北固山隧道右洞V級圍巖開挖專項(xiàng)施工方案

■劉秀麗，張 萍 ■河南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，河南 洛陽 471023

1 工程概況

北固山隧道位于連云港市墟溝城區(qū)西部，屬于連云港港北港區(qū)疏港道路北固山段，起于大棺材山西南坡與墟溝互通相接，止于黃石嘴東坡與北港區(qū)I類進(jìn)港道路相接。隧道左線長2810m，右線長2755m，屬長隧道，按80km/h雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)(通長設(shè)置緊急救援車道)設(shè)計(jì)，通長設(shè)置4．5m寬緊急車道，建筑限界凈寬14m，凈高5．0m，設(shè)置車行橫洞3 處(寬4．5m，高5．0m)。人行橫洞4 處(寬2．0m，高2．5m)。隧道進(jìn)、出口設(shè)置局部小凈距段落，其余段落按分離式隧道設(shè)置，進(jìn)口最小凈距10m，中間最大凈距37m，出口最小凈距12m。隧道設(shè)計(jì)縱坡控制在0．3～3%范圍內(nèi)，最小曲線半徑882米;最大曲線半徑3000米。按Ⅷ度地震烈度設(shè)防。

2 工程水文地質(zhì)條件

2．1 水文條件

隧址區(qū)地表水主要為溝谷小型溪流和小型水庫，流量小，受季節(jié)影響明顯;地下水主要包括基巖裂隙水和第四系松散巖組孔隙潛水;主要節(jié)理密集帶局部富集基巖裂隙水，呈脈狀分布，無統(tǒng)一的地下水位。地表、地下徑流一般較弱，徑流途徑一般為幾百米。第四系松散巖組孔隙潛水主要為坡積層孔隙潛水;隧址區(qū)地下水對混凝土無腐蝕性。隧道洞室開挖后，在不考慮任何防水措施的條件下，其最大涌水量預(yù)測為:左線涌水量 846．7m3/d，右線 832．9m3/d。

2．2 地質(zhì)條件

隧址區(qū)第四系坡積物，土性主要為可塑～硬塑狀粉質(zhì)粘土層，黃色、褐黃色，含少量礫石，局部夾碎石或滾石，薄層狀分布，層厚度0．5～8．8m。隧址區(qū)基巖為中～晚元古代云臺組區(qū)域變質(zhì)巖系。以鈉長淺粒巖、石英變粒巖為主;在隧道進(jìn)口段巖性主要為云母片巖，巖質(zhì)較軟。此外，隧址區(qū)局部地段見綠片巖，多呈夾層狀產(chǎn)出。變粒巖堅(jiān)硬致密，為硬質(zhì)巖，云母片巖和綠泥片巖抗壓強(qiáng)度較變粒巖低，且遇水后易軟化，抗風(fēng)化能力較差。

隧道進(jìn)口穿過殘坡積粉質(zhì)粘土和全～強(qiáng)風(fēng)化云母片巖層中，埋置淺，巖體裂隙發(fā)育，巖體破碎，地下水為孔隙潛水和基巖裂隙水，圍巖穩(wěn)定性差，綜合評定為Ⅴ級圍巖，施工時(shí)易坍塌。

3 開挖施工方案

根據(jù)該隧道的工程特點(diǎn)，采取“先排水，快進(jìn)洞;短掘進(jìn)，多循環(huán);早支護(hù)，形成環(huán);強(qiáng)支撐，策安全;勤監(jiān)測，細(xì)分析;速反饋，及時(shí)襯砌”的施工原則進(jìn)行開挖，開挖時(shí)對不同巖石分類和根據(jù)地質(zhì)監(jiān)控情況進(jìn)行局部開挖方案調(diào)整，總計(jì)開挖方量479319m3。

3．1 V級圍巖開挖

Ⅴ級圍巖淺埋加強(qiáng)段為小凈距隧道，在施工開挖過程中先行隧道與后行隧道的掌子面應(yīng)錯(cuò)開2倍洞徑以上的距離，左右導(dǎo)坑錯(cuò)開距離應(yīng)不小于1倍洞徑，以減小左右洞開挖造成的相互影響。施工過程中嚴(yán)格按照Ⅴ級圍巖淺埋加強(qiáng)段隧道施工工序施工，加強(qiáng)監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，確保工程質(zhì)量和施工安全。

3．1．1 V級圍巖開挖施工方法

V級圍巖淺埋加強(qiáng)段與淺埋近接段采用雙側(cè)壁正臺階留核心土法開挖施工，以人工或機(jī)械開挖為主，輔以弱爆破形成環(huán)形拱部;初噴混凝土封閉圍巖面，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)架立鋼支撐;復(fù)噴混凝土;在拱部初期支護(hù)的保護(hù)下，用挖掘機(jī)或鉆爆開挖核心土和下部臺階，并及時(shí)準(zhǔn)備下部初期支護(hù)的方法。臺階長度5～15米，上臺階每次開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在50cm，下臺階每次開挖循環(huán)進(jìn)尺不得超過100cm，中部拱頂環(huán)形每次開挖循環(huán)進(jìn)尺不得超過100cm，中部下部每次開挖循環(huán)進(jìn)尺不得超過150cm，兩側(cè)導(dǎo)坑均采用正臺階法施工，開挖時(shí)，一側(cè)主洞的側(cè)導(dǎo)坑應(yīng)滯后另一側(cè)主洞的側(cè)導(dǎo)坑約40m;在施工開挖過程中先行隧道與后行隧道的掌子面應(yīng)錯(cuò)開2倍洞徑以上的距離，左右導(dǎo)坑錯(cuò)開距離應(yīng)不小于1倍洞徑，以減小左右洞開挖造成的相互影響。施工過程中嚴(yán)格按照Ⅴ級圍巖淺埋加強(qiáng)段隧道施工工序施工，加強(qiáng)監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，確保工程質(zhì)量和施工安全。

3．1．2 V級圍巖開挖施工工序

Ⅴ級圍巖淺埋加強(qiáng)段和淺埋近接段先行隧道與后行隧道的施工工序如下:

先行隧道開挖支護(hù):左導(dǎo)洞上臺階超前支護(hù)①→左導(dǎo)洞上臺階開挖②→左導(dǎo)洞上臺階初期支護(hù)、中巖墻加固及臨時(shí)支護(hù)③→左導(dǎo)洞下臺階開挖④→左導(dǎo)洞下臺階初期支護(hù)、中巖墻加固及臨時(shí)支護(hù)⑤→右導(dǎo)洞上臺階超前支護(hù)⑥→右導(dǎo)洞上臺階開挖⑦→右導(dǎo)洞上臺階初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)⑧→右導(dǎo)洞下臺階開挖⑨→右導(dǎo)洞下臺階初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)⑩→拱部超前支護(hù)?→拱部開挖?→拱部初期支護(hù)?→中臺階開挖?→下臺階開挖?→仰拱初期支護(hù)?→拆除臨時(shí)支護(hù)→模筑二次襯砌仰拱施工?→鋪設(shè)環(huán)向?qū)芗胺浪畬?→整體灌注拱墻二次襯砌→溝槽及路面結(jié)構(gòu)施作。

后行隧道開挖支護(hù):右導(dǎo)洞上臺階超前支護(hù)?→右導(dǎo)洞上臺階開挖?→右導(dǎo)洞上臺階初期支護(hù)、中巖墻加固及臨時(shí)支護(hù)?→右導(dǎo)洞下臺階開挖?→右導(dǎo)洞下臺階初期支護(hù)、中巖墻加固及臨時(shí)支護(hù)?→左導(dǎo)洞上臺階超前支護(hù)?→左導(dǎo)洞上臺階開挖?→左導(dǎo)洞上臺階初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)?→左導(dǎo)洞下臺階開挖?→左導(dǎo)洞下臺階初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)?→拱部超前支護(hù)?→拱部開挖?→拱部初期支護(hù)?→中臺階開挖?→下臺階開挖?→仰拱初期支護(hù)?→拆除臨時(shí)支護(hù)→模筑二次襯砌仰拱施工?→鋪設(shè)環(huán)向?qū)芗胺浪畬?→整體灌注拱墻二次襯砌→溝槽及路面結(jié)構(gòu)施作。

先行隧道和后行隧道施工工序示意圖如圖1所示;隧道施工步序立面與平面如圖2與圖3所示。

圖1 隧道進(jìn)口Ⅴ級圍巖淺埋加強(qiáng)段施工步序設(shè)計(jì)

圖2 隧道施工步序立面

圖3 隧道施工步序平面

4 結(jié)束語

文章詳細(xì)介紹了連云港北固山隧道右洞V級圍巖條件下的開挖專項(xiàng)施工方案，該研究成果將對同類條件下隧道的設(shè)計(jì)和施工具有指導(dǎo)意義。

［1］關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］劉志剛.隧道隧洞施工地質(zhì)技術(shù)［M］.北京:中國鐵道出版社，2001.