淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖方法分析

李新忠（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710016）

淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖方法分析

李新忠
（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710016）

摘 要：在實(shí)際隧道建設(shè)過程中，針對(duì)隧道洞口特征，采取有效的開挖方法，提升隧道洞口施工工藝，可以有效提高隧道洞口施工質(zhì)量，降低隧道洞口施工安全事故的發(fā)生。以下本篇針對(duì)具體項(xiàng)目施工案例，淺析淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖方法。

關(guān)鍵詞：隧道；洞口開挖；Ⅳ級(jí)圍巖開挖方法

針對(duì)淺埋隧道洞口段施工中，強(qiáng)化開挖技術(shù)，能夠針對(duì)洞口段圍巖特征，采取合適的開挖方法，注意施工關(guān)鍵點(diǎn)及施工進(jìn)度，不僅可以確保洞口段施工安全，也可以提升淺埋隧道洞口段整體施工的效益。以下對(duì)此做具體分析。

1 工程項(xiàng)目概況

芹源嶺隧道位于杭新景高速公路建德壽昌至開化白沙關(guān)浙贛界段，地處浙江西北部開化縣境內(nèi)。隧道以中風(fēng)灰?guī)r為主，夾有泥灰?guī)r條帶，局部含炭質(zhì)，灰?guī)r溶蝕較強(qiáng)烈，地表調(diào)查有溶蝕洞穴發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水和巖溶裂隙水，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道開挖中可能發(fā)生涌水、突泥等現(xiàn)象。右線隧道起點(diǎn)里程YK239+300～YK241+364，出口設(shè)計(jì)標(biāo)高236.769m；左線隧道起點(diǎn)里程ZK239+300～ZK241+402，出口設(shè)計(jì)標(biāo)高236.288m；右線隧道全長(zhǎng)2064m，左線隧道全長(zhǎng)2102m，車行橫通道2處、人行通道6處、緊急停車帶4處，為杭新景高速全線重難點(diǎn)項(xiàng)目和控制線工程。

2 洞口偏壓段開挖方法

2.1 施工過程

在淺埋隧道洞口段施工過程當(dāng)中，結(jié)合隧道項(xiàng)目實(shí)際情況，施工過可以分為三個(gè)階段。首先，開挖導(dǎo)洞，做好中導(dǎo)洞初期支，并作中隔墻；在第二階段中，開挖右洞側(cè)導(dǎo)坑，作右洞側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù)，開挖右洞上臺(tái)階，作右洞上部初期支護(hù)，并開挖右洞下臺(tái)階，作右洞防水層，并做二次襯砌及仰拱；第三階段中，開挖左洞側(cè)導(dǎo)坑作初期支護(hù)，作防水層、二次襯砌與仰拱。淺埋隧道洞口段施工順序如圖1所示。

2.2 施工中的關(guān)鍵點(diǎn)

同時(shí)在淺埋隧道洞口段施工中，還應(yīng)該根據(jù)施工工期、施工質(zhì)量因素，做好施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中隔墻的施工作業(yè)，采取自大里程往小里程方向的施工方法，在中隔墻施工開始一段時(shí)間之后，需要及時(shí)轉(zhuǎn)入對(duì)隧道正洞的開挖作業(yè)。在淺埋隧道洞口段正洞施工過程當(dāng)中，需要分別完成對(duì)鎖扣導(dǎo)管以及護(hù)拱的施工作業(yè)。在已施工鎖口的導(dǎo)管、以及護(hù)拱掩護(hù)作用下，需要展開對(duì)淺埋隧道洞口段正洞施工作業(yè)。

正洞施工作業(yè)中，需要在“上下臺(tái)階”方案作用下進(jìn)行開挖，同時(shí)對(duì)兩側(cè)邊導(dǎo)洞施工作業(yè)予以取消。淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖，需要在周邊輪廓預(yù)留50cm原土，再由人工進(jìn)行風(fēng)鎬修鑿，在掌子面中預(yù)留足夠的核心土；還應(yīng)該保證施工中的注漿飽滿度與注漿強(qiáng)度，有效保護(hù)鋼管不受侵蝕，避免施工初期支護(hù)拱腳下沉的發(fā)生。

2.3 預(yù)留核心土法開挖施工

針對(duì)淺埋隧道洞口段施工中，應(yīng)用預(yù)留核心土法開挖，先開挖弧形環(huán)槽，再噴混凝土封閉巖面，并嵌設(shè)拱部格柵、鋼拱，安裝錨桿，然后上臺(tái)階開挖核心土，下臺(tái)階掘進(jìn)，并完成初期支護(hù)，施作仰拱，穩(wěn)定后再施作二次襯砌。在該開挖方法中，上部環(huán)形導(dǎo)坑及邊墻導(dǎo)坑以人工風(fēng)鎬或挖掘機(jī)開挖為主，輔以弱爆破，開挖后及時(shí)噴砼封閉巖面，并采取支護(hù)措施。上環(huán)形導(dǎo)坑出碴由挖掘機(jī)扒碴至下半斷面后，裝入自卸汽車運(yùn)走，上斷面扒碴用人工配合，核心土開挖采用控制爆破，核心土開挖后立即施工作仰拱，襯砌采用全斷面襯砌臺(tái)車，砼輸送車配合砼輸送泵灌注。

3 分析隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖實(shí)踐情況

3.1 施工進(jìn)度

淺埋隧道洞口段施工中，安排好淺埋隧道洞口段施工的工序，根據(jù)淺埋隧道洞口段地質(zhì)、水文條件，可以采用中導(dǎo)洞先行施工原則，進(jìn)行雙連拱隧道施工。必須做到統(tǒng)籌兼顧，抓好雙連拱隧道施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)理工作，并加強(qiáng)對(duì)施工中技術(shù)人員的培訓(xùn)，控制淺埋隧道洞口段施工的質(zhì)量。做好檢測(cè)與檢測(cè)，做好支護(hù)工程勘察工作，勘查淺埋隧道洞口段的巖土工程測(cè)試參數(shù)，嚴(yán)加進(jìn)行淺埋隧道洞口段施工管理，避免淺埋隧道洞口段施工中出現(xiàn)開裂、失穩(wěn)等質(zhì)量問題。

為確保施工進(jìn)度正常進(jìn)行，圍巖為Ⅳ級(jí)地段和進(jìn)口襯砌段，淺埋隧道洞口段拱墻均采用 C25 噴鋼纖維混凝土，濕噴法施工，鋼纖維摻量 50 kg /m3，確保穩(wěn)定性。同時(shí)做好施工工序銜接問題，避免圍巖失穩(wěn)，減少圍巖暴露時(shí)間。可以利用在開挖中上一循環(huán)架的立鋼架，從而開挖Ⅳ級(jí)圍巖隧道上部的弧形導(dǎo)坑，之后再環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，并需要預(yù)留核心土3m～5m，及時(shí)做好初期支護(hù)，噴4 cm厚的混凝土，架設(shè)鋼架。其次，應(yīng)該在Ⅳ級(jí)圍巖左側(cè)的中臺(tái)階進(jìn)行開挖施工，可以根據(jù)隧道洞口的開挖進(jìn)尺與初期支護(hù)鋼架的間距，保持Ⅳ級(jí)圍巖開挖高度達(dá)到3m～4 m范圍，做好開挖后的初期支護(hù)工作之后，再進(jìn)行右側(cè)臺(tái)階的開挖，并開挖隧底部，采用棧橋過渡方案，及時(shí)施作仰拱。

3.2 洞口施工安全

該洞口地質(zhì)條件差，設(shè)計(jì)為Ⅳ級(jí)圍巖，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，上臺(tái)階設(shè)計(jì)距離洞頂6.5m，即保證小斷面進(jìn)洞安全，又保證施工方便。先護(hù)后挖，開挖后立即初噴，封閉撐子面，再掛網(wǎng)立架噴砼，主洞開挖采用人工配合機(jī)械開挖，不易使用爆破法開挖，機(jī)械出碴。施工時(shí)要嚴(yán)格遵守軟弱圍巖不良地質(zhì)地段“管超前、早預(yù)報(bào)、短進(jìn)尺、勤量測(cè)、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、緊襯砌”的原則，做到穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步為營。主洞開挖后必須盡快進(jìn)行二襯施工，確保洞口段施工安全。在施工中，還需要做好對(duì)有害氣體的預(yù)測(cè)觀測(cè)工作，并且可以在隧道Ⅳ級(jí)圍巖開挖面之中，實(shí)施全斷面的超前探測(cè)，檢測(cè)開挖施工過程中是否有有害氣體涌出，應(yīng)該采取合理施工方法，避免沉降變形。

考慮隧道進(jìn)口地表右高左低，嚴(yán)重偏壓，洞門右側(cè)設(shè)六根抗滑樁，其中排水管路僅在反坡施工的工作面設(shè)置；通風(fēng)均采用壓入式、抽出式通風(fēng)。洞內(nèi)管線布置示意圖如圖2所示。

隧道按新奧法原理組織施工，針對(duì)淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖施工中，應(yīng)注意避免偏壓，可以在淺埋隧道洞口段施工中，對(duì)于其最大彎矩處，確保其應(yīng)力可以分布在中隔墻之上，以此來承受荷載，故此應(yīng)該確保開挖的輪廓線圓順，避免荷載應(yīng)力集中。應(yīng)用信息化技術(shù)，結(jié)合隧道開挖情況以及工程地質(zhì)條件，對(duì)其進(jìn)行信息化施工，有效監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)，并且在安全支護(hù)的防護(hù)下，確保應(yīng)用短進(jìn)尺、弱爆破。爆破采用震松爆破法，主要是減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，達(dá)到不拋擲石碴而經(jīng)震動(dòng)松落成型。

3.3 施工效益

針對(duì)淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖施工中，應(yīng)用預(yù)留核心土法開挖，不僅避免開挖邊坡塌方，還加快施工進(jìn)度，保證淺埋隧道洞口段施工安全。并且在淺埋隧道洞口段開挖中，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，采用Φ48mm鋼管搭腳手架，用人工在工程施工現(xiàn)場(chǎng)綁扎，可以有效降低隧道洞口段邊坡巖體塌滑、塌方事故，提高淺埋隧道洞口段穩(wěn)定性。

結(jié)語

芹源嶺隧道于2012年10月開工，2014年6月底左、右幅全部貫通。在淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖中，注意施工中隧道洞口段的施工安全問題，優(yōu)化開挖方法，應(yīng)用預(yù)留核心土法進(jìn)行開挖施工，不僅提升了隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖質(zhì)量，也確保了施工安全，發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該項(xiàng)目2012年、2013度連續(xù)獲得了浙江省平安工地“示范單位”，2013年4月浙江省全省“隧道施工安全質(zhì)量觀摩會(huì)”在芹源嶺隧道成功舉辦，2014年被推薦為省級(jí)“標(biāo)化工地”，創(chuàng)造和贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)聲譽(yù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊靈，韓立軍，蔚立元.淺埋隧道洞口段Ⅳ級(jí)圍巖開挖方案比選數(shù)值分析 [J].現(xiàn)代隧道技術(shù)， 2013（01）：67-72.

[2]嚴(yán)濤，金學(xué)松，王維嘉.老鴨嶺隧道Ⅳ級(jí)圍巖開挖方法三維數(shù)值分析比選 [J].鐵道建筑， 2010 （08）：66-69.

[3]張秀田.淺埋偏壓雙連拱隧道施工方案研究[J].山西建筑， 2013（02） ：176-177.

[4]王道遠(yuǎn)，袁金秀.淺埋偏壓雙連拱隧道圍巖壓力計(jì)算方法研究[J].中外公路，2009（02）：172-176.

中圖分類號(hào)：U45

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A