隧道工程施工方法分析

羅慶林

（重慶建工第二市政工程有限責任公司，重慶 400013）

1 工程概況

1.1慈母山隧道按城市快速路標準設計，設計車速為60km/h；設計荷載為：城-A級，人群荷載4.0kN/m2，大車道3.75米，小車道3.5米。

1.2隧道凈空13.75×5.00m；隧道縱坡為單向坡，坡度為-0.8%；本標段慈母山隧道圍巖主要有洞口回填土段、泥巖、頁巖，斷層破碎帶、煤線層、砂巖，施工難度大，其中Ⅴ級圍巖占32%，IV級圍巖占4.8%，Ⅲ級圍巖占63.2%。慈母山1#隧道隧道左線ZK0+000～ZK0+254.032段位于曲線半徑6000m(左轉)的曲線上，ZK0+254.032～ZK1+150段為直線段，A標段右線K0+000～K0+569.088段位于曲線半徑 6600m(左轉)的曲線上，K0+569.088～K1+150段為直線段。

1.3混凝土結構采用“雙滲技術”，強度等級為C30，以混凝土結構自防水為根本，以接頭防水為重點，輔以頂部或整體附加防水層加強防水的多道防線。隧道采用單洞三車道分離式設計。采用射流風機送風方式進行通風。隧道帶仰拱段內凈空面積為109.08m2，不帶仰拱段內凈空面積為90.12m2。

1.4本標段共設2個人行通道、1個汽車通道。

2 明洞施工

由于本項目工期壓力較大，慈母山隧道是本項目的關鍵工序，能否快速順利進洞將直接影響總體工期目標，項目部經過方案研究，為確保快速形成進洞條件，采用明洞拉槽至洞口，立即施作套拱及管棚，并同時陸續進行明洞土石方開挖。

2.1 明洞開挖

在明洞拉槽施工前，先進行測量放線，放出洞口邊仰坡坡頂線和臨時截水溝位置。洞口邊仰坡開挖前先施作洞頂截水溝；然后，按設計坡度、設計臺階利用PC-200型大反鏟從上至下，分段、分層逐段開挖，分段長度控制在8m內，層厚控制在1m內。開挖一段防護一段，施工防護前期采用錨網噴結構，施工參數:φ22砂漿錨桿 L=3.0m，間距為 1.0×1.0m；鋼筋網 φ6鋼筋，網格為 20×20cm；C25噴砼5cm。施工中本著自上而下分層進行，并隨挖隨護，“反鏟開挖為主，人工為輔”必要時采用微差控制爆破開挖的原則進行施工，切實加強邊仰坡穩定監測，以保證施工安全。

2.2 明洞結構施工

明洞施工順序：①明洞仰拱及邊墻砼施工→②明洞仰拱混凝土填充→③明洞基礎砼施工→④明洞拱墻砼施工→⑤水溝、電纜槽砼澆筑→⑥明洞外防水層施工→⑦明洞拱背回填施工→⑧洞口防護、綠化。

施工方法見圖1。

圖1 明洞回填施工示意圖和縱斷面示意圖

2.2.1隧道洞門與明洞砼結構施工

洞口段土石方明洞段開挖至雙側壁導坑上臺階標高時，即開挖上臺階導坑進入正洞施工，隧道洞口拉槽處設置鋼棚架頂蓋，以保證正洞兩側導坑與洞口土石方開挖平行作業的施工安全，待正洞開挖完成一定距離后，再進行洞口段結構物的施工。其施工主要內容為：明洞段仰拱(包括砼填充)、洞門與明洞邊墻基礎、拱墻襯砌、防排水、拱背回填等。

仰拱及邊基砼采用組合鋼模板人工立模澆注，拱部砼施工采用襯砌模板臺車作內模，外模采用組合鋼模板整體灌注。

首先施工明洞仰拱、拱墻腳部鋼筋砼及洞門基礎，待砼達到一定強度后，拆模并進行施工縫鑿毛，然后施工上部邊墻及拱部鋼筋砼，砼由兩側對稱灌注。

鋼筋在洞外加工場下料成型、現場綁扎，砼采用商品砼，由砼運輸車運輸，泵送入模，插入式搗固器及附著式振搗器振搗密實，拱墻砼一次整體澆筑成型。

2.2.2明洞外防水層施工

拱圈澆筑完成，待砼達到設計強度后，鋪設防水層并回填。明洞外防水層設計為“BAC高分子復合自粘防水卷材”。

施工時，先將砼表面的外露鋼筋頭等雜物清理干凈，然后將砼表面上的凹凸不平處修鑿平整，最后用水泥砂漿將襯砌外表涂抹平順，以免損壞防水層。

為保證防水板接頭質量，先在平地上將BAC防水板逐幅連接起來，檢查接頭質量合格后再運到現場鋪設。防水板鋪設嚴格按照要求進行，防止對防水板造成損傷和破壞，如有缺陷立即進行修補，直至達到質量要求為止。

為防止明洞與隧道防水板的接頭在回填土時被破壞，用3cm厚的水泥砂漿將防水板接頭保護起來。

2.2.3明洞拱背回填施工

明洞襯砌和防水層施工完畢后，鋪設10cm厚C15細石砼保護層，砼強度達設計強度后回填50cm碎石透水層。

明洞回填采用M7.5漿砌片石回填與碎石土回填結合方案。漿砌片石回填高度為6m，漿砌片石以上采用碎石土回填，回填土壓實度不低于85%。

當明洞回填完成后，及時進行洞口及洞頂的綠化及防護工作，避免雨水沖刷。

3 進洞施工方案

慈母山隧道洞口主要為填筑土、泥巖，進洞方案采用20m的φ89超前管棚預支護，和修建支護性構件砼套拱，雙側壁導坑法進洞的施工方案。

3.1施工順序：測量放線→鋼拱架安裝→導向管安裝→模板安裝→砼套拱施工→鉆機定位、鉆孔→φ89無縫鋼管安裝→注水泥砂漿。

3.2施工方法：右洞里程K0+151.484，左洞ZK0+151.148的20m范圍內采用φ89管棚對圍巖進行整體加固。套拱采用三榀I22a工字鋼，在洞口立設三榀I22a型鋼鋼架，一榀靠緊開挖面，三榀間距為0.8m，拱架立好之后用Ф22鋼筋縱向連成整體，連接鋼筋環向間距1.0m，按設計貼緊拱架外緣施工φ112導向管無縫鋼管，并將導管的尾部焊接于鋼拱架上，外插角1°。套拱采用木模板，吊模法施工C20砼，砼厚45cm。

套拱混凝土強度達到設計鉆孔強度后采用MKD-5鉆機進行鉆孔。管棚采用Φ89熱扎無縫鋼尖管制作，鋼管前段呈尖錐狀，尾部焊接φ10加勁筋，管壁四周鉆4排φ15mm壓漿孔，間距30×30cm梅花形布置，環向布置間距為40cm。分段安裝，每段長6～8米（總長20m），兩段之間用絲扣連接。

管棚安裝完成后采用KBY50-70注漿機注水泥砂漿對洞口段圍巖加固，形成支護結構明洞，然后按雙側壁導坑法步驟開挖進洞，具體開挖方法見Ⅴ類圍巖開挖方法。

4 隧道洞身開挖

4.1 Ⅴ級（淺埋、深埋）圍巖開挖方法

Ⅴ級圍巖主要為填筑土、泥巖、頁巖、煤層(線)，圍巖巖體較破碎，軟弱。根據設計要求采用雙側壁導坑法施工，施工方法見圖2“雙側壁導坑法開挖”。

圖2 Ⅴ級圍巖施工工序橫斷面和縱斷面

Ⅴ級圍巖采用雙側壁導坑法施工，人工與機械配合開挖，必要時采用弱爆破；在做好主洞小導管注漿預支護和側導洞超前錨桿預支護之后，先行左或右側導洞上斷面掘進開挖及初期支護，掘進開挖采用人工配合挖掘機開挖，必要時采用弱爆破。

圖3Ⅳ級圍巖施工工序橫斷面和縱斷面

圖4 臺階法開挖支護施工方法示意圖

導坑采用微臺階法施工，上下臺階長度3～5m，下斷面開挖后及時施做初期支護，左右側導坑開挖面距離要求保持在30m左右。

主洞中部開挖要在距離最近的導坑開挖面30m后再進行開挖，中部開挖采用微臺階法施工，上斷面開挖及拱部初期支護完成后進行下斷面開挖，并盡快澆筑主洞仰拱，封閉成環。

根據襯砌施工進度、監控量測反饋信息分段拆除左右兩側壁導坑的臨時支護。

4.2 Ⅳ級圍巖開挖方法

Ⅳ級圍巖段開挖采用單側壁導坑法施工。施工方法見圖3“Ⅳ級圍巖開挖支護”。

在做好側導洞超前錨桿預支護之后，先行側導洞上斷面掘進開挖及初期支護，然后進行下斷面開挖支護，掘進開挖采用微差爆破。

導洞采用臺階法施工，下斷面開挖后及時施做初期支護，達到適當距離澆筑仰拱混凝土。

左右側導坑開挖面距離要保持在40m左右，根據襯砌施工進度、監控量測反饋信息分段拆除先行側壁導坑的臨時支護，以便進行二次襯砌的施工。

4.3 Ⅲ級圍巖開挖方法

Ⅲ級圍巖段采用上下臺階法非電毫秒雷管起爆，光面爆破技術，臺階長度控制在15～25m，上下臺階均采用多功能作業臺架、手持風動鑿巖機鉆孔，循環開挖進尺根據情況控制在2～3m。Ⅲ級圍巖段臺階法開挖方法見圖4“臺階法開挖支護施工方法示意圖”。

結束語

慈母山隧道是重慶市總體交通路網“五橫、六縱、一環、七聯絡”城市快速干道系統中三橫線的關鍵項目，設計為三車道大跨斷面，特別是在軟弱圍巖不良地質段施工難度大，防坍任務重。慈母山隧道施工質量、安全、進度是制約本項目總體目標實現的關鍵因素，是項目管理的重點。因此，選擇科學合理的施工方法具有極其重要的意義。

[1]傅德明;周文波.超大直徑盾構隧道工程技術的發展[J].上海城建集團公司，2011（11）.

[2]施小春.淺談軟弱地質圍巖隧道工程施工方法[J].中國新技術新產品，2009（08）.