特殊圍巖隧道斷裂帶處理施工技術研究

杜博文

（中鐵六局集團有限公司長沙路橋分公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

貴州金沙經仁懷至桐梓高速公路八標段，起訖樁號為K100+780—K104+300，全長3.52km，合同造價4.48 億元。本標段地處位于貴州省中部，地殼處于強烈上升階段，以侵蝕地形為主。這一地段的地形是起伏很大，有眾多低山丘陵，大多數的山坡也是險峻的，但是山頂的地形是渾圓的，自然破碎一般25°~45°，相對高度150~500m，河谷多呈“V”型，躍水現象普遍。其中，新田灣隧道K101+100—K102+240 段該段地形平緩，地勢相對平緩，隧道圍巖主要為奧陶系下統湄潭組（0.1m）中風化頁巖，巖石的質地是很松軟的，很容易遭受結構的影響，導致巖體破碎，巖體的整體完整性比較差，大多數都是分散開來的，圍繞巖石周圍的側壁，其自身的穩定能力是很差的，拱頂易出現掉塊現象，多以雨淋狀滲水為主，局部可能出現線流現象。故在本工程施工過程中，結合項目的實際及有限資源，不斷研究并改進施工工藝、工裝，擬進行如下研究。

1 施工流程

隧道Ⅲ級圍巖施工地區主要采用的就是從整體的角度去進行的開挖，運用全斷面的方式來施工的，在實際施工的時候，還配有多功能的臺架，配有這個臺架的作用配合風鉆鉆孔的工作，讓鉆孔的工作可以完成地更好，在實際施工中，可以利用非電毫秒雷管、二號巖石乳化炸藥光面等進行山體的爆破，做一次就可以完成所需要的效果。

隧道在Ⅳ級圍巖施工地區主要采用了臺階法施工的方式，在上臺階主要運用了多種功能的臺架進行配合施工，為風鉆的打眼工作奠定基礎，下臺階主要運用風鉆鉆眼，同時開展光面開挖爆破。在爆破完工后，會有爆開的地方，也會有沒有爆開的地方，會出現上斷面和下斷面，對于上斷面要使用挖掘機進行操作，對爆開的碎渣扒開，下斷面要利用挖掘中來協助，把碎渣裝上車，再由自卸式車輛裝運。在隧洞施工后及時進行由錨、噴、網等組合的支護，在下方的0.5m 斷面處進行仰拱施工緊跟。

隧道在Ⅴ級圍巖地段主要采用的是環形施工的方法，目的就是要讓施工的人員能夠達到一定的高度。在施工的最高處進行人工的打眼，同時使用了光面開挖爆破技術，規定每次循環施工的長度不可以大于兩榀鋼架。當實施爆破工程后，對于上層面的碎渣可以使用鏟斗機械來施工，把碎渣扒到一起，對于下斷面的則可以采用鏟斗機和側翻式機械裝碴，來完成自卸型汽車裝卸。在隧洞施工后，及時施做由錨、噴、網等組合的支護，在對下斷面進行開挖后，根據需要技術條件進行仰拱施工。

隧道主要施工方法及工藝如下。

隧道支護可以在洞口的進出口處的V 級圍巖淺埋地區布置出φ108 大管棚，而在其他區域則使用的材料是不一樣的，在施工中，還要不斷優化全環式鋼梁；在Ⅳ級圍巖拱墻的地方要架設鋼梁，來提高其穩固性，在最高的拱部要進行錨索強化支撐；Ⅲ級巷道圍巖起拱線上，打設φ20 藥卷錨索。二次模筑襯砌用使用的是12m 的模筑襯砌臺車，并根據巷道圍巖等級確定了隧道安全間距。

隧道施工配備地質鉆機+濕噴機+錨桿鉆機+仰拱棧橋+開挖臺車+防水板臺車+液壓二襯臺車+HBT60 型拖泵（車載式混凝土輸送泵備用）+噴淋養護臺車+裝、運碴機械+邊溝臺車+三軸式混凝土路面整平機。

2 施工測量方案

2.1 洞外控制測量

在洞外控制測量這一過程開始的時候，要立刻組織相關的人員對這一實施路段進行系統地控制，進行數據的復測，測量標準嚴格執行金仁桐高速兩階段設計文件及三級導線、三等水準規范要求；在隧洞進出口的地方增設一些控制的點，并與大的地面測控網絡聯測，來提升工程的準確度，滿足工程設計精度需要；對于洞口設置的控制點，要能夠在同一個高度能夠看到，能互相通視，穩定而不移動，在進入洞中后，還能和新挖的洞口能夠相通。要在每個孔洞內布置兩個高精度水準點。對于水準點的布置要進行結構的牢固、透明度好、施工簡單、易于保護以及高度合理的處所。

2.2 洞內控制測量

洞內平面控制測量如下。

（1）進洞：可以運用離洞口比較近的優勢，利用可視度高的導線來進行連接，如點SD1，在其后視的三角網內可以選擇其他的兩個導線，利用這兩根導線計算出SD1 到洞口導線點的角度，在測量計算的時候，要多次進行計算和測量，之后在選取平均值，來作為SD1 距離洞口導線點的方位角。

（2）主網布設：這一主要使用的就是交叉導線為基礎，設計的導線邊長為200~400m，在實施的時候，要嚴格按照設計的圖形來進行，有事先設計好的交叉導線主控網示意圖。在隧道中布置多個點，還要有一定的名字，如：Z1、Z2、Zn，在隧道的另一側也設置多個點，命名為B1、B2、Bn，最終的計算結果要以它們數據的差來確定。

2.3 洞內高程控制測量

洞內高程控制測量要選用正確的點，主要的作用就是要利用平面控制點來作為主要控制的點，發揮其自身的作用，在遇到特殊情況的時候，要更加需要謹慎處理，進行加密的處理，進行加密的控制點的精度，并不會降低高程控制范圍的準確程度。要提升水平點的精密度，就要重新進行測量，利用的工具是S 水平尺，對所需要測量的精密水平控制點，還需要第二次的測量，需要多次的檢查。

3 注意事項及測量資料管理

強化對儀器的檢修工作，同時及時做好機器的保養工作，其實保持正常運營的狀態，需要及時制定出科學的保養方案，及時送檢。

測量樁點的主要交接，需要結合雙方簽訂的合同，依據交樁表進行逐樁核對，在核對后及時進行確認，對于遺失的及時進行補樁，而在確定的時候，會有不知道名字的樁需要廢棄，要及時和相關的資料進行結合，及時進行改正。

3.1 仰拱開挖

針對土質，以及挖機可以進行挖掘施工的軟弱圍巖，可以選用人工協助挖機進行施工，針對施工的斷面出處所存在的狐巖，以及石質圍巖，開展爆破施工技術，在進行爆破時運用松動爆破技術。在整體施工中，可以一邊進行施工，一邊對控制點的高度進行檢測調整，方式超出預測高度，對圍巖來說，需要在基地高度的20cm 以上進行人工挖掘，以防止機械設備對基底的損傷，對機械設備施工有障礙的部位，可采取人工挖掘。在施工完畢后，對軟弱或土質圍巖的基底進行了地基承載能力檢測，對承載力不滿足要求的實施加固。

3.2 明洞回填

明洞回填的施工方案，在進行施工完工后，同時在保證混凝土的強度可以符合實際施工要求后，可以進行施工。需要先使用C20 混凝土的低角，然后在進行兩側的回填，可以進行回填碎石土的作業，從上而下，依據施工設計的對稱原則進行分層作業，保證回填的密度不能低于0.8，確保粒徑≤15cm，且嚴禁含有砂石、碎磚、灰砟及有機雜質，亦嚴禁使用含有膨潤力的粘土或全風化作用花崗巖。基礎施工分級夯實，通過人工配合機械完成分級夯實工作，倆側基礎施工面高度不能超過0.5m，人工夯實各個層面厚度不能超過0.25m，機器夯實各個層面厚度不能超過0.3m，一般使用手扶壓路機或蛙式打夯機進行，在實施澆筑的時候，要確保澆筑的質量，保證防水涂料不會出現損傷的情況。在明洞回填完成后，要及時進行保護，以防止雨水沖擊。

4 施工方案

4.1 施工用水

新田灣隧道出口臨建施工生產用水直接利用既有排水渠水源，左線左側約50m 范圍內有一條較大自然沖溝，該區地勢較陡，大氣降水、山泉水迅速形成地表徑流向低洼處排泄，由于附近水量貧乏，沖溝內水源局部富集，可合理運用此處的水源給隧道作為施工用水，利用這一水源來建設一座蓄水池，在洞頂的地方設置高壓水池，后期也滿足隧道施工需求；生活、生產用水也可從城市自來水管網接入。

4.2 新田灣隧道出口洞口場地排水

洞頂截水溝右側聯通至既有排洪溝排出，左側聯通至新建便道排水溝，新田灣隧道出口根據路基坡度流至兩側碎石盲溝，通過碎石盲溝銜接既有排洪溝排出。排水溝位于便道內側，尺寸寬×高（0.7m×0.75m），在臨近排洪溝（施工紅線范圍內）外側連接碎石盲溝施做三級沉淀池，數量不少于3 個，沉淀池的容積滿足停留30min 廢水量，深度約為2m，出水口應設置格柵阻隔異物，四周設置防護欄桿，防止發生意外等；沉淀雜物人工定時清理并運輸棄渣場集中回收，防止對周邊環境污染等。

4.3 混凝土攪拌

攪拌站主要運用電子自動計量體系，混凝土攪拌站，主要生產混凝土，以及噴射混凝土料。對混凝土進行攪拌，必須結合配合比的計量進行拌合，配備的設計需要滿足設計的強度，以及和易性的相關要求，在經濟條件允許的情況下，需要將計算與實際試驗相互結合，運用質量法進行設計。對于混凝土攪拌的比例，需要按照相對于的技術要求，嚴格按照相關的標準來實施。

4.4 防止襯砌開裂措施

造成二次模筑襯砌裂縫的因素相當多，最主要的原因是構件內部因外力影響而產生裂縫，如混凝土的壓縮、內部溫度的應力影響，以及初期支護約束變形、養護及模板拆除后在澆筑的過程中產生裂紋，總之，從開始進行挖掘，處理污水，支護后到模筑襯砌澆筑過程中均有可能產生裂紋的問題，因此可以采取綜合性的保護措施，防止模筑襯砌裂縫。

5 施工安全保障措施

5.1 勞動保護用品管理制度

（1）勞動保護用品是指為了保障各崗位、各工種勞動者在生產勞動過程中的生命安全和身體健康，從設備方面采取的措施。對于施工人員的安全用品有：安全帽、安全帶、防護網、電工服、絕緣鉗、絕緣鞋、救生服、防雨抗滑鞋等[1]。

（2）勞動保護用品必須購買“三證”齊全的產品，堅決杜絕假冒偽劣產品，盡可能避免因勞動保護用品強度、剛度、韌性、質量等不合格因素給安全生產帶來的隱患。

（3）建立勞動檔案和勞動保護用品發放登記臺賬，記錄勞動保護用品的發放品種、發放數量、是否短缺、領用人，切實將勞動保護用品發放到作業人員手中，保證作業工人的人身安全，杜絕勞動保護用品缺失帶來的安全傷害和安全事故。

5.2 機械設備安全保證措施

各種機器作業人員和汽車司機，應當具有作業合格證，嚴禁使用人操作與操作證不匹配的機器；嚴禁把機器給無操作證的員工使用，對機器作業人員都要設立檔案、專人負責管理，對各種機器作業人員都需要進行崗前安全教育和防范瓦斯的安全培訓后方能上崗。

作業技術人員應當根據工作機械說明書要求，需要在開展工作之前，嚴格檢測工作制度，對后續的養護工作做好計劃，做到：工作前檢驗、工作中觀察、工作后養護[2]。操作室應當保證清潔、不可以隨意堆放易燃易爆物品，不可以酒后使用機械設備，不可以帶病工作。在停放機械設備的過程中，需要選擇適當的停放位置，同時設有專門的人員進行管理。

5.3 在突發、緊急狀況下的管理方法

在進行施工進程以及安全衛生的具體規劃時，需要將天氣情況與施工場地同時納入規劃的行列，為了可以及時在惡劣天氣下做好防護措施，非正常天氣，主要是指狂風、暴雨以及大雪等惡劣天氣。在洞內進行工作時，需要對易燃易爆物品進行全方面的管理，消除火源引起的隱患。當洞內出現火源時，要使作業人員可以盡快疏散、確實采取滅火措施，以及通報、避難等初期措施。在山洞內，要制定出關于突發緊急事件時的避難及其他措施的避難規劃。當發現火災時或被關在山洞中時，要制訂出可以使受害人和山洞內作業人員盡快解救的合理保護措施。在山洞內的適當地點，除了需要準備一定數量的便攜式照明用具、呼吸等防護器材以外，還需要提供一定數量的避難梯、安全繩索、避難箱等避難器材，以便設備在突發異常情況時也能給作業人員有效利用。在采用行動電話等電源報警裝置時，還需要設置備用電源，這樣設備在斷電時就可以使用。為了應對緊急時間，政府部門需要對其進行定期的安全檢測，同時需要進行安全演習，并進行完備的記錄。同時還需要制定出更加完善的應急方案，制定出完善的規章制度。

6 結語

通過使用最新型的地質雷達，可以對斷裂帶進行更加超前的預報，同時不斷優化升級斷裂帶的施工方案，設計單位可以通過相互合作，以及會議探討的形式，不斷收集施工數據，結合實際的施工環境，進行相對應的施工試驗，從而保障新田灣隧道更快、更好的貫通。