蘆霞隧道進(jìn)口淺埋段施工方案研究

莫 菲

臺(tái)山公用事業(yè)集團(tuán)有限公司 廣東 江門 529200

1 工程概況

蘆霞隧道位于臺(tái)山至開平快速路及龍山支線工程起訖樁號(hào)K13+856～K14+051，全長(zhǎng)為195m，為雙聯(lián)拱暗挖，進(jìn)出口洞門均采用削竹式洞門。其中隧道明洞段長(zhǎng)40m，暗洞長(zhǎng)度155m，設(shè)計(jì)速度為80 km/h。隧道出入口為端墻型，入口設(shè)計(jì)標(biāo)高20.510m，淺埋段深2～6m，長(zhǎng)17m，出口設(shè)計(jì)標(biāo)高20.809m，淺埋深1～7m，長(zhǎng)16m，出入口為削竹型，隧道最大埋藏深度為43m，隧道的縱坡為人字坡，隧道圍巖主要為強(qiáng)~中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極破碎，圍巖分級(jí)為Ⅴ級(jí)。

2 總體施工方案

根據(jù)該隧道開挖斷面尺寸、地質(zhì)情況、工程數(shù)量及工期要求，確定隧道總體施工方案為：以中導(dǎo)洞為主攻方向，由隧道出口側(cè)向隧道進(jìn)口側(cè)開挖，確保中導(dǎo)洞先貫通，兩側(cè)導(dǎo)洞為輔助施工方向，中導(dǎo)洞貫通后，由隧道出口側(cè)向隧道進(jìn)口側(cè)澆筑中隔墻，待隧道出口段中隔墻砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及中隔墻頂部及側(cè)邊回填密實(shí)后，隧道由出口側(cè)向隧道進(jìn)口側(cè)進(jìn)行隧道主洞施工。

3 詳細(xì)施工方案及注意要點(diǎn)

3.1 超前預(yù)報(bào)

（1）超前預(yù)報(bào)主要是針對(duì)掌子面進(jìn)行，預(yù)測(cè)掌子面前方圍巖情況，把隧道施工可能出現(xiàn)的地質(zhì)安全隱患問(wèn)題提前預(yù)測(cè)出來(lái)，提前編制出應(yīng)對(duì)方案及處理措施，把應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)施工的影響降低到最小。

（2）超前預(yù)報(bào)操作方式

本工程超前預(yù)報(bào)采取掌子面預(yù)報(bào)與地表空間預(yù)報(bào)相結(jié)合，長(zhǎng)期超前預(yù)報(bào)與短期超前結(jié)合綜合預(yù)報(bào)措施，掌子面超前預(yù)報(bào)為主地表空間預(yù)報(bào)為輔，互補(bǔ)互充。掌子面超前預(yù)報(bào)采用。

（3）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)內(nèi)容

不良地質(zhì)預(yù)報(bào)及災(zāi)害地質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)施工掘進(jìn)面前方一定范圍內(nèi)有無(wú)突水、突泥、塌方等災(zāi)害地質(zhì)，并查明范圍、規(guī)模、性質(zhì)等，提出施工措施意見。

水文地質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)洞內(nèi)含水構(gòu)造的位置、規(guī)模及其性質(zhì)，并評(píng)價(jià)施工開挖對(duì)環(huán)境水文地質(zhì)的影響。

3.2 洞口段施工

洞口土石方及明洞路塹開挖前，先清除邊、仰坡上的浮土、危石，做好邊、仰坡的截排水天溝，將地表水、邊仰坡積水引離洞口，以防沖刷造成邊、仰坡失穩(wěn)，確保施工安全。土石方先外后內(nèi)自上而下開挖，土方和強(qiáng)風(fēng)化巖采用反鏟挖掘機(jī)挖裝，石方采用淺孔臺(tái)階鉆爆法開挖。邊仰坡開挖后及時(shí)進(jìn)行錨噴防護(hù)。

中導(dǎo)洞開挖進(jìn)洞前，明洞段臨時(shí)開挖寬度為9.8m，仰坡按設(shè)計(jì)開挖，兩側(cè)按1:1的坡度開挖，兩側(cè)臨時(shí)噴5cm厚C25砼封閉。

明洞在隧道開挖約20m，澆筑仰拱、邊墻基礎(chǔ)及中隔墻砼后，內(nèi)模采用定制鋼模板，外模采用酚醛模板澆筑。明洞采用φ48鋼管搭腳手架，排距50cm，豎向間距70cm，剪刀撐斜杠與地面夾角為45°，剪刀撐跨度不大于4跨。當(dāng)明洞襯砌砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按圖紙要求做好外貼式防水層及排水設(shè)施，然后進(jìn)行回填。明洞回填土石分層夯實(shí)，每層回填夯實(shí)厚度不大于30cm，兩側(cè)回填頂面高差不大于50cm，兩側(cè)對(duì)稱回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并做好洞頂粘土隔水層及截排水設(shè)施[1]。

3.3 洞身施工方案

3.3.1 中導(dǎo)洞（中隔墻）施工

（1）施工程序

中導(dǎo)洞由出洞口的方向開挖。在中導(dǎo)洞開挖及初支結(jié)束之后，展開中隔墻混凝土澆筑工作，中隔墻混凝土澆筑工作從隧道出口側(cè)向隧道進(jìn)口方向進(jìn)行，中隔墻與中導(dǎo)洞之間的左側(cè)間隙回填，在中隔墻混凝土施工之后，繼續(xù)進(jìn)行。中間隔板拱下的空洞用灌漿加固。

（2）中導(dǎo)洞開挖及初支

1)蘆霞隧道為V類圍巖，在施工前，采用φ50導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，主要采用機(jī)械掘進(jìn)，遇到堅(jiān)硬巖層，則采用局部爆破，每次掘進(jìn)0.5-1.0m，初期支護(hù)采用錨桿、網(wǎng)片、噴射和鋼拱架等組合支護(hù)，并在施工過(guò)程中適時(shí)進(jìn)行支護(hù)。在不同的施工條件下，可選擇全斷面或分上下臺(tái)階兩種方式進(jìn)行。開挖留出5cm的變形。

2)在中導(dǎo)洞開挖過(guò)程中的渣土，通過(guò)無(wú)軌道運(yùn)輸，用3m3的裝載機(jī)或挖掘機(jī)將渣土裝入，用20t的自卸車運(yùn)到渣土場(chǎng)。因該隧道很短，只有155m，而且周圍巖層條件不好，故不設(shè)回行線，直接將傾卸車倒進(jìn)洞口。

3)當(dāng)隧道開挖時(shí)，在對(duì)隧道進(jìn)行動(dòng)力設(shè)計(jì)時(shí)，考慮隧道周圍巖層條件，將隧道內(nèi)的工字鋼放在隧道內(nèi)壁的埋入鋼板上，隧道內(nèi)的工字鋼間距應(yīng)與隧道內(nèi)壁的預(yù)制塊相同，隧道內(nèi)的工字鋼間距應(yīng)與隧道內(nèi)壁的預(yù)制塊相同，隧道內(nèi)的預(yù)制塊也應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整隧道內(nèi)預(yù)制塊的間距。

中導(dǎo)洞進(jìn)洞口仰坡按照設(shè)計(jì)布置C22@1.2m×1.2m，L=3.5m錨桿，外露10cm，并掛φ8@20cm×20cm鋼筋網(wǎng)，噴10cm厚C25混凝土。左右兩側(cè)臨時(shí)邊坡坡比為1:1，支護(hù)形式視開挖后實(shí)際情況而定。

中導(dǎo)洞進(jìn)洞前采用一榀I18內(nèi)徑比開挖線大18cm的鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)，在鋼拱架頂部120°范圍打設(shè)L=4.5m@40cm超前小導(dǎo)管支護(hù)，外插角12°；鋼拱架拱頂120°范圍以下打設(shè)L=4m@50cm砂漿錨桿加固，末端與鋼拱架焊接。中導(dǎo)洞口加強(qiáng)支護(hù)完成后開始進(jìn)洞，進(jìn)洞后嚴(yán)格按照中導(dǎo)洞設(shè)計(jì)圖紙施工。隧道出口明洞段開挖立面圖及縱剖面圖見下

（3）中隔墻澆筑

1)中導(dǎo)洞貫通后，從洞口側(cè)向洞口方向澆注中隔墻。對(duì)中隔墻的鋼筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)綁扎，對(duì)中隔墻進(jìn)行自選鋼模的施工，對(duì)中隔板的施工采用木模的施工方法。在Ⅴ級(jí)圍巖段的底部，用φ50小導(dǎo)管進(jìn)行注漿對(duì)地基進(jìn)行加固，將注漿小導(dǎo)管以3.5m的方式埋入基底，預(yù)留0.5 m的埋入中墻，在注漿24小時(shí)后，再澆筑中隔墻。所有的混凝土都是由中心攪拌，由8m3的混凝土罐車運(yùn)送到工作面，由泵送到料倉(cāng)中[2]。

2)用裝載機(jī)拉運(yùn)的鋼筋運(yùn)輸車，總重量為10t。自制的鋼模板自重43t，模板上裝有滑輪，用裝載機(jī)拖拽，模板初步到位后，人工用手拉車把模板調(diào)整到合適的位置，模板上的鋼筋通過(guò)管道對(duì)拉，再加上鋼管和方木的支撐來(lái)加強(qiáng)模板的強(qiáng)度。

3)確定鋼模位置并加強(qiáng)后，澆注混凝土。在混凝土澆注之前，在中間隔層的排水管道和鋼板都要預(yù)先埋設(shè)。

（4）中隔墻與中導(dǎo)洞間隙回填

1)在中間隔板混凝土澆筑完成后，對(duì)中間隔板和中間導(dǎo)洞處的右邊空隙進(jìn)行了回填。

2)在右通道開挖之前，在中間通道之間的上下兩個(gè)空隙處，按照50 cm的間距，在中間通道的澆筑過(guò)程中，按照中間通道的施工順序，進(jìn)行回填。將碎石層用人工運(yùn)送到洞中回填并夯實(shí)，再用8m3的混凝土罐車將其運(yùn)到工作面附近，用混凝土輸送泵泵入料倉(cāng)，再用人工將料倉(cāng)平。

3.3.2 主洞施工

主洞在隧道出口段中隔墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，回填密實(shí)后進(jìn)行施工，然后從隧道出口側(cè)向入口側(cè)單向開挖，先進(jìn)行右洞的建設(shè)，然后再進(jìn)行左洞的建設(shè)。蘆霞隧道全部為V類圍巖，在進(jìn)入洞口25 m處，在洞口周圍布置了φ50細(xì)管進(jìn)行超前支護(hù)。采取三個(gè)導(dǎo)洞的方式，首先是中間的導(dǎo)洞和中間的隔墻，然后是左右兩側(cè)的導(dǎo)洞，在主洞的上部，用核心法進(jìn)行挖掘，核心土的長(zhǎng)度不能大于5m，使用φ50細(xì)管進(jìn)行超前支護(hù)，在洞口部分，主要是用手用風(fēng)鎬進(jìn)行挖掘，每循環(huán)進(jìn)行0.5m，用3t的裝載機(jī)進(jìn)行裝填，用20t的自卸車進(jìn)行運(yùn)往渣場(chǎng)，每循環(huán)結(jié)束之后，都要用C25混凝土來(lái)進(jìn)行封堵，以保證挖掘過(guò)程中的掌子面的安全和穩(wěn)定性。在基坑施工過(guò)程中，采用錨桿、網(wǎng)片、噴砂和工字鋼支架等組合支護(hù)。上、中臺(tái)階每循環(huán)的掘進(jìn)應(yīng)超過(guò)1個(gè)鋼架間隔，每循環(huán)的掘進(jìn)不應(yīng)超過(guò)6m，并在仰拱處完成了鋼架鎖腳錨。挖方留出15cm的變形。V類圍巖的施工過(guò)程如圖1所示。

圖1 Ⅴ級(jí)圍巖開挖工序橫剖圖

3.3.3 側(cè)導(dǎo)洞開挖

側(cè)向隧道采用上、下梯段的方式進(jìn)行，施工工藝與中間隧道相同。由于邊巷道巖體斷面很小，所以采用運(yùn)輸機(jī)械將邊巷道巖體的石碴倒運(yùn)到洞口。在圍巖條件較好的情況下，可先進(jìn)行上、下兩個(gè)洞口的開挖，然后在下兩個(gè)洞口同時(shí)進(jìn)行。

對(duì)中間、兩側(cè)導(dǎo)洞的施工地質(zhì)要做好詳細(xì)的資料，以便對(duì)主洞的施工進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)。

3.3.4 中隔墻施工

（1）中隔墻基礎(chǔ)加固

1)在中隔墻的地基上，用φ50細(xì)管注漿，細(xì)管的間距為80*50cm（縱距為50cm），用輕質(zhì)潛孔鉆機(jī)在中隔墻打眼，孔深為3.5m，放入鋼花管后進(jìn)行灌漿，鋼花管根部留出0.5m的深度，埋在中隔墻的混凝土內(nèi)。2)中間隔墻的模架采用自建的鋼模，由生產(chǎn)廠家訂制后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，混凝土的泵送量為9m，混凝土的灌注周期為1個(gè)月。3)在地基的兩邊，及時(shí)進(jìn)行土石的回填。

（2）中隔墻墻身

1)用3.5 mΦ22藥卷錨在中導(dǎo)隧道拱形部分進(jìn)行徑向支撐，錨固部分露出50 cm至墻體頂部，以提高墻體的抗側(cè)翻性能；為了控制中隔墻的沉陷，采用了在基坑底部鉆孔注漿的方法。在澆注墻體之前，對(duì)拱部的錨桿進(jìn)行拉直。

2)用泵送法澆筑的混凝土，一個(gè)循環(huán)9m。在模板安裝過(guò)程中，在正洞的頂面留出了一個(gè)腳踏板，在腳踏板上預(yù)埋了一個(gè)腳踏板[3]。

3)首先挖出右正洞，然后在中間隔墻的左邊預(yù)先設(shè)置橫撐，以避免橫撐作用于墻壁上的橫向作用力。中間隔墻的臨時(shí)支護(hù)是由回填碎石和混凝土組成的。請(qǐng)參閱下面的圖2。

圖2 中隔墻臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)圖

3.3.5 正洞施工

主洞在中隔墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，首先進(jìn)行右洞和左洞的施工。

蘆霞隧道全部為V類圍巖，V類圍巖部分采用梯級(jí)留芯的方法進(jìn)行開挖，首先在階梯上設(shè)置一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)洞，然后再進(jìn)行芯狀土的開挖，環(huán)狀導(dǎo)洞采用φ50細(xì)管進(jìn)行超前支護(hù)，主要采用機(jī)械開挖，每個(gè)循環(huán)進(jìn)0.5m，裝載機(jī)和反鏟配合20 t自卸車進(jìn)行排渣，初期支護(hù)采用錨桿、網(wǎng)片、噴錨和工字鋼框架等組合。為保證支護(hù)工程的安全進(jìn)行，支護(hù)的支護(hù)間距應(yīng)控制在5m以內(nèi)。

3.4 不良地質(zhì)地段的施工處置措施和預(yù)案

1、加大對(duì)塌方部位的監(jiān)測(cè)力度。在對(duì)塌陷進(jìn)行治理之前，必須對(duì)塌陷的范圍、形態(tài)、塌陷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查，找出其產(chǎn)生的原因及塌陷的種類，從而制定治理方案。

2、當(dāng)隧道發(fā)生坍塌時(shí)，必須對(duì)鄰近坍塌區(qū)域的未坍塌區(qū)域進(jìn)行加固，以防止坍塌范圍擴(kuò)大后，才能對(duì)坍塌區(qū)域進(jìn)行治理。

3、坑道坍塌時(shí)，模板襯砌的后部和坑道的洞壁要有牢固的支撐點(diǎn)，并應(yīng)在下面的條件下進(jìn)行。

（1）洞內(nèi)巖石類塌方處理預(yù)案

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)和分析，隧道巖體崩塌的范圍一般分為中、小型，個(gè)別為特大型，一般都在500m3以下。

①中、小型塌方

針對(duì)中小規(guī)模坍塌，通過(guò)觀測(cè)坍塌孔口的穩(wěn)定程度，判斷是否需要進(jìn)行排渣，并依據(jù)坍塌孔洞的矢跨比（H/B）選擇相應(yīng)的處置方法。

當(dāng)塌腔矢跨比H/B＜0.7的時(shí)候，使用WNF法進(jìn)行處治，利用圍巖暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，一邊進(jìn)行清理一邊處理，在第一時(shí)間使用噴錨支護(hù)對(duì)未塌地層進(jìn)行加固，也就是“外層初期支護(hù)（簡(jiǎn)稱W)”，之后，沿著二次襯砌外輪廓施作鋼筋混凝土殼體，也就是“內(nèi)層初期支護(hù)（簡(jiǎn)稱N）”，與此同時(shí)，在殼體和噴錨支護(hù)之間使用鋼架將其連成整體，沿著內(nèi)層初期支護(hù)外輪廓外依次設(shè)置防水層、1m厚護(hù)拱及1m以上的緩沖層，也就是“防護(hù)層（簡(jiǎn)稱F）”。

在塌腔矢跨比H/B＞0.7的時(shí)候，使用WF法進(jìn)行處治，利用圍巖暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，一邊進(jìn)行清渣一邊進(jìn)行處理，在第一時(shí)間使用噴錨支護(hù)來(lái)對(duì)未塌地層進(jìn)行加固，也就是“外層初期支護(hù)（簡(jiǎn)稱W)”，之后，沿著二次襯砌外輪廓施作防水層、1m厚護(hù)拱及1m以上的緩沖層，也就是“防護(hù)層（簡(jiǎn)稱F）”。

②大型塌方

對(duì)于較大范圍的崩塌，通常不能采用“除渣”的方法，而應(yīng)采用“灌漿+管棚”的整體加固方法。先設(shè)止?jié){墻，再回填注漿，回填后再做管棚，管棚支護(hù)采取短進(jìn)尺分段施工[4]。

③“冒頂”塌方

首先要對(duì)地表塌方洞口進(jìn)行處理，在周圍設(shè)置截、排水溝，并使用噴錨支護(hù)，以地表穩(wěn)定情況為依據(jù)，確定是否采用地表注漿加固，洞內(nèi)塌方處治方案可以參照大型塌方進(jìn)行處理，待洞內(nèi)處治完畢后，對(duì)地表塌方口進(jìn)行回填加固，通常使用粘性土回填，回填后高出地表0.5-1m。

（2）洞內(nèi)土質(zhì)類塌方處理預(yù)案

在土體崩塌區(qū)之外，未崩塌區(qū)的穩(wěn)定性較差，崩塌量往往很大，往往是特大的崩塌。

對(duì)于土體崩塌，不能再進(jìn)行排渣處理，而應(yīng)采用“灌漿+管棚”的整體處理方法，并在管棚完成后進(jìn)行灌漿處理。

4、暗挖進(jìn)洞，出現(xiàn)洞口坍塌，應(yīng)改為明洞進(jìn)洞方式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了蘆霞隧道進(jìn)口淺埋段的施工方案。該方案在工程實(shí)施中，有效對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施起到了指導(dǎo)性作用，確保了項(xiàng)目高質(zhì)量實(shí)施，希望能夠?yàn)榻窈箢愃乒こ烫峁﹨⒖肌?/p>