國道207瓶頸段1號過水洞施工方案

李 軍 耀

(山西省公路局晉城分局，山西 晉城　048000)

1　工程概況

1.1　工程特點

1號過水隧洞長460 m，其中Ⅲ級圍巖412 m，Ⅳ級圍巖48 m。坡度達22%，進出口高差達100 m，主要支護參數：φ22系統錨桿2 m(2.5 m)，縱橫間距1 m×1 m，Φ8鋼筋網，網格尺寸25 cm×25 cm(20 cm×25 cm)，Ⅰ12.6(Ⅰ16)鋼拱架,間距1 m，噴射C20早強混凝土16 cm(20 cm)，二襯C30混凝土20 cm(25 cm)。注：括號內為Ⅳ級圍巖參數，括號外為Ⅲ級圍巖參數。

1.2　地質概況

過水洞位于山西省晉城市山河鎮紅土嶺村北，毗鄰G207國道交通便利。工程地質條件較為簡單，隧址區位于奧陶系下統亮甲山組，整體為較堅硬巖石，可能出現淋雨狀出水。

1.3　水文、氣候條件

根據水質分析報告，地表水和地下水對混凝土均無腐蝕性，洞址區水系屬黃河流域沁河水系。無常年清水基流，雨季有大量洪水流出，為季節性河流。

洞址區屬溫暖帶半濕潤大陸性季風氣候區，氣候總特點為：四季分明，冬長夏短，春季少雨多風，干旱時有發生；夏季炎熱多雨，降雨量年際變化大；秋季溫和涼爽，多陰雨天氣；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

2　施工方案

2.1　超前支護

2.1.1中管棚超前支護

中管棚超前支護是為了加強洞口穩定，確保安全進洞而設置，管棚采用φ60×4.5 mm注漿導管，共29根，每根20 m。

首先經測量放樣，標明鋼管位置，然后采用鉆機鉆孔，開孔時，先低壓慢鉆，鉆孔過程中有效控制鉆孔質量，保證終孔偏斜率在1/2 000以內。鉆孔結束時，應對鉆孔清孔，清孔采用高壓風吹出雜質。為保證工期，我部采用雙機聯合作業。

打入鋼管，鋼管在鋼筋場按要求加工成型，每鉆完一孔，打入一根鋼管，鋼管與鋼管之間采用φ68×5 mm車絲扣鋼管進行連接，頂進完成后用快硬水泥砂漿抹死孔口空隙，防止漿液外流，當砂漿強度達到設計的70%時即可向鋼管內注漿。

注漿材料采用水灰比1∶1的水泥漿液。注漿壓力為0.5 MPa～1.5 MPa，終壓不得超過1.5 MPa。注漿過程中，注漿壓力逐步提高，達到設計終壓并繼續注漿10 min以上，注漿完成后及時封閉管口。

2.1.2φ22超前錨桿

Ⅳ級圍巖穩定性較差，為確保隧道和施工安全，對Ⅳ級圍巖采用φ22藥卷錨桿進行超前支護，每根3.5 m，環向間距50 cm，仰角15°。

首先確定鉆孔位置，按布孔位置進行鉆孔，視地質構造，確定鉆頭型式。鉆桿與巖面垂直，成孔后必須清孔。

將早強藥包于水中浸泡1 min～1.5 min，用竹棍將藥包送入孔中，送入一定數量后，用風鉆將錨桿推入孔中，推入過程中應旋轉錨桿，將藥包攪破，形成粘結力。

2.2　開挖及初期支護

在超前支護的保護下進行洞身開挖、支護，施工中采取短進尺、多循環、勤測量、早支護的施工安排。

2.2.1Ⅲ級圍巖段落施工

Ⅲ級圍巖段采用全斷面開挖法，考慮預留變形量，預留變形量根據監控量測試結果調整，初步定為6 cm。

第一步：隧道開挖，采用光面爆破和預裂爆破技術相結合，達到減少爆破振動、降低噪聲、使圍巖拱部成形圓順、墻身順直、平均線形超挖控制在5 cm～10 cm，達到充分發揮圍巖自承能力的目的，不得欠挖，盡量少超挖，如出現超挖，應以襯砌同標號的混凝土填充。爆破完成后，需進行通風排險后方可進洞。開挖洞渣使用挖掘機、裝載機裝碴，自卸汽車運至棄渣場。

第二步：開挖結束后立即初噴混凝土，封閉裸露面，厚度約4 cm。

混凝土的拌合在洞外場地進行，運送至洞內，按確定的配比，添加早強劑后進行噴射，早強劑通過電子秤控制量，采用人工攪拌，通過加塞方法攪拌均勻。噴射前先噴水，使巖面潮濕后再噴混凝土。噴射混凝土在終疑2 h后進行灑水養護。

第三步：安裝型鋼拱架，鋼拱架的拼裝可在洞外進行，拼裝完成后裝載機將其托舉至安裝位置，人工調整拱架位置，確保拱腳立于堅硬巖石上，如無堅硬巖石則用C25混凝土塊和鋼板進行支撐。調整到位后在拱腳處安裝φ22鎖腳錨桿，且尾部與鋼拱架焊接在一起。兩榀鋼拱架間距100 cm，設Ф22縱向連接筋，按環向間距1 m設置。拱架與噴混凝土形成一體，拱架與圍巖之間的間隙用混凝土充填密實。

第四步：安設φ22全螺紋早強藥包錨桿，縱橫間距100 cm×100 cm。施工工藝與超前錨桿相同。每完成300根錨桿至少隨機抽樣一組(3根)進行拉拔試驗，檢測合格后，尾部方可與拱架進行焊接。

第五步：安裝Ф8鋼筋網，網格間距按圖紙要求設置。鋼筋網在加工場地焊接成100 cm×100 cm的網片，然后焊接在錨桿上，并采用墊板進行固定，網片互相的搭接長度不小于20 cm。

第六步：初期支護的鋼結構已全部完成，最后復噴混凝土至設計厚度，剩余部分分2次噴完。

2.2.2Ⅳ級圍巖段落施工

Ⅳ級圍巖采用臺階開挖法，先進行上導坑開挖，上部初支完成后開挖下導坑，下導坑可一次掘進4 m～6 m。下導坑先開挖一側，邊墻初支完成后開挖另一側。開挖時特別注意不能擾動已成型的初期支護工程。開挖與初支工藝與Ⅲ級圍巖相同。預留變形量初定為12 cm。

2.2.3Ⅳ級圍巖加強段落施工

Ⅳ級圍巖加強段采用臺階分部開挖法，先進行上半部開挖，預留核心土，上部初支完成后開挖核心土，核心土開挖時特別注意不能擾動已成型的初期支護工程。最后進行下部開挖，開挖完成后及時對邊墻進行初期支護。開挖與初支工藝與Ⅲ級圍巖相同。

2.2.4注意事項

1)下部臺階開挖時，由于上部已開挖完畢，自由面大，爆破相對比較容易些，主要需控制開挖規格和大塊率。

2)通風時采用抗靜電、阻燃的風管，風管口距離掌子面距離應小于5 m，等洞內有害氣體徹底排凈后才可進洞。

3)出渣時安排專人統一調度，確保車輛運輸安全，提高運輸效率。運輸線路或道路兩側的廢渣和余料應隨時清除。

4)噴射混凝土時，要根據不同的受噴部位適當地調整噴射風壓，出料筒要垂直受噴面，出料口距受噴面的距離控制在0.8 m～1.2 m間。

5)錨桿施工時，錨桿孔要盡量垂直其所暴露的圍巖層里面，以達到最佳的錨固效果。

2.3　二次襯砌

二襯施工作業前，要求圍巖和初期支護變形基本穩定后，方可施做二襯。為保證施工安全，二次襯砌施工距離開挖掌子面不超過120 m。由于縱坡較大，二襯臺車選擇自重不大的較短臺車，加大臺車自行系統動力的電機，并在臺車前進方向每隔50 m打兩個地錨，用卷揚機牽引臺車前進。

2.3.1施工步驟

第一步：二襯臺車的拼裝。于洞外拼裝臺車，洞內設置軌道供臺車行走。臺車總長6 m，搭接10 cm，每循環臺車襯砌長度為5.9 m。

第二步：施作矮邊墻。邊墻是二次襯砌的過渡項目，也是為二襯臺車施工支模而提前澆筑的一定高度的邊墻。用普通鋼模直立支模，混凝土罐車直接送料，振動棒振搗，混凝土等級與襯砌等級相同。一次澆筑較長段，亦可左右同時澆筑。

第三步：混凝土澆筑。采用自行式全斷面液壓鋼模襯砌臺車、泵送混凝土灌注。臺車就位后，表面涂刷脫模劑。擋頭模板采用鋼模或木模，確保施工縫處混凝土質量。混凝土襯砌施工時，采用兩臺輸送泵左右同時對稱灌注，既縮短襯砌時間，又防止鋼模臺車偏移。采用6 m3輪式罐車進行混凝土輸送作業。泵送灌注施工中輔以插入式振動棒振搗。混凝土襯砌強度達到設計強度70%時，方可拆模，拆模后進行養生。

進出洞20 m襯砌設計有襯砌結構鋼筋，襯砌鋼筋應在臺車就位前，在專門的全斷面臺車上安設二襯鋼筋，且與邊墻預埋鋼筋銜接好。鋼筋的綁扎嚴格按照圖紙要求進行。

2.3.2注意事項

1)二襯臺車就位時位置得校準，須對結構尺寸進行檢查和調整，確保結構尺寸滿足設計要求且保證鋼模襯砌臺車中線與隧道中線一致。

2)保證鋼模面上干凈無雜物、積水和浮渣。

3)嚴格控制混凝土質量，防止堵塞在泵送管內無法泵出。

4)混凝土振搗要密實，以防二襯成型后出現蜂窩麻面。

2.4　底板混凝土

混凝土鋪底前，必須清除地面的積水、松渣等雜物。拌合好的混合料及時運到現場鋪筑。混凝土的鋪設要按設計嚴格控制好高度，采用振動棒振搗密實。

2.5　洞門澆筑

根據設計尺寸支立模板，混凝土集中拌合，罐車運輸，底部采用挖機澆筑，頂部采用泵送混凝土澆筑，兩側洞門同時、等高澆筑，使其均勻受力。洞門與導流設施連接處，預埋雙層Φ22鋼筋。

參考文獻：

[1]JTG C42—2011，公路工程地質勘察規范[S].

[2]JTJ D70—2004，公路隧道設計規范[S].

[3]JTG/T D70—2010，公路隧道設計細則[S].

[4]國道207新房洼至省界瓶頸路段改造工程兩階段施工圖設計[Z].