探討復雜環境下城市隧道施工控制措施

王凱航

摘 要：在現代城市道路建設中，城市穿山丘隧道往往會碰到對隧道施工而言地質條件差、地形非常不利及外界影響施工環境也非常惡劣等客觀因素。本文以某城市隧道工程為例，淺談不良地質、地形、環境條件下城市隧道施工控制的一些措施和方法

關鍵詞：復雜環境;城市隧道;施工控制;措施

一、工程概況

浙江省某城市隧道工程為城市西側主干道，全長 680m，隧道全長320m（K0+145-465;進洞口樁號K0+160;明洞15 m）。隧道施工的不利環境條件主要有：隧道左側緊臨繞城西線，隧道與繞城高速凈距在30～50 m之間，施工期間不中斷繞城高速通車;離隧道進洞口后方70 m（K0+090）路線左側（緊靠路基邊線）有一加油站，施工期間暫停營運;離隧道進洞口最近民房不到 100 m。不利的地形條件主要有：該隧道沿山脈西側山腳布設（受地形限制同時考慮規劃路二期工程另半幅道路的隧道位置設計，該隧道已不能再往東移）;隧道位置的局限也決定了該隧道施工的不利地形條件，進、出洞口偏壓非常嚴重，其中進洞口隧道左上角開挖線離地表不到1.5m;洞頂覆蓋層厚度最少的不到3m（離進洞口30m（K0+190）山體沖溝位置），同時為盡量減少城市生態、景觀的破壞，也不宜將進洞口樁號前移，在這些不利地形條件的制約下，必須考慮采用一些技術措施以確保隧道施工與營運安全。不利的地質條件主要有：由于隧道沿山腳走，洞頂覆蓋層薄，圍巖風化非常嚴重，進洞口左側不到1.5m 的覆蓋層基本上為全風化與土組成;同時有二條破碎帶穿越該隧道;進洞口前43m（K0+160-203）圍巖以強風化、土夾石及土組成，圍巖強度極弱，圍巖滲水嚴重，因此施工時也必須考慮采用一些技術措施以確保隧道施工與營運安全。

二、不利環境條件下隧道施工的控制措施與方法

由于隧道進洞口左側緊臨繞城高速，兩者凈距在30～50 m 之間;左后方 70 m為加油站;右后方100 m為當地民房;隧道開挖爆破作業存在較大的安全隱患，主要危險因素有：飛石、震動、聲音、震動波等。考慮隧道進洞后前 43 m 圍巖風化嚴重，圍巖強度低等特點采用鎬頭機配挖掘機進行隧道開挖;43 m（K0+203）以后由于圍巖強度加大無法用鎬頭機掘進，必須采用爆破施工，為確保施工安全，

爆破方案設計請有關專家、業主、監理及高速公路管理單位等進行專門的評審通過后實施。爆破設計從孔眼間距、孔眼深度、布藥、用藥量及堵眼長度等進行理論計算，確保飛石在 50 m 以內。對周圍建筑物、構筑物產生的震動控制在規范允許范圍內。同時采取以下措施以確保工程順利、安全施工：

（1）清除洞頂山坡上存在的危石以防爆破震動后滾落到繞城高速上;

（2）分別在進洞口正后方 10 m（K0+150）與20 m（K0+140）設置兩道攔截屏障，在隧道與高速公路間從隧道口開始設置 50 m（K0+110-160 左側）長，10 m 高的防護屏障，以確保爆破飛石不影響繞城高速、加油站及附近民房;

（3）在隧道施工點前后各 1 km 的繞城高速上設置明顯的警示標志，以提醒過往司機免受爆破聲音及震動的驚嚇;

（4）暫停加油站營業，待工程完畢后再恢復運營;

（5）對附近民房先行鑒定，并定期觀測、鑒定以確保居民安全。

三、不利地形條件下隧道施工的控制措施與方法

1.針對洞口偏壓嚴重問題經業主、監理、勘察、設計及有關專家的認證、鑒定考慮采取增設偏壓鋼筋砼擋墻以抵抗山體側壓力，擋墻埋深、寬度、長度（同時考慮明洞長度）、高度及配筋量根據洞口地形、地質及側壓力等具體情況經理論計算后確定。

2.針對洞口段前 20 m（K0+160-180）隧道左側覆蓋層太薄（最薄處不足 1.5m）問題，為確保施工安全，采取蓋挖法施工，具體方法為：

（1）結合偏壓擋墻設計，挖除洞口 20 m 范圍內隧道左側的所有覆蓋土及土夾石，開挖輪廓線以對應斷面的隧道設計開挖線為基準，要求未開挖的隧道右側及前方覆蓋層厚度在 3 m 已上;

（2）對開挖面（隧道右側（K0+160-180）及左側（K0+180）被開挖出來的山體坡面）進行錨噴支護;

（3）施工偏壓鋼筋砼擋墻;

（4）利用偏壓擋墻牛腿、按隧道設計開挖線開挖出來的進洞口前 20 m 左側土胎模、開挖面外露的錨桿頭施工隧道前 20 m 左側鋼筋砼開挖蓋;

（5）在偏壓擋墻、頂蓋的支撐防護下用鎬頭機配挖掘機開挖掘進前 43 m 隧道土、石方開挖;

（6）隧道初支、二襯、明洞施工;

（7）開挖面、蓋頂、偏壓擋墻頂及明洞頂覆土復綠（原則上接近于開挖前原地形與植被）;

（8）明洞口與偏壓擋墻外側面由于地形、地物限制無法覆土復綠，為協調景觀，美化環境考慮全部采用塑黃石假山覆蓋。

四、不利地質條件下隧道施工的控制措施與方法

1.不利的地質條件主要有圍堰風化嚴重、破碎、圍堰含土、土夾石等因素造成圍堰強度極低;有兩條破碎帶直穿隧道;地表水、裂隙水豐富，隧道滲水嚴重等。

2.針對以上主要不利地質條件主要采取以下技術措施與方法。

（1）縮短隧道開挖進尺：對于含土及土夾石地段每次進尺不得大于50cm，對于強風化及破碎帶地段每次進尺不得大于80 cm;同時開挖完成、清除圍巖表面危石后立即對掌子面噴涂5～10 cm（具體厚度按圍巖強度確定）初支素砼后再進行開挖段初支施工。

（2）加強初支結構強度：初支骨架宜采用工字鋼骨架，根據單次進尺深度確定初支骨架工字鋼型號、間距及初支錨噴砼厚度，進尺50 cm，骨架間距40cm，工字鋼宜用28 a，初支厚度35 cm;進尺80cm，骨架間距70 cm，工字鋼宜用25 a，初支厚度32cm;初支砼用鋼纖維砼;同時加長、加密注漿錨桿和采用雙層鋼筋網。

（3）特殊地段采取地表處理：對于地表覆蓋層厚度小于 3m 的，采用蓋挖法施工;對于地表覆蓋層厚度小于5m 的，采用地表預注漿。

（4）采取超前預加固措施：在進、出洞口采用大管棚超前預加固;進洞后采用超前錨桿、超前小導管加固，必要時也考慮管棚超前預加固。

（5）加強防、排水處理：主要考慮采用地表預注漿、洞內預注漿堵水;小導管超前預排水;初支內、外增設環、縱向排水管;嚴格控制防、排水層，二襯接縫、施工縫的防、排水板、帶的施工質量;將二襯防水砼的防水性能提高一個等級。

結語

盡管本隧道對施工來講存在地質、地形及施工環境條件等諸多不利因素，同時還存在工期緊、單價低等諸多壓力，但在業主、監理、勘察、設計、施工五方責任主體的共同努力下，在當地政府、上級主管部門及相關部門的支持和關心下，順利地完成了施工任務：未發生一起安全、質量事故和地方投訴事件。文中所述觀點難免存在一些不足與缺陷，望廣大同行、專家批評指正。同時，隨著城市隧道的快速增加文中所述的一些具體方法與措施可供類似性質的城市隧道施工提供參考與借鑒。

參考文獻

[1]肖博，王建華，朱仁景.山地城市隧道開挖對既有建筑物的影響研究[J].地下空間與工程學報，2017，13（S1）：365-372.

[2]張頂立，李鵬飛，侯艷娟，房倩.城市隧道開挖對地表建筑群的影響分析及其對策[J].巖土工程學報，2010，32（02）：296-302.