談橋隧相連高邊坡隧道安全出洞施工技術

李兵兵

(山西路橋第二工程有限公司，山西臨汾 041000)

0 引言

由于國家的飛速進步，許多崎嶇不平的山地也修建了高速公路。為了讓高速公路起到它應有的作用，設計人員放棄了以前的繞行辦法，而是采取修建短隧道群的辦法，這樣在項目施工過程中，就使得一些橋隧相接或者是進出口發生高坡現象，從而降低了隧道修建的安全性，也使高邊坡的牢固性達不到標準要求。因此，本文根據某項目的實際施工過程，對安全修建橋隧相接以及高邊坡的技巧進行整理研究，為此類隧道修建起到積極作用。

1 項目概述

某隧道屬于雙洞單向隧道，處于高速公路上部，左右兩洞距離大約7.8 m～30 m，左、右線洞口段處于緩和曲線上，左洞長745 m，右洞長807 m。左洞邊坡比較陡，角度約有90°，巖層奇形怪狀，植物較少，存在孤石。左洞單向鑿開。現在，二次襯砌右洞工程已結束，左洞還有11 m未完成。按照目前具體的開鑿狀況分析，左洞未鑿的部分圍巖屬于風化程度較大的石英砂巖，巖石整體性不強，裂縫以塊狀存在，其中有水滲入，屬于Ⅳ級圍巖。

2 隧道出口處圍巖的牢固性研究

因為隧道出口處的邊坡較陡，巖石整體性不強，巖層的角度幾乎為90°，巖層之間存在軟弱夾層，洞口下部的巖體會受到上方的下滑力。同時，此出口處是橋隧的相接部分，巖石在橋臺修建以及進行隧道炸開、開鑿、襯砌的時候，會受到相當大的影響，使出口邊坡穩固性降低，造成滑坡現象，影響施工與運輸。此隧道出口邊坡牢固性的影響因素可總結為:

1)橋臺修建的影響。

隧道出口處修建之前，已經結束了橋臺和橋梁的建設。建橋臺的時候，實施出口邊坡的開鑿，降低了以下方圍巖給上部的力，縮小滑坡面積，從而加強巖體上部的下滑作用，降低了邊坡的安全性，增加了上方巖體滑坡的可能性。如圖1所示，橋臺修建過程中，進行 C，B，D 的開鑿，使得滑動面從 A，B，E，F 減少到 B，E，F，從而使山體的抗滑能力降低。

圖1 橋臺施工的影響

2)隧道炸開、開鑿的影響。

某些坡體由于隧道出口處圍巖炸開而振動，不僅擴張了已存在的節理、裂縫，也出現了新的節理、裂縫，同時還使巖體的軟弱夾層移位，導致上部坡體滑落。因為此時橋臺已建成，隧道開裂使橋臺發生震動，影響其穩定性。除此之外，隧道的開鑿使應力分布改變，洞邊圍巖由三維應力變成二維，增加了松動圈的徑長，而且洞周圍凈空發生移位，洞室上方的巖體又發生滑移，擴張了裂縫，降低了坡體的牢固性，因而發生上部坡體的滑坡現象。

3)坡體風化過度的影響。

由于施工的原因，影響了邊坡的巖體穩定性，擴大了裂縫，巖石發生移位，往后運輸時，更促進了自然因素以及人為因素對邊坡風化作用的影響，從而導致發生巖體滑落以及坡體震動的情況。

3 安全出洞建設技巧

3.1 施工策略

由于在隧道修建和經常使用的過程中，可能會發生橋隧相接洞口高邊坡存在的事故，所以開工之前應該注意以下三方面:

1)為了防止山體發生滑坡等一系列不穩定現象，應該確保五一村山體在進行隧道修建過程中盡量不受影響;

2)隧道炸開的過程中，盡量防止橋臺不受損害;

3)為了保證車輛以及橋梁不受傷害，應避免隧道開通時高邊坡滑落碎石的現象發生。

對于此邊坡出現的牢固性事故，根據當時的地理環境，考慮到隧道出洞的建設條件、施工技能，經過精心的探討分析應對策略，制作了以下方法:

1)利用塑料導爆管非電起爆、預裂炸開技能，設置新的主洞炸開參數。

2)拋棄隧道出口處的全部開鑿，應用上臺階小導坑先行出洞的開鑿策略，根據連拱隧道中導坑設置小導坑斷面大小。

3)增強左洞主洞支護參數，按照巖體節理布局合理分布錨桿方向。

4)針對已經開工的橋梁，通過土層掩蓋的方式予以維護，同時安裝橫向空眼降低炸開力度，從而確保橋臺的安全。

5)通過主動防護網和被動網同時使用的方式保護仰坡的安全。

6)適宜的增加明洞長度。

7)將相對位移的勘測點設置在隧道上部坡體、洞內和橋臺處，測點設計在節理面、斷層面兩側和洞口不密實的覆蓋面周圍，每天做2次觀察。

3.2 炸破控制策略

通過預裂爆破進行開鑿，降低對圍巖的影響，使其穩定性恒定，減小了其安全隱患。采用豎直中空楔眼掏槽、非電毫秒雷管(1段～15段)、32 cm×20 cm和25 cm×20 cm號巖石硝銨炸藥。周邊眼采用的是小直徑藥卷間隔裝藥、導爆索聯結，余下的炮孔應用的是2藥卷連續裝藥、塑料導爆管傳爆。引爆方法是通過集束為中心的混合相連的引爆網絡、火雷管引爆、反向起爆。與洞身進行修建時的炮眼數比較，鉆孔數超了34個，周邊眼間距從洞身55 cm～60 cm減少至45 cm，根據進尺標準，炮眼深度設置成1 m。單孔容藥小于孔深的1/3。臺階分為2層，隔1 m一個節段，進行炸破工作，炸破之前采用袋裝砂壓住臨空面。為了達到良好的炸破效果，使其盡量不影響坡體圍巖的穩定性，避免滑坡、橋臺錯動現象的發生，可以通過降低炮眼的深度，增加炮眼數量，降低單孔載藥量，預裂炸破等多種方法達到目的。

3.3 洞內修建控制方法

此隧道周邊的圍巖屬于Ⅳ級，采取上下斷面臺階法修建，并且兩臺階間距達到正常施工的標準，可以有效降低開鑿隧道對坡體的影響。

隧道出口處屬于小距段，為了保證出洞的安全性，必須增強早期保護工作。利用錨噴進行早期支護，C20噴射混凝土有22 cm厚;22鋼格柵拱架相距60 cm;徑向錨桿采用L=300 cm的22藥卷錨桿和L=400 cm的D25中空注漿錨桿，錨桿以1.0 m×1.0 m(環×縱)以梅花形布局。超前支護應用的是長450 cm、間距30 cm的雙層超前小導管。倘若洞內圍巖比較碎，必須加固破碎部分的超前小導管和錨桿，按照掌子面的節理與損壞度進行分布，錨桿的方向應該垂直于巖層的節理面。二次襯砌時，采取的是40 cm厚的模筑混凝土。

明洞應按照地勢相對加長，明洞襯砌上部添加3 m厚C20混凝土，二次襯砌時，在符合設置要求的強度時，再分2層實施澆筑工程，外部鋪撒1 m厚砂起緩沖作用。洞門處的墻根按照地勢適當進行增高、增厚。

3.4 高邊坡維護

汝城端仰坡利用SNS系統防護網對邊坡進行保護，從而避免隧道在開鑿時震搖使碎石滑落，導致橋梁和隧道的正常運輸安全受到威脅，其防護網分為面積大于10 000 m2的主動保護網和2道被動防護網(如圖2，圖3所示)。

圖2 主動防護網系統

圖3 被動防護網系統

防護網工作結束后，接下來就是對出洞、邊和仰坡的維修。防護網施工之前，必須先將坡面保護面積內給修建安全造成安全隱患的碎石、碎土進行徹底清理，并處理不達標的一些地勢。主動和被動防護網施工技能包括:

1)主動防護網。

a.錨孔方位。先進行邊坡地質情況的勘測，盡可能的保證錨桿和基座與基巖的穩定狀態。b.開挖錨桿孔?？咨钶^錨桿長5 cm，孔口開挖的深度應大于錨桿環套長度的凹坑，并對孔內進行清理。c.注漿的同時插入錨桿。利用強度大于M20的水泥砂漿注滿錨孔，插入錨桿同時旋轉幾圈，確保錨桿和漿液碰觸完全，養護時間多于3 d。d.設置縱、橫向支撐繩。采取張線器撐緊支撐繩，避免發生松動，撐緊后采用專用繩卡和錨桿外露套環在兩頭進行連接。e.設置鋼繩網。鋼繩網連接長度應大于5 cm，鋼繩網和支撐繩間通過8 mm鋼繩連接，同時處于張拉狀態，縫合繩兩頭分別使用一個繩卡和網繩連接起來。f.安裝結束后做全面檢驗。

2)被動防護網。

a.實施當場定位。當場放線長度應按照地勢的突兀度加長3%～8%。b.基坑開鑿、鉆鑿錨桿孔。存在掩蓋層的地方先鑿開掩蓋材料，再決定錨桿插入基巖深度，鑿出錨桿孔。c.預埋錨桿和灌注混凝土。針對巖體基礎，先將錨桿放進去再灌注混凝土;針對混凝土基礎，應先灌注混凝土再進行錨桿的設置。d.基座的設置。澆筑混凝土2 d結束后，把基座帶進地腳螺栓，固定螺帽。e.鋼柱和上拉錨繩的設置。先把鋼柱置于基座上，在鋼柱頂端掛座和錨桿上安裝上拉錨繩的掛環，調節鋼柱和基座的位置并確定好，繃緊上下錨拉繩進行最終定位。側拉錨繩設置同上。f.設置上下支撐。應先設置好上支撐繩，隨后進行下支撐繩的設置，第二根下支撐繩的設置和第一根方式相同，方向相反，然后在離減壓環40 cm的地方通過一個繩卡連接2根底部支撐繩，進而構成2根交叉的雙支撐繩構造。g.安裝鋼繩網。用繩卡將鋼繩網暫時與上下支撐繩連接?？p合繩按單張網周長1.3倍下料，從防護系統一端中點開始，一半順時針、另一半逆時針縫合。當達到下支撐繩時轉向另一張網并與支撐繩纏在一起，確保左右側縫合繩頭重疊1 m。h.安置格柵。將格柵掛于鋼繩網內側，將外側折到網的外側15 cm，用扎絲固定;格柵底部沿斜坡向鋪設0.5 cm。格柵網間疊加0.1 m，用扎絲固定在鋼繩網上，節點間距應該小于1 m。

3.5 大橋的維護

因為古橋村大橋已經徹底竣工，為了確保在隧道爆破的過程中石頭不至于滾落下來，所以采取以下措施進行橋梁的安全保障工作:

1)針對臺背選取機制砂來回填，從而減小爆破對橋臺的作用力。

2)橋面通過黏土來覆蓋，覆蓋層厚度應該大于80 cm，長度在10 m以上。

3)針對會遭到滾石襲擊的墩柱通過圓柱墩模板和平模進行遮擋、覆蓋。

4)為了確保橋臺安全性，在隧道左洞小導坑貫通后、主洞挖通之前，在離古橋村高架左線郴州岸臺尾30 cm處設置兩排橫向空眼，空眼寬度為13 m，孔深到隧道開挖邊界線下部以下50 cm，縱橫間距為50 cm×30 cm?？昭郾仨毥o予覆蓋保護措施。

4 結語

本文描述了橋隧相連處高邊坡隧道施工過程中可能出現的邊坡失穩等問題，通過對洞內施工安全、邊坡和橋臺保護等方面采取相應的安全出洞施工技術措施進行避免:

1)通過SNS柔性防護網對高邊坡進行主動和被動防護;

2)把光面爆破與預裂爆破技術有機融合，少藥量、多循環爆破，降低其對邊坡以及橋臺的振動作用;

3)將全斷面開挖改為臺階法開挖，同時提高早期支護參數的強度。事實證明，通過上述措施，可以有效防護邊坡以及橋臺的安全，保證隧道施工以及運營正常進行。

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