金雞山公路隧道出口進洞施工技術

涂軍橋

廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 511400

1 工程概況

金雞山隧道為雙向四車道分離式隧道，凈高7.2m，凈寬11.77m，最大埋深約86m。為防止隧道開挖引起路基邊坡失穩，應先進行右線隧道施工，待右線隧道圍巖穩定，二襯施作完成后再開挖左線路基及明洞，施工過程應注意左線開挖對右線隧道的影響，加強監控量測，一旦隧道襯砌或者邊坡出現不當變形，應立即采取相應措施。

2 施工重難點

隧道具有淺埋的地質特點，洞身出露地層以石英砂巖居多，該類地層在巖體完整情況下一般為相對隔水層，但施工現場的巖體節理較發育，賦存較豐富的地下水，透水性強，且具有較強的流通能力及較廣的流通范圍。進洞段支護如不及時閉合成環很容易造成坍塌事故，洞身開挖需根據圍巖情況采用不同的施工方法，洞口襯砌段采用CD法側壁導坑開挖法開挖；洞身開挖根據圖紙及人行交叉口加強段等襯砌類型，結合地質超前預報及開挖初支的監控測量數據采用CD法、臺階法、留核心土臺階法。

3 施工方案

以光面爆破為基礎施工方法，施作初期支護結構，施工期間加強對圍巖的監控量測，按照該思路有序開展工作。以隧址區建設條件為立足點，金雞山隧道均從云浮端掘進，按照先右洞、后左洞的順序依次施工，兩線掌子面錯開距離至少達到30m。隧道施工量較大，以液壓臺鉆鉆爆的方式為主，輔以人工作業，產生的棄渣在挖掘機與裝載機聯合作業的模式下高效出渣，由汽車將該部分運輸至指定堆放場所，避免現場堆積的情況。根據隧道施工內容，共建立包含開挖、支護、襯砌在內的三條作業線，分別適配機械設備，以達到機械化高效施工的效果。

3.1 V級圍巖段施工方案

V級圍巖施工步序示意圖如圖1所示。V級圍巖施工中，考慮到安全和質量的雙重要求，采用CD開挖法和環形開挖留核心土法相綜合的方案，具體作業要點如下。（1）施作隧道側壁超前鋼花管和導坑側壁水平錨桿超前支護。（2）以機械作業為主，人工為輔，組織①部的開挖作業，作業尺寸為寬約7.5m，高約6.0m。（3）組織①部導坑周邊的建設工作，主要包含初期支護和臨時支護兩部分。主要作業內容包括初噴4cm厚的混凝土，將I18臨時鋼架和型鋼鋼架設置到位，在該主體結構的基礎上配套鎖腳錨桿，再將徑向錨桿和鋼筋網片有序設置在指定位置，各裝置的施工均完成后，復噴混凝土。（4）組織②部的開挖作業（滯后于①部特定的距離），以機械開挖的方式為主，由人工視實際情況予以修正，使其具有規整性。在導坑周邊噴射混凝土，厚度按4cm控制；在前述已經架設的型鋼鋼架和I16臨時鋼架的基礎上采取接長處理措施，并配套鎖腳錨桿。鉆進成孔后將徑向錨桿設置到位，再緊密鋪設鋼筋網片，向該部分噴射混凝土，直至厚度達標為止。（5）組織③部的開挖作業（滯后于②部特定的距離），以機械開挖的方式為主，由人工視實際情況予以修正。施作導坑周邊初期支護。（6）組織④部的開挖作業（滯后于③部特定的距離），以機械開挖的方式為主，由人工視實際情況予以修正。施作導坑周邊初期支護。（7）組織⑤部的開挖作業（滯后于④部特定的距離），以機械開挖的方式為主，由人工視實際情況予以修正。（8）加強監控量測，根據所得結果判斷初期支護情況，待其達到收斂狀態后，將I16臨時鋼架拆除。

圖1 V級圍巖施工步序示意圖

3.2 CD法施工控制要點

（1）開挖不可造成破壞性影響，以弱爆破或人工開挖的方式為宜。在采取爆破措施時，需加強對炮眼深度和裝藥量的控制[1]。（2）主體結構初期支護鋼架施工環節，以實際情況為準，劃分為多個節段，有序施工。（3）適當調整鎖腳小導管的距離，基本要求在于下臺階可維持穩定的狀態。（4）每步臺階施工中，單次開挖長度可控制在2～3m，待第三部臺階開挖工作落實到位后，及時施作仰拱，以增強穩定性。（5）在右部導洞開挖時，應滯后于左部導洞，要求距離達到20m或視實際情況適當增加。（6）加強監控量測，根據數據及時判斷洞身結構的穩定狀態，進而以合理的方式調整支護的參數，并安排合適的時間組織二次襯砌的澆筑作業。（7）上導坑①、③部的開挖施工階段，循環進尺以1榀鋼架間距為宜，即0.6m；而對于下導坑的②、④部，則以施工現場的地質條件為準，適當增加。立足于機械設備運行性能、施工隊伍工作水平等因素，在許可范圍內調整導坑開挖孔徑和臺階高度。加強鋼架間的連接，較為合適的是設置縱向連接鋼筋。（8）施工流程：首先開挖上弧形導坑，將拱部的初期支護設置到位后，再按照“預留核心土→下臺階中部→下臺階側壁”的順序依次完成各部分的開挖作業，隨后進入仰拱超前澆筑施工環節，在前述基礎上設置全斷面二次襯砌。

3.3 環形開挖留核心土法作業要點

根據開挖斷面的尺寸特點，將其劃分為上、中、下及底部，按順序依次開挖。嚴格控制核心土面積，其至少需達到整個斷面面積的1/2。考慮到機械設備高效運行的作業需求，上臺階、中臺階、下臺階各自的開挖高度分別以4.5m、4.5m、3.5m為宜。上臺階支護工作落實到位并且噴射混凝土后（要求實測值達到設計強度的70%），可以進入核心土與下臺階的開挖環節。開挖具有破壞性影響，容易威脅上臺階初期支護的穩定性，例如出現下沉與變形現象，不利于結構的整體穩定性。對此，在底部增設槽鋼托架，將該部分與鋼架連接于一體；進一步加強支護，即在鋼架底部設鎖腳錨桿，經焊接處理后使其能夠與縱向槽鋼穩定連接[2]。逐層開挖并噴射混凝土，盡快封閉圍巖，必要時設臨時仰拱，以起到加強支護的作用。

3.4 IV級圍巖段施工方案

分部開挖，下臺階滯后15m左右。具體作業流程如下：按照先上臺階、后下臺階的順序依次開挖；及時采取支護措施，初噴4cm厚的混凝土后，設置錨桿、掛網、架格柵鋼架，再復噴；而進入下臺階開挖環節時，則優先處理中槽部位，以跳槽開挖的方式完成邊墻的開挖作業，待開挖結束后，盡可能在較短的時間內施作二次襯砌[3]。IV級圍巖段襯砌斷面施工環節，按照8cm的標準預留沉降量。以設計開挖輪廓線為基準，組織開挖作業。隧道洞身部分，開挖至上臺階鋼格柵安裝地面高程，下臺階開挖至邊墻鋼格柵安裝地面高程。根據IV級圍巖的地質特點，每循環進尺的控制分兩種情況考慮，即正常段不小于100cm，加強段不小于75cm。IV級圍巖開挖平、縱面示意圖如圖2所示。

圖2 IV級圍巖開挖步序示意圖

小凈距隧道IV級圍巖開挖、支護順序說明：超前支護→上臺階開挖及初支→下臺階開挖及初支→仰拱開挖及初支→二次襯砌施工。進洞施工前落實各項準備工作，例如仰坡噴錨，以起到防護的作用，并按設計要求做好超前管棚注漿作業。按照先左洞、后右洞的順序依次施工，此過程中應確保左右洞掌子面至少錯開30m。開挖以機械設備為主，人工輔助作業，嚴禁放炮以防止破壞護拱和二襯，暗洞段由大邊墻開挖引起的襯砌支護懸空部分采用C25噴射混凝土回填密實。

4 結束語

綜上所述，偏壓隧道施工的難度較常規隧道而言明顯加大，以何種方式實現安全進洞并維持斜坡的穩定性是至關重要的內容。在金雞山隧道施工中，通過CD法及環形開挖留核心土法的綜合應用，給進洞施工創設了良好的條件，施工安全且高效，實際質量滿足要求。由此表明，該隧道所采取的進洞施工技術具有可行性，可供類似工程參考。