隧道土石分界圍巖淺埋施工技術研究

祝傳旭

中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266100

蒙華鐵路麻科義隧道1#斜井與正洞交界里程為DK360+500，主要承擔其正洞大小里程方向各施工1000m的任務。根據實際的考察發現，其周圍圍巖的實際情況主要為砂泥巖互層，并伴有多股水滲出，因此施工的地質條件較差，而在拱部下1～3m都為粉質黏土，使得在施工中需要對巖石部分進行爆破處理。同時，在對土質進行處理時需使用挖掘機進行挖掘處理，要預留出5～10cm的距離進行人工方式的開挖。文章主要分析土石分界淺埋段落施工技術。

1 施工技術要點

1.1 圍巖的分層要點

在處理圍巖情況時，其施工的基本順序主要為三臺階施工。

上臺階主要為粉質黏土，在砂質老黃土與泥巖互層方面呈現出空隙發育的特征，以高角度節理發育；而在土石交界處，由于滲水的情況較多，經常會在圍巖處理環節出現一定的坍塌問題。

中臺階施工主要是在土石交界面的位置，由于裂隙發育，巖面的交界處十分容易出現滲水現象，在沒有完成初期支護前可能發生一定程度的坍塌問題。

下臺階以及仰拱的部分，則是泥巖夾砂巖，裂隙較發育并伴隨股狀水流出。

1.2 開挖支護要點

進行開挖支護時，需要基于管超前、短進尺、少擾動、強支護以及早成環的方式進行施工。隨著施工的進行，要合理控制步距。上臺階的長度應控制在3～5m，在爆破開挖的過程中要采取一定的保障措施，減少爆破產生的震動對周邊圍巖的影響，這就需要在上臺階步距的控制階段，對其進行一定程度的延長，但是總體上需控制在6m以下。中臺階則需控制在5m以下。下臺階及仰拱需同時施工，快速封閉成環。在整個開挖及初期支護的安全步距控制上，需嚴格控制在2倍洞徑以下。

爆破開挖時，需要有機械開挖進行配合操作，同時在完成開挖處理后，還需要及時進行支護作業。在拱架安裝的過程中要嚴格按照設計要求的間距進行施工，但要注意控制在0.6m以下。

對于地質為土石互層以及粉質黏土的圍巖，要采取弱爆破方式處理，控制爆破的震動對周邊圍巖的影響，這就需要根據圍巖的變化情況對爆破參數進行動態調整。在進行支護施工的過程中，對于這種軟弱圍巖要遵循“寧強勿弱”的原則，提高支護強度，使用H230四肢格柵拱架，并保障間距控制在0.6m以下。施工超前小導管時，則要保證超前小導管的間距、長度及搭接長度能有效地控制拱部圍巖掉塊、坍塌，施工范圍一般控制在拱部120°范圍內，在保障施工安全的前提下，也可根據施工現場實際的圍巖情況適當加大范圍。

施工人員要嚴格控制施工步距不超標，可以先施工上、中臺階再施工下臺階及仰拱，也可上、中、下臺階共同開挖支護。在這樣的施工方式下，可以有效保障施工建設的合理步距，同時也可以保障施工項目的安全以及施工進度的合理控制效果。

在圍巖較為穩定的情況下，在上、中臺階開挖支護時，可以進行兩榀拱架的施工；而在下臺階及仰拱施工時，可在開挖支護的過程中安裝四榀拱架，這樣可以迅速地封閉成環。開挖時，要依據施工現場的實際情況，對其炮眼間距及單孔裝藥量進行相應的調整。

1.3 仰拱、二襯及沉降要點

進行隧道底部的開挖支護時，還需要在完成初期支護施工后及時進行仰拱的澆筑工作，以便填充混凝土，從而進一步提高施工的安全等級。需要注意的是，仰拱以及填充應分開澆筑，以充分保障混凝土的施工質量。

在隧道施工中，超前地質預報及監控量測是重要的工作。在進行土石結合圍巖類型的隧道沉降觀測時，需要充分保障監控量測點布置的及時性，以便第一時間對圍巖的變形情況進行監控。布置位置及間距時應嚴格按照監控量測方案的要求進行。在上臺階安裝拱架的同時，需要針對拱頂位置埋設一個沉降觀測點，在拱腳處就要埋設第一組收斂觀測點；而在中、下臺階的施工過程中，要在拱腳的位置埋設第二組收斂觀測點。在進行沉降量的觀測時，還需合理控制監控次數，確保每天的觀測頻率不少于1次。對于重點的監控區段，應增加觀測的頻次，以便及時獲得準確的數據信息。對于隧道中壓力最大的位置，同時也是隧道投入使用后十分容易發生變形的位置，需要進行詳細的觀測，使相關工作人員可以及時掌握實際的形變情況。

2 施工控制措施

項目施工的過程中，為了保障淺埋段順利實現施工目標，同時保障施工中不會出現塌方、地表房屋損壞等諸多的問題，就需要合理控制爆破。開挖隧道時，由于對山體進行了一定的改變，因而會對其中的內摩擦角以及摩擦系數造成一定的影響，其拱頂會受到一定的壓力，隨著周圍兩側圍巖的開挖，要嚴格控制超欠挖，使其受到的不均勻剪力達到最小值。在傳統的施工建設過程中，采用的施工原則是基于圍巖穩定性，降低圍巖所受到擾動的角度。在進行施工建設的過程中，不僅要對圍巖的擾動強度方面進行考量，還需要考慮震動所發生的頻率，要根據工程實際情況進行具有針對性的調整，有效提高施工建設的質量，確保施工的合理性。

2.1 進尺控制

施工建設過程中，還需要合理控制進尺，使導管有著較長的尺寸，并降低擾動的效果，同時在施工現場的周邊進行環境方面的管控和檢測，以便順利開展支護施工。

控制圍巖擾動時，采用的導爆管要能對起爆網絡進行充分的優化，同時在進行上、中臺階的處理時，分為不同的爆區，并要延緩起爆，以減少震動對周邊圍巖的擾動，這就需要在實際的施工建設中，確保爆區的合理劃分。

2.2 隧道掘進控制

隧道掘進時，其產生的擾動效果是由爆破過程中所產生的地震波形成的。在這樣的擾動影響下，就需要在其強度以及頻率方面進行有效控制，強度一旦過大，就會對圍巖造成較為嚴重的擾動效果。因此，圍巖在產生擾動時，其產生的累計疊加效果需得到有效的控制。在傳統的施工模式下，采用的施工方式基本上都是在寬度為12m的位置上進行定點的爆破處理，而在最大藥量的設置上，往往需要對不同的起爆區進行合理的控制。此階段的施工建設由于涉及起爆工作，要格外重視施工中的安全問題，還要安全且有效地使用起爆裝置。

2.3 超前小導管長度控制

設置超前小導管時，要確保長度在3.5m以上。在密實的粉質黏土中，小導管的搭接長度需控制在1m以上，使其可以很好地承擔起導管兩端的實際承載力。在淺埋地段的超前小導管以及短管棚的施工過程中，需要承載更大的垂直方向的壓力，因此短管棚需要施作31根，同時環向間距控制在0.4m以下，在管棚施工段內輔以小導管施工，在隧道拱頂軸線的位置上，可向兩側1m的范圍內延伸，縮短小導管的施工間距，從而讓間距從原本的0.4m轉變為0.2m，盡可能地提升拱部的承載力，管棚施工現場圖見圖1。另外，還需要重視施工的安全性，使施工人員可以在安全合理的環境下進行高效率的施工建設，只有這樣才能確保施工人員準確控制超前小導管的長度。

圖1 管棚施工現場圖

3 結束語

綜上所述，文章主要針對現階段隧道土石分界圍巖淺埋施工技術進行了詳細的研究及分析，從圍巖的分層、開挖支護以及仰拱、二襯及沉降方面詳細論述了施工的技術要點，并提出了進尺控制、隧道掘進、超前小導管長度控制的施工控制措施。施工企業應重視施工中的技術要點，從而保障施工項目的質量及安全。