高邊坡半明半暗隧道施工技術(shù)

曹松俊

摘要：介紹半明半暗隧道施工工序及開挖支護(hù)方法，對如何保證高邊坡半明半暗隧道的施工安全，有一定的借鑒作用，目前，半明半暗隧道的高邊坡的防護(hù)施工優(yōu)化、洞內(nèi)的半斷面爆破開挖控制、隧道支護(hù)已成為施工安全的核心。以杭黃鐵路工程毛蓬崗隧道右線YDK27+265～+305反壓回填段為例，介紹半明半暗隧道施工技術(shù)以及施工技術(shù)難點(diǎn)。

Abstract： This paper introduces the construction process and excavation support method of semi-bright and semi-dark tunnels， which has certain reference for how to ensure the safety of the high-slope semi-bright and semi-dark tunnels. At present， the protective construction optimization， semi-section blasting excavation control and tunnel support in the cave of the high slope of the semi-bright and semi-dark tunnels have become the core of construction safety. Taking the YDK27+265～+305 backpressure backfill section of the right line of Maopenggang Tunnel of Hanghuang Railway Project as an example， the construction technology and construction technology difficulties of the semi-bright and semi-dark tunnels are introduced.

關(guān)鍵詞：隧道；半明半暗；邊坡防護(hù)優(yōu)化；開挖施工技術(shù)；反壓回填

Key words： tunnel；semi-bright and semi-dark；slope protection optimization；excavation construction technology；back pressure backfill

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）33-0138-03

1 工程概況

杭黃鐵路工程YDK27+015～YDK31+143.794為毛蓬崗隧道右線，全長4128.794m，位于浙江省蕭山區(qū)所前鎮(zhèn)與臨浦鎮(zhèn)之間，是杭黃鐵路重點(diǎn)工程之一。

毛蓬崗隧道右線YDK27+265～+305段共40米位于地方石料廠，由于石料廠開采導(dǎo)致線路右側(cè)部分洞身裸露。

YDK27+265～+305段位于F1斷層破碎帶，地表形態(tài)起伏較大，圍巖定義為V級圍巖，YDK27+265～+305段處于陡峭的一面山坡坡底，節(jié)理裂隙發(fā)育。表面裸露風(fēng)化巖石，松散破碎散落于邊坡面，洞身左側(cè)覆蓋層達(dá)到60m以上，右側(cè)則全部外露，屬于典型的半明半暗偏壓隧道。

2 施工特點(diǎn)和難點(diǎn)

①隧道洞身左側(cè)邊坡陡峭，拱部明挖易造成山體滑坡；②拱部直接明挖進(jìn)洞，對洞身易產(chǎn)生偏壓，影響隧道結(jié)構(gòu)安全。

3 施工總體方案及施工技術(shù)難題

3.1 施工總體方案

該段反壓回填施工共分四個(gè)階段，第一階段，清理回填面上懸崖危石后進(jìn)行噴錨防護(hù)；第二階段，進(jìn)行反壓回填段的地基處理和套拱施工；第三階段，在套拱完成后進(jìn)行暗洞施工；第四階段，在YDK27+260～+310段二襯施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行洞頂反壓回填。

3.2 施工技術(shù)難題

①洞口土石方施工安全，由于此段臨山，山體陡峭且風(fēng)化嚴(yán)重，如何確保清理危石的安全性，為一大技術(shù)難題；

②隧道開挖和鉆爆結(jié)合，由于隧道半明半暗的特性，斷面只有一半為實(shí)際可爆破部分，鉆爆過程中必須對炸藥量以及鉆眼布置控制到位，否則會(huì)對施工完成的套拱產(chǎn)生損壞的風(fēng)險(xiǎn)以及危險(xiǎn)，如何對炸藥量的控制以及對炮眼的布置成為一大技術(shù)難題。

4 施工步驟

4.1 套拱施工

①清理回填面上懸崖危石；

②護(hù)拱施工前對YDK27+265～+305段的邊坡危石防護(hù)。

在護(hù)拱頂以上1m處打設(shè)？準(zhǔn)89管棚，管棚縱向間距0.8m，每根鋼管長度10m，打進(jìn)巖層6m外露4m，外露部分上面鋪設(shè)竹膠板，用來遮擋部分小塊落石以保證施工安全。

對洞口處的邊坡進(jìn)行噴錨網(wǎng)防護(hù)，保證洞內(nèi)施工安全。

③套拱施工：

開挖方式：當(dāng)仰坡刷至起拱線時(shí)，測量放線，確定套拱位置及標(biāo)高。采用分層開挖預(yù)留核心土，將套拱邊墻兩側(cè)各開槽至設(shè)計(jì)位置；

拱架安裝：在YDK27+265位置處按照拱架加工技術(shù)交底要求安裝好第一榀拱架，工字鋼規(guī)格I18，并采用鎖腳錨桿進(jìn)行固定，鎖腳錨桿采用6m的？準(zhǔn)42注漿鋼花管制作。再往大里程方向80cm處安裝第二榀拱架，拱架與拱架之間采用Ф22的螺紋鋼筋進(jìn)行連接加固穩(wěn)定兩榀拱架，加固拱架的聯(lián)系筋的環(huán)向間距100cm，上下兩層，聯(lián)系筋采用焊接方式與拱架焊接牢固。再往小里程方向安裝第三榀鋼拱架，間距為80cm，第三榀拱架安裝時(shí)，在橫斷面方向留一個(gè)1：0.1的坡度；

模板制作：采用暗洞初支鋼架作為底模支架，底模板和頂模板采用方木，側(cè)模采用竹膠板，模板加固采用鋼管加固；

混凝土澆筑：①護(hù)拱C30混凝土澆筑：混凝土在集中拌和站拌制，采用混凝土輸送運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，采用12T吊車吊料斗裝混凝土放灰入模，兩側(cè)對稱澆筑。護(hù)拱混凝土方量460.8m3；②混凝土振搗：待模板安裝定位好后，采用C30混凝土澆筑，澆筑時(shí)從下到上、兩側(cè)對稱澆筑，采取分層澆筑，每層厚度不超過30cm。分層振搗，振搗時(shí)間10～30s，以混凝土開始出漿和不冒氣泡為準(zhǔn)。混凝土澆筑后必須及時(shí)振搗密實(shí)，快插慢提，便于混凝土中的氣泡排出，混凝土表面不再有明顯下沉，泛漿時(shí)停止振搗。相鄰兩層澆筑時(shí)間間隔不超過2h，確保上、下層混凝土在初凝之前結(jié)合好，不形成施工縫。嚴(yán)格按規(guī)范要求操作，從而確保混凝土的強(qiáng)度；③混凝土的養(yǎng)生：混凝土初凝后覆蓋土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)以混凝土表面潮濕為度，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。（圖2）

護(hù)拱施工以6米為一段，厚度80cm，采用鋼拱架作為模板支架，5cm木板加鐵皮作為面板，外模采用木模，參照明洞施工方法進(jìn)行澆筑混凝土。（圖3）

4.2 半面暗洞施工

由于YDK27+265～+305段隧道的特殊性，隧道內(nèi)采用挖機(jī)配合進(jìn)行對風(fēng)化嚴(yán)重的山體開挖后其余部分采用鉆爆開挖（臺階法），襯砌類型為Vb一般單線襯砌，暗洞施工遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則。（表1）

4.2.1 隧道開挖

開挖爆破要求：隧道內(nèi)實(shí)際可以鉆爆的斷面為隧道斷面的一半，導(dǎo)致施工危險(xiǎn)系數(shù)過高，施工過程中要保證每循環(huán)開挖不超過0.8m，即一榀拱架位置。下臺階采用爆破開挖，每次開挖1.6m，即兩榀拱架位置。

爆破參數(shù)控制：鉆爆中采用多鉆眼，少裝藥的弱爆破原則，減少飛石以及對高邊坡的影響，上臺階根據(jù)實(shí)際測量斷面布置炮孔共計(jì)117個(gè)，下臺階布置炮孔共計(jì)37個(gè)，如遇隧道輪廓線外露部分可適當(dāng)減少；上臺階設(shè)計(jì)總裝藥量為82kg，下臺階設(shè)計(jì)總裝藥量為35kg；上臺階孔數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場斷面適當(dāng)進(jìn)行控制布置，布置完成后將孔全部鉆完，可以根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行兩次爆破開挖法，先裝藥爆破掏槽孔和底板孔，后根據(jù)爆破后的情況進(jìn)行裝藥，裝藥爆破輔助孔和周邊孔。下臺階為一次爆破法。本爆破先按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行試爆，試爆后根據(jù)現(xiàn)場巖層發(fā)育情況及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)及炮孔位置。

施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測：每2.5m一個(gè)監(jiān)控量測斷面，每天測量兩次，及時(shí)反饋測量結(jié)果，根據(jù)結(jié)果分析巖層穩(wěn)定性。洞內(nèi)觀察分為開挖作業(yè)面觀察和支護(hù)表面狀況觀察兩部分。開挖作業(yè)面觀察在每次開挖后進(jìn)行，地質(zhì)情況基本無變化時(shí)，可每天進(jìn)行一次。對支護(hù)的觀察每天至少進(jìn)行一次，觀察內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的表面外觀狀況等。洞外觀察包括邊仰坡穩(wěn)定、地表水滲透等觀察。對支護(hù)的觀察也應(yīng)每天至少進(jìn)行一次，觀察內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的表面外觀狀況等。洞外觀察包括邊仰坡穩(wěn)定、地表水滲透等觀察，具體要求如表2。

4.2.2 隧道初期支護(hù)

按設(shè)計(jì)要求架立工字鋼架，因明挖部分還有下臺階及仰拱需初期支護(hù)，為了保證拱架的整體性，明挖部分上臺階也同樣作初期支護(hù)，即初期支護(hù)上臺階全斷面成型（見圖4）。施作錨桿時(shí)，明挖部分以固定拱架為主，不打穿套拱混凝土而引起初期支護(hù)滲水。其他按正常隧道施工。

4.2.3 隧道仰拱及二襯

當(dāng)隧道開挖支護(hù)完成后，立即施作仰拱，仰拱采用棧橋施工以不影響隧道內(nèi)開挖施工，當(dāng)仰拱施作完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，立即施作二次襯砌，對明洞段進(jìn)行封閉，減小偏壓。

4.3 護(hù)拱回填施工

洞頂回填在正洞二襯達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行回填。10%水泥土在洞外用挖機(jī)進(jìn)行拌合，隨拌隨用，由低向高分層回填，分層厚度30cm，用壓路機(jī)壓配合人工和小型夯實(shí)機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，密實(shí)度不小于0.85，為保證不影響隧道套拱、二襯，壓實(shí)時(shí)采用微震或靜壓，不得開動(dòng)強(qiáng)震。施工通過后對坡面進(jìn)行方格式截水骨架護(hù)坡內(nèi)植草皮防護(hù)，并與當(dāng)?shù)丨h(huán)境協(xié)調(diào)，骨架護(hù)坡面應(yīng)做好擋水板以形成規(guī)則的排水槽，骨架護(hù)坡適當(dāng)位置處設(shè)置踏步，以便于洞頂工程維修。

5 此類施工方法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及效益分析

①隧道進(jìn)度保證：毛蓬崗隧道此半明半暗段貫通后，可以確保隧道小里程的開工，加快了隧道施工進(jìn)度；②邊坡防護(hù)：原設(shè)計(jì)方案對危石清理后再進(jìn)行噴錨網(wǎng)防護(hù)，現(xiàn)方案為人工排除危石，打設(shè)管棚上方鋪設(shè)竹膠板進(jìn)行防護(hù)，此方案既快捷且方便；數(shù)量對比如表3。③套拱進(jìn)洞安全性：采用套拱施工，保護(hù)了隧道內(nèi)半斷面爆破開挖的安全性，也加快了隧道的施工進(jìn)度，方便了隧道內(nèi)拱架的立設(shè)。

6 結(jié)論與建議

毛蓬崗隧道YDK27+265～305半明半暗段施工方案與一般的半明半暗方法不一樣，該方案將明挖部分套拱與隧道內(nèi)拱架合為一體，在暗挖之前就將護(hù)拱完成，并且護(hù)拱側(cè)的初期支護(hù)也完成，保證了暗挖的施工安全。該方法施工減少了YDK27+265～305段暗挖施工中邊坡落石造成的危險(xiǎn)，護(hù)拱保證了暗挖施工的安全。YDK27+265～305段的順利完成相當(dāng)于增加了一個(gè)毛蓬崗隧道右線的開挖洞口，縮短了總工期2個(gè)月。同時(shí)，在今后的施工中，我們還需要加大量測力度，對初期支護(hù)及二襯都進(jìn)行拱頂沉降及拱腰收斂以及邊坡位移量測。

此施工方法的成功經(jīng)驗(yàn)，建議在以后同時(shí)遇到以下幾種情況：一是邊坡開挖高度較高，開挖以及防護(hù)數(shù)量較大；二是圍巖地質(zhì)差，存在偏壓時(shí)采用此法；三是土質(zhì)圍巖地質(zhì)條件不適用。

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