復雜軟弱圍巖隧道進洞施工技術

王 興

（四川路橋華東建設有限責任公司， 四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，高速公路建設規模不斷擴大，路網結構正逐步完善，交通運輸能力持續增強，同時對道路的修建技術也提出了較高的標準，要求“線路順直、坡度平緩、路面寬敞”等。因此，在道路穿越山區時，過去盤山繞行的方案多改為隧道方案。而在隧道施工過程中，當遇到軟弱圍巖的不良地質情況，受構造及風化作用影響，會對隧道洞身圍巖的穩定與施工造成安全隱患，若處理不當容易引發質量和安全事故。對此，本文結合某在建高速公路工程實例，分析軟弱圍巖隧道施工中較為常見的風險，提出控制措施以及關鍵施工技術，以供參考。

1 工程案例分析

1.1 基本情況

某地鐵工程線路主要沿南北向敷設,根據沿線地質條件以及線路埋置深度，區間全部為地下區間，分為暗挖段和明挖段。本段線路位于待開發地塊內(二類居住用地)，四周均為規劃道路，區間結構形式為曲墻拱形結構。

1.2 不良地質條件及特殊性巖土

擬建場地處于城市中心，沿線的特殊性巖土主要為人工填土，人工填土層廣泛分布于擬建場地地表，主要由城區開發建設回填形成，施工區內填土多為拋填而成，結構松散，回填時間約 1～3年，未完成自重固結，具濕陷性、不均勻沉降等特性，主要由粘性土、砂巖、頁巖塊碎石等組成，局部有磚、瓦等建筑垃圾或少量塑膠、木材類生活垃圾，一般石含量40～50%，一般粒徑10～400mm，最大粒徑可超過1000mm;填土結構以松散為主，局部稍密，稍濕，回填年限小于約1～3年:城市道路或人行道表層約70cm為路面及基層，其下主要由粘性土以及砂、泥巖塊石碎石等組成,一般石含量15～30%，一般粒徑10～300mm,最大粒徑可超過500mm;填土結構以稍密為主，局部中密，未完全完成自重固結，具濕陷性、不均勻沉降等特性[1]。

1.3 施工方案

YDK33+165.060明暗挖分界處覆土層太薄，無暗挖成拱條件，該段邊坡坡向為4°，坡長約為48.2m，坡高約0～9.0m，為土質邊坡。小里程端巖土界面傾角較陡，若直立開挖，上部土質部分易沿巖土界面出現整體滑動失穩。為保證小里程端進洞安全，考慮設置臨時拱形結構，臨時拱形結構施做完成后在其上進行反壓回填，保護原邊坡坡腳[2]。

2 臨時拱形結構進洞施工技術

2.1 整體施工順序

現場邊坡處理（場地平整）→樁基施工→樁頂冠梁→套拱施工→管棚施工→臨時拱形結構施工→反壓回填→進洞開挖

2.2 現場邊坡處理（場地平整）

根據圖紙設計資料，對現場進行施工測量放線，處理邊坡[1]，邊坡采用錨桿+鋼筋網片+噴射混凝土方式進行。施工參數：坡面掛Φ8@150X150鋼筋網，噴射150mm 厚混凝土，采用Φ20錨桿，L=6m,錨桿插入角度10°，錨孔D=110mm，橫豎間距1.0X1.0m, 梅花型布置.邊坡處理順序：邊坡處理→初噴→錨桿→掛網→復噴[3]。

2.3 樁基施工

樁基施工前，各項準備工作完成，樁基施工參數Φ800鉆孔灌注樁，縱向間距2500mm。樁基嵌入中風化巖大于等于2.0m，C30鋼筋混凝土。

(1)鉆孔樁施工前必須試成孔,數量不得少于兩個,以便確定所選的施工設備、施工工藝以及技術要求是否適宜。安裝鉆機時應嚴格檢查鉆機的平整度和主動鉆桿的垂直度，鉆進過程中定時檢查主動鉆桿的垂直度，發現偏差立即調整。在軟硬土層分界面鉆進時，應低速低鉆壓鉆進。為準確控制成孔深度,采用過程控制與成孔終測相結合，在樁架上設置控制深度的標尺,以便在施工中進行觀測記錄；

(2)鉆孔樁定位應準確,施工放線時,應根據樁設計中心坐標考慮垂直施工誤差(允許垂直施工誤差為0.5%),樁徑/位偏差(允許偏差50mm)；

(3) 鉆孔樁應采用隔樁施工,為防止沖擊振動使鄰孔坍塌或影響鄰孔已灌注砼的凝固,需在相鄰樁混凝土達到 70%的設計強度后,方可進行相鄰樁成孔施工；

(4) 澆注樁身混凝土時,必須使用導管,混凝土澆筑時,混凝土出料口應在混凝土面以下2-6m。樁身混凝土應連續一次性澆筑,并保證密實度；

2.4 樁頂冠梁施工

樁身混凝土達到設計強度100%經檢測合格后進行樁頂冠梁施工，冠梁采用800mm×800mm，C30 鋼筋混凝土結構。在施工冠梁時應注意預留出支承于冠梁上套拱的位置[2]，并埋設套拱鋼架與冠梁連接的預埋件；以及預埋臨時拱形結構錨固于冠梁的鋼筋，并對錨固鋼筋的角度、位置進行精確定位。見下圖2.4.1

圖1 臨時拱形結構配筋與冠梁連接示意圖

圖2 支架搭設施工現場圖

2.5 套拱施工

冠梁混凝土強度達到設計要后，進行套拱施工，使用鋼管腳手架搭設施工平臺。套拱采用C30混凝土，內設5榀Ⅰ20b工字鋼, 鋼架縱向用Φ22鋼筋連接，連接鋼筋沿隧道環向間距取1.0m，并在鋼架內緣、外緣交錯布置，鋼架與鋼筋采用焊接連接。鋼架與冠梁預埋件進行焊接連接。在鋼架上精確定位管棚導向管（φ180mm×6mm,每節2.0m）位置并與鋼架焊接牢固。導向管安裝時應預留上臺量及控制鋼管仰角，確保孔口孔向正確保證管棚的打設角度。然后支模澆筑60cm厚C30 混凝土。

2.6 管棚施工

(1)套拱混凝土強度達到 100%設計強度時，方可實施管棚鉆進、頂管、安放鋼筋籠、注漿、封口，長管棚單根長42/35m，采用φ159mm×8mm熱軋無縫鋼管。管棚鉆進時采用間隔進行，鉆孔前對孔進行編號，施鉆時鉆孔順序由高孔位向底孔位進行，環向間距 0.4m，沿隧道縱向方向周邊約 1°～3°外插角打入圍巖，管棚不得侵入隧道內凈空。

(2)施工時運用測斜儀控制管棚頂進的上仰角度，保證方向準確，管棚采用絲扣連接，同一斷面內接頭數量不得超過總數的50%。

(3)鋼筋籠采用4Φ20鋼筋，固定環采用外徑Φ45壁厚4.5mm鋼管，長度400mm，間距1500mm。

(4) 管棚、鋼筋籠采用人工配合挖掘機頂進，管棚頂進完畢后應對每根管進行清孔處理。管棚管上鉆注漿孔，呈梅花形狀布置，孔間距為150mm，孔徑為12mm，尾部預留不鉆孔的止漿段200mm，并設置止漿環。

(5) 注漿采用水泥漿液水灰比為1：1（重量比），水泥強度42.5MPa，注漿終壓0.5—1.5MPa，注漿前應進行現場注漿試驗，取得管棚注漿施工參數。

2.7 臨時拱形結構施工

管棚施工完成后，在冠梁上反向施工臨時拱形結構。施工前應對地基進行處理，承載力達到施工要求。在臨時拱形結構物下部澆筑支承墊層混凝土，然后搭設支架，拱部結構拱架為滿堂支架施工，支架采用Φ48×3.5mm 鋼管，縱橫間距均為600mm，頂部、底部采用可調托架。可調托座內主梁為100×100mm的木方，沿隧道方向布置，間距為600mm。其上放置3m×0.2m ×0.05m木板，沿隧道方向布置。緊貼木板上部應布置一層5mm三合板，保證拱形結構拆模時表面平整平滑。底模安裝完成支架及底模安裝完成后進行鋼筋的綁扎（在進行樁頂冠梁施工時已預留錨固鋼筋），鋼筋綁扎時應使用保護層墊塊來保證最外層鋼筋的混凝土最小凈保護層厚度。鋼筋綁扎完成后，進行頂模封閉，澆筑混凝土。澆筑混凝土時左右對稱澆筑，注意控制澆筑高度及澆筑速度，避免形成偏壓[5]。

2.8 反壓回填

臨時拱形結構混凝土強度達到設計要求后，拆除外側模板，進行反壓回填，回填材料采用碎石土時，回填材料中不得含有粒徑＞200mm塊石，不得含有灰渣及有機物，回填施工應均勻對稱進行，并分層夯實，防止產生偏壓。在臨時結構頂上1.0m范圍內，嚴禁使用機械碾壓，人工夯實每層厚度不大于250mm，機械夯實每層厚度不大于300mm，壓實度不小于90%。在施工過程中應重視監控量測數據，若變形過大，及時在冠梁中間加設一道工字鋼臨時鋼支撐。

2.9 進洞施工

反壓回填施工結束后，按照隧道正常施工工序進行開挖、初支、二次襯砌施工。

3 結束語

隨著國家“十四五”規劃的展開，我國鐵路、公路等各類基礎設施建設即將進入一個飛速發展期，將遇見層出不窮的各類復雜地形隧道及隧道失穩變形，特別是南方多雨地區大斷面軟弱圍巖隧道失穩變形將越來越常見，因此加強隧道軟弱圍巖變形施工控制變得至關重要。實踐證明，采用臨時拱形結構進洞方案有些特殊，將臨時拱形結構、冠梁、樁基、套拱與長管棚合為一體，回填反壓后，將上部荷載傳遞到樁基結構上，解決了偏壓問題。