研究刺溝隧道工程的地質條件與施工方案

宋 健

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550008)

1 隧道概況

刺溝隧道屬于分離式特長隧道，左線長3 380 m(ZK5+275～ZK8+655)，右線長3 328 m(K5+290～K8+618)，隧道最大埋深為249 m。湄潭端洞門為端墻式，石阡端洞門為削竹式。該隧道局部段落為小凈距隧道，根據《公路隧道設計細則》的規定，該隧道無需對襯砌結構予以加強，施工需按照小凈距隧道進行。刺溝隧道概況如表1所示。

表1 刺溝隧道概況

2 地質條件

2.1 地形、地貌

隧道區地貌條件為構造剝蝕中低山丘陵，地勢起伏相對較大，隧道軸向進口端較低，而出口端較高。進口端地形坡度為20°～25°，旱地，出口端地形坡度也為20°～25°，同樣為旱地。洞身段的地形有很大起伏。山體總體上呈東西走向。海拔823～1 149 m，相對高差為326 m。

2.2 地質概況

本項目位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東構造變形區和鳳岡北北東向構造變形區過渡帶。區內地質構造較為復雜，先后形成了緯向、經向和華夏式構造體系。

隧道區內發育有以下三條區域斷層：F1斷層，走向為351°，平面上和隧道的ZK6+675～K6+675處斜交。斷裂帶寬5～10 m，為正斷層，斷層上、下盤巖性一致，均為泥巖，其中，上盤地層產狀為300°∠16°，下盤地層產狀為315°∠29°，對隧道施工有較大影響。鉆孔LGSZK06揭露斷層F1的破碎帶，深39.3～47.8 m，厚18.8 m；F2斷層，走向為350°，平面上和ZK7+518～K7+520處斜交。斷裂帶寬5～10 m，為平移斷層，小樁號側的巖性為泥巖，巖層產狀為75°∠19°，大樁號側的巖性為泥巖，地層產狀為300°∠16°，對隧道施工有較大影響；F3中壩斷裂，走向為341°，平面上和隧道出口ZK8+590～K8+575處斜交。斷裂帶寬5～30 m，斷層上盤巖性為泥巖，巖層產狀為75°∠19°，下盤巖性為泥巖，地層產狀為213°∠16°，對隧道施工有較大影響。除以上斷層外，隧址區內沒有新構造運動跡象，區域穩定性良好。

2.3 區域構造特征

通過地表調繪、鉆探和物探可知，F1斷層在ZK6+635～K6+640處、F2斷層在ZK7+530～K7+548處、F3中壩斷裂在ZK8+579～K8+576處分別和隧道斜交。斷層區域內的巖體較為破碎，但地質條件整體上保持穩定。

3 施工方案

3.1 施工方法

隧道明洞段施工方法為明挖法，在保證洞口邊坡保持穩定的基礎上，就地全斷面整體模筑鋼筋混凝土。暗洞段施工方法為新奧法，主要工序均實現機械化作業，隧道出渣采用無軌運輸方式，二襯澆筑采用模板臺車進行。V級圍巖段采用環行開挖預留核心土法，IV級圍巖段采用臺階法施工。隧道初支混凝土噴射方法為濕噴法，二襯采用整體模筑混凝土。V級圍巖開挖時，應預留核心土支擋工作面，以利于拱部初支的施作，保證開挖工作面穩定性，核心土與下部開挖要在初支保護作用下進行，每循環開挖進尺不能過長，通常為1.0 m以內。IV級圍巖段臺階的長度不宜過大，按不超過20 m控制，采用臺階法完成對上斷面的開挖施工后，采用交錯跳槽的方法對中斷面和下斷面進行開挖，每次開挖時，長度都控制在1.0～2.0 m范圍內，同時要注意不能超過相鄰兩榀拱架之間的距離。

隧道二襯施工按照先施作仰拱再施作邊墻和拱頂的順序進行。無論是開挖、支護，還是二襯施作與實時監控量測，都要按照《公路隧道施工技術規范》執行，此外還要參照《錨桿噴射混凝土支護技術規范》。

隧道開挖要盡可能減少對巖體造成的擾動，并對超挖和欠挖予以嚴格控制，鋼支撐要和圍巖表面緊貼，使支撐達到緊密，如果存在空隙， 應采用墊混凝土預制塊的方法處理，確保初支施工的及時性與可靠性。二襯采用混凝土運輸車、輸送泵和襯砌模板臺車的機械化配套方案，保證混凝土成型后達到內實外光。

3.2 工藝要求

(1)洞口暗挖完成后立即對其附近邊坡和仰坡實施加固。在確保可以安全進洞的基礎上，減少邊坡及仰坡挖填。暗挖進洞段施工要按照圖紙規定的方法進行，及時做好初支與二襯，以此安全可靠的從洞口淺埋段中通過。明、暗洞之間的銜接部位一般是容易產生滲漏的薄弱處，對此要按照要求做好防水。此外，明、暗洞之間銜接部位的復合土工防水層要有0.3 m以上的搭接，同時設置三道焊縫，如果明、暗洞的襯砌厚度有所不同，則要用砂漿通過抹斜坡來過渡，避免復合土工防水板被破壞。

(2)對淺埋段地表水溝中段常年水，需在施工中利用PVC排水管實施臨時引排，將隧道開挖支護設置好以后，在隧道頂部使用水泥砂漿封閉原水溝。

(3)該合同段隧道是一個跨度較大的隧道，施工難度和風險都很大，施工開始前要將二襯施工所用的臺車就位，保證施工中各道工序良好銜接，左右兩幅隧道的掌子面之間要錯開適當的距離，具體要達到50 m以上。

(4)該合同段隧道分布有IV級和V級圍巖，其工程地質與水文地質條件都比較復雜。對于V級圍巖段，采用φ25中空注漿錨桿作為系統錨桿，而對于III級和IV級圍巖段，均采用φ20藥卷錨桿作為系統錨桿。采用中空注漿錨桿進行施工時，要注意其墊板應和圍巖密貼，并設置好包含止漿塞、墊板和錨頭等在內的配件。另外，錨桿砂漿的強度等級要達到M20以上。

(5)鋼支撐的尺寸應圓順，且架設位置準確，和圍巖密貼，橫向與高程的偏差都不能超過±50 mm，垂直度的偏差不能超過±2°。

(6)混凝土噴射方法以濕噴法為主。

(7)二襯施作過程中應先對仰拱進行澆筑，然后再澆筑拱部和墻部的二襯。二次澆筑施工應保持連續，不允許在仰拱和拱圈上設置縱向施工縫，同時混凝土的灌注應做到一次成型。

(8)二襯澆筑要用模板臺車進行，保證澆筑后二襯結構達到密實。

(9)采用小導管注漿時，壓力需按0.5～1.0 MPa控制，采用大管棚注漿時，壓力需按1～2 MPa控制，穩壓1～5 min，對于漿液配合比和實際注漿量，都要以現場地質情況為依據適當調整。

4 結 語

綜上所述，簡述了刺溝隧道基本情況和地質條件，然后詳細闡述了隧道的施工方案，即施工方法和工藝要求，旨在為該隧道施工正常進行奠定良好基礎，也為其它類似隧道工程施工提供技術參考。