區屬暖溫帶大陸性季風氣候區，受季風及地形影響較大。一年之內四季分明，冬季漫長，境內地勢起伏顯著，降水較少。

2 施工方法

寶塔山隧道出口端淺埋段開挖里程為DK30+000～DK29+960段，圍巖較破碎，隧道埋深10 m。洞口段圍巖為V級，由于圍巖比較破碎，經多方論證，決定采用大管棚注漿進洞，雙側壁導坑法開挖。

2.1 施工準備及措施

首先進行山體的開挖，將非常破碎圍巖開挖完畢后，按照設計要求施作套拱，套拱中安裝工字鋼骨架，并預埋φ127鋼管，起導向作用。澆筑混凝土完畢后，必須按時養護，確保強度，并在澆筑前，檢測兩側的承載力，防止造成邊墻圍巖失穩。

寶塔山隧道埋深淺;隧道出口工作面施工前，須對洞口段邊仰坡進行防護，具體防護措施為:1)打設φ25早強速凝藥包錨桿。錨桿長度為2 m/根，間距為2.0 m×2.0 m，梅花形布置。2)掛網噴錨。鋪掛φ8(25 cm×25 cm)鋼筋網，并與錨桿固定牢固。3)噴射混凝土。噴射C25混凝土，厚度10 cm。

2.2 管棚注漿加固施工與施工方法

隧道進洞采用φ108長管棚，共布置32根。

1)管棚注漿施工工藝。管棚施工工藝流程如圖1所示。

圖1 管棚施工工藝流程圖

2)施工方法。a.施工機具:DK-300型鉆機、TBW-250注漿泵、灰漿拌合機、電焊機、管鉗、鉆頭 φ127和 φ100、鋼管連接套等。b.鋼管:熱軋無縫鋼花管，管棚外徑108 mm，89 mm，壁厚、長度符合設計要求。每間隔30 cm設1對φ10～φ16注漿孔，超長管棚尾部1.1 m 不設。c.管距:環向間距50 mm。d.傾角:1°～3°。e.水泥水玻璃漿:水泥水玻璃 1∶0.5 ～1∶1;水灰比 1∶1 ～0.5∶1。f.注漿壓力:0.5 MPa ～2 MPa。g.管棚施工:按設計在拱部施作混凝土導向墻。導向墻寬1.5 m，厚0.6 m，并在導向墻內按間距預埋導向管。先用DK-300型管棚鉆機鉆深孔，達到設計要求，鉆桿用連接套接長，直至鉆至比設計孔深長0.5 m。鉆孔達深度要求，依次拆卸鉆桿。h.頂管作業:采用鉆機連接套管自動跟進裝置連接鋼管，將第一節管子推入孔內。i.連接鋼管:鋼管全部頂進剩余30 cm左右時，用卡子卡住鋼管，使鉆機反方向運轉，使套管脫離，然后手工安裝鋼管，對準上一節鋼管端部，人工持管鉗用鋼管連接套將兩節鋼管連在一起，再以沖擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。j.注漿:按配合比拌制水泥漿，注漿管路連接檢查正確，注漿使管內漿液充填密實。

2.3 洞身開挖工藝和方法

本隧道采用新奧法施工，光面爆破，雙側壁導坑法施工。

首先進行超前支護及注漿加固地層，必要時封閉掌子面，先分部開挖左(右)側壁導坑土體，并進行初期支護及臨時支護;再分部開挖右(左)側壁導坑土體和初期支護、臨時支護，左、右兩側壁導坑前后相錯15 m～20 m;然后分部開挖中部土體，并進行初期支護及臨時支護;最后開挖下部土體，并進行初期支護及臨時支護。在施作二次襯砌時，分段拆除臨時支護，然后依次施作仰拱及拱墻二次襯砌混凝土。

雙側壁導坑法施工工序流程如圖2所示。

施工工序說明:1)利用上一循環架立的鋼架施作隧道超前支護。弱爆破開挖①部。噴8 cm厚混凝土封閉掌子面。施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4 cm厚混凝土，架立型鋼鋼架和Ⅰ18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，安設Ⅰ18橫撐。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。2)弱爆破開挖②部。導坑周邊部分初噴4 cm厚混凝土。接長型鋼鋼架和Ⅰ18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，根據實際地質情況，必要時安設Ⅰ18橫撐。鉆設徑向錨桿后復噴射混凝土至設計厚度。3)開挖③部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同①。4)開挖④部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同②。5)利用上一循環架立的鋼架施作超前支護。開挖⑤部。噴8 cm厚混凝土封閉掌子面。導坑周邊初噴4 cm厚混凝土，架設拱部型鋼鋼架，鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。6)開挖⑥部。7)開挖⑦部。8)在滯后于⑦部一段距離后，弱爆破開挖⑧部。隧底周邊部分初噴4 cm厚混凝土。接長Ⅰ18臨時鋼架，復噴混凝土至設計厚度。拆除下部橫撐，安設型鋼鋼架之仰拱單元，使之封閉成環。9)根據監控量測結果分析，待初期支護收斂后，拆除Ⅰ18臨時鋼架及臨時橫撐。灌注Ⅸ部邊墻基礎與仰拱。10)灌注仰拱填充Ⅹ部至設計高度。11)利用襯砌模板臺車一次性灌注Ⅺ部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。

圖2 雙側壁導坑法施工工序示意圖（單位：cm）

施工注意事項:1)本工序適用于雙線隧道Ⅴ級圍巖施工。2)隧道施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。3)小炮開挖或人工開挖，嚴格控制裝藥量。4)施工臨時支護時應視地質情況對導坑進行加強支護，工序變化處之鋼架(或臨時鋼架)必要時應設鎖腳錨桿，以確保鋼架基礎穩定。5)導坑開挖孔徑及臺階高度可根據施工機具、人員等安排進行適當調整。6)鋼架之間縱向連接鋼筋應及時施作并連接牢固。7)復合式襯砌段在施工時，須按有關規范及標準圖的要求進行監控量測，根據監控量測的結果進行分析，確定灌注二次襯砌的時機及調整支護參數。

2.4 型鋼鋼架施工工藝

型鋼鋼架施工工藝如圖3所示。

圖3 型鋼鋼架施工工藝流程圖

2.5 噴錨支護

本段采用噴錨支護形式，系統錨桿采用φ22早強速凝藥包錨桿，鋼架有格柵鋼架及“Ⅰ”字型鋼鋼架，鋼筋網采用φ8鋼筋制作。噴射混凝土采用濕式噴射作業。

噴錨作業緊跟開挖工作面進行。鋼筋網在洞外事先焊接綁扎成片，運至洞內鋪設。固定在錨桿尾部。先進行初噴，厚度4 cm～5 cm，錨桿、格柵或型鋼鋼架安設完成后，再進行多次分層噴射至設計厚度，噴層表面凹凸不平處噴射平整、圓順。

1)噴射混凝土施工工藝。濕噴混凝土工藝流程見圖4。

2)濕噴混凝土技術要求。噴射混凝土采用濕噴工藝，噴射設備采用Potenza噴射機和TK-961濕噴機作業。

噴射混凝土作業在滿足《錨桿噴射混凝土支護規范》有關規定的基礎上，增加以下技術措施:

拌料采用500強制拌合機，每盤的攪拌時間不少于2 min，原材料的計量誤差不能大于2%，且從拌合好到使用不能超過2 h;混合料在運輸、存放過程中，嚴防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機前過篩。

混凝土噴射機具有360°靈活轉動的機械手，接近巖面，回彈小，輸送連續、均勻，技術性能滿足噴射混凝土作業要求。

按照當前的施工要求，濕噴混凝土的回彈量:邊墻不大于7%，拱部不大于10%。回彈料不得重復利用。

噴射混凝土在終凝2 h后開始灑水養護，以保證混凝土具有足夠的濕潤狀態;養護時間不得少于7個晝夜，在氣溫低于5℃的情況下，不能采用噴水養護的方法。

噴射混凝土的表面應平整、密實，無裂縫、漏噴、脫落、空鼓、滲漏水等現象出現。表面不平整度允許偏差在±2 cm范圍內。

通過上述施工方案的實施，同時嚴格參照“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，該項目實現早進洞，快進洞，順利通過淺埋段的工作目標，既創造了經濟效益，又創造了社會效益。

［1］郭淑賢.五峰山隧道施工技術總結［J］.山西建筑，2011，37(11):163-164.