復雜地質條件下青松嶺隧道施工難點分析

牛耀文

(中鐵十七局集團第三工程有限公司 河北 石家莊 050000)

0 引言

青松嶺隧道按高速公路雙向四車道標準設計，采用分離式隧道方案,設計速度為100km/h,隧道建筑限界凈寬10.75m。建筑限界凈高5.0m設計荷載為公路I級。本標段的青松嶺隧道以Ⅳ、Ⅴ級圍巖為主，并且圍巖節理發育，圍巖穩定性很差，故施工難度大，進度慢。隧道左洞LK110+ 080-LK111+035長度 955米，右洞 RK110+030-RK111+ 080，長度1050米，復雜地質條件下青松嶺隧道施工是難點。

1 復雜地質條件下的隧道施工處理原則及預防措施

由于轄區內隧道裂隙均較發育，圍巖完整性、堅硬性差，存在淺埋段而且有一定山體裂隙水，所以施工中主要的難點就是處理好大跨徑的開挖步序、工藝和應力突變導致淺埋段及主洞交叉處塌方冒頂及散體、破裂狀結構的邊仰坡失穩或順圍巖層理走向的滑塌、涌水。因此對工程地質和水文地質資料進行詳細分析了解，深入細致地作施工調查，制訂相應的施工方案和措施，備足有關機具及材料，使工程達到安全、優質、高效的目的。特殊地質地段隧道施工，以“先治水、短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌、勤檢查、穩步前進”為指導原則。

1.1 塌方的防治

隧道施工中的塌方災害堅持防治結合的方針，以預防為主，對地質狀況進行超前預報，已支護的進行量測監控，嚴格設計工法施作，掌握施工中圍巖和支護的力學動態及穩定程度，以及確定施工工序，保證施工安全，應實施現場監控量測，充分利用監控量測指導施工。加強工序施工質量，嚴控各工序間的根據圍巖情況依據規范控制步序拉開的長度，嚴密監控不良地質開挖后的邊仰坡情況，及時加以必要的防護。

隧道通過自穩時間短的軟弱破碎巖體、淺埋軟巖和嚴重偏壓、巖溶流泥地段、砂層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶以及大面積淋水或涌水地段時，為保證洞體穩定可采用超前錨桿、超前小鋼管、管棚、地表預加固地層和圍巖預注漿等輔助施工措施，對地層進行預加固、超前支護或止水。

對于穿過未膠結松散地層和嚴寒地區的凍脹地層等，施工時應采取相應的措施外，均可采用錨噴支護施工。

1.2 涌、滲水處理

防、排相結合是洞內治水的原則。根據出水量施工中從兩個方面來處理。第一步將涌出的水排出洞外，不至于影響正常施工環境，對于順坡洞排水主要是挖臨時排水溝自然排水，反坡采用挖積水、排水泵站機械排水管路排水。如果是地下水域的通道那么必須作特殊處理。通過初期支護表面外觀和打孔檢測及雷達檢測來看效果良好。

2 青松嶺隧道施工方案選定

結合以上原則與預防措施，隧道施工采用首先從進口兩洞口各工班交替進行施工，并將隧道口200米路基及涵洞做好，作為施工場地。并在出口預備施工條件，隧道出口條件成熟后，增加出口2個洞口近洞工作面。本標段主要以Ⅳ、Ⅴ級圍巖為主，故在隧道施工時，把超前地質預報納入施工工序，建立以地質工作為先導、以量測為依據的信息化施工管理體系，根據預報結果采取相應的處理措施，制定可靠的處理方案和技術措施。施工中實施掘進（鉆爆、無軌運輸出碴）、支護（管棚、拌、運、錨、噴）、襯砌（拌、運、灌、振搗）三條機械化作業線。

2.1 洞口工程施工

2.1.1 明洞施工

明洞施工在清除邊、仰坡危石后，開挖邊、仰坡，并做好邊、仰坡截、排水系統，使地表水通暢，避免地表水沖刷坡面。必要時采取人工修坡，防止超挖，減少對洞口相鄰地段的擾動；開挖暴露的邊坡及時施作防護，降低圍巖暴露而風化。

與暗洞交接處7m范圍開挖至隧道上斷面標高，作為隧道進洞施工平臺。明洞段采用拱部明挖，開挖與支護自上而下分層開挖，內邊墻暗挖方法（邊墻垂直開挖），并對內邊墻噴砼防護。明洞開挖完成后，復核明洞邊墻基礎的地質狀態和地基承載力，滿足設計要求后，測量放樣，就地綁扎明洞鋼筋全斷面澆筑明洞砼。明洞內模采用拼裝式襯砌臺車，拱部外模采用鋼拱架和組合式鋼模板。由砼輸送泵泵送砼入模，插入式振搗器配合附著式振搗器搗固密實。明洞襯砌完成后強度達到50%方可拆除外模，鋪設防水層，回填要對稱每層不大于30cm，兩側高度差不得大于50cm，回填至拱頂后，再分層滿填至完成，做好表面隔水層。

2.1.2 洞口段施工

進洞前先做好洞口邊、仰坡截水溝，并完成地表預加固。

隧道洞口段處于淺埋，圍巖嚴重風化，按照“放小炮、短開挖、強支撐、襯砌緊跟”的原則施工，循環進尺控制在0.5-1.0m以內。

2.2 洞身工程

洞身開挖

根據圍巖情況，采用以小松挖掘機開挖為主，輔以人力風鎬對輪廓線進行整修的施工方案，遇上大塊骨石時，采用預裂控制爆破技術進行松動清除。施工中，先行導坑的距離視地質條件（圍巖情況、涌水情況）而定，一般在7～10m左右，當圍巖基礎承載力較低，側壓力較大時，調整到3～5m左右。以便盡早閉合成環形成整體受力。

隧道施工采用新奧法組織施工，主要工序采用機械化作業，隧道出渣采用無軌運輸方式，二次襯砌澆筑采用模板臺車。對洞口段采用分層小切口明挖法施工：洞身Ⅴ級圍巖段施工開挖宜采用留核心土環形開挖，開挖長度不應過長，以0.5-1.0m為宜；Ⅳ級圍巖段施工開挖宜采用上下斷面正臺階法施工，上下臺階之間距離滿足機具正常作業。

施工過程中嚴格控制超、欠挖，初期支護及時可靠，二次襯砌采用泵送砼和整體式模板臺車的機械化配套施工方案，確保二次襯砌質量達到內實外光。

噴錨支護

噴錨支護必須在開挖后立即進行。在長大隧道施工中，為了保證施工安全、穩定、快速地進行，在軟弱圍巖，斷層破碎帶，巖溶、涌水、涌泥等不良地質地段，進行超前支護。

由于圍巖有沉降，故在開挖和支護過程中一定考慮沉降量，也就是說預留的變形量在澆注完混凝土拆模后剛好符合二襯的設計輪廓線為最佳，這是控制和節約隧道工程施工成本和加大投入的重要控制環節。另外施工過程中還要嚴格控制剛拱架加工尺寸和比樣誤差，安裝過程中嚴控拱架安設尺寸及誤差，每個工作循環和各步序必須嚴格檢查拱架平面位置、拱頂高程、垂直度、偏位等工序。

為了保證二次襯砌混凝土厚度和內輪廓，要在開挖，支護及二襯臺車就位時嚴格把關，嚴格控制二次襯砌輪廓線斷面。

2.3 隧道防排水

2.3.1 明洞工程

采用雙層無紡布夾防水卷材及粘土隔水層防水，明洞拱、墻部混凝土抗滲等級不低于S8；采用碎石盲溝及縱向φ100mmHDPE縱向管排水，縱向管排水與橫向引水管相連，將襯砌背后的水引入中心排水溝排走。

2.3.2 暗洞工程

暗洞復合式襯砌采用無紡布加防水卷材防水，二次襯砌混凝土抗滲等級不低于S8；變形縫處設背貼式橡膠止水帶+中埋式橡膠止水帶防水；施工縫處設背貼式橡膠止水帶+帶注漿管遇水膨脹止水條防水。環向排水采用Φ50軟式透水管，軟式透水管與墻腳縱向Φ100HDPE排水管相通，再通過橫向Φ100HDPE排水管將縱向排水管與中心排水溝相接，最終由中心排水溝引水至洞外溝谷中。

3 結論

復雜地質條件下青松嶺隧道施工極具挑戰性，因地制宜，總結復雜地質條件下的隧道施工處理原則及預防措施，重點加強施工過程中的塌方的防治，涌、滲水處理。并以此為指導方針，選定青松嶺隧道施工方案，成功完成施工任務。

［1］陳少華，劉偉.小凈距隧道的結構受力特點及工程措施[A]//交通部公路司，編.“國際隧道研討會暨公路建設技術交流大會”論文集[C].北京：人民交通出版社，2002.

［2］JTGF60-2009公路隧道施工技術規范[S].