黨紅章

1 工程概況

鷓鴣山隧道位于四川省理縣境內(nèi)，西距成都約300 km。隧道地處川西高原東北部的邙崍山脈，海拔3 500 m～4 200 m，山頂9月至次年4月積雪不化，為高原高寒隧道。隧道全長(zhǎng)4 448 m (K0+192～K4+630)，雙車道，計(jì)算行車速度40 km/h，開挖斷面92 m2～110 m2，為山嶺崇丘區(qū)二級(jí)公路。鷓鴣山隧道地質(zhì)條件十分復(fù)雜，處于變質(zhì)巖地區(qū)，以千枚巖、炭質(zhì)千枚巖、炭質(zhì)板巖、板巖為主，受米亞羅斷層、三家寨倒轉(zhuǎn)背斜、新生溝倒轉(zhuǎn)向斜等強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造影響，隧道內(nèi)圍巖倒轉(zhuǎn)、扭曲嚴(yán)重，次生斷層重疊出現(xiàn)，地下水豐富。

2 正臺(tái)階法施工

2.1 支護(hù)參數(shù)

炭質(zhì)千枚巖地段一般都為Ⅱ類圍巖，支護(hù)參數(shù):拱部設(shè)φ42超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)3.5 m，環(huán)向間距0.4 m，小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度不小于1.5 m;14 cm厚格柵鋼架1榀/m;拱部φ25中空注漿錨桿，邊墻φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)均為3.5 m，間距1.0 m(縱向)×0.8 m(環(huán)向)，梅花形布置;φ8(縱向)×φ10(環(huán)向)鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20 cm×20 cm;噴C20混凝土20 cm，預(yù)留變形量為100 mm。

2.2 施工工藝

施工方案的選擇遵循“安全可靠、方便快捷”的原則。正臺(tái)階法布置見圖1。A部按“超前小導(dǎo)管→開挖→初噴→格柵→鋼筋網(wǎng)→系統(tǒng)錨桿→復(fù)噴→出碴”的順序施工，開挖循環(huán)進(jìn)尺1.0 m～1.5 m。B部滯后A部3 m～5 m(即A臺(tái)階長(zhǎng)度3 m～5 m)，其右側(cè)滯后左側(cè)4 m～6 m，防止掉拱。B部和A部同時(shí)鉆孔爆破，始終保持與A部的距離。C部左右側(cè)錯(cuò)開15m～25m施工，和A，B部互不干擾，可獨(dú)立施工，施工完畢后立即施作仰拱。

2.3 施工要點(diǎn)

A臺(tái)階的長(zhǎng)度為3 m～5 m，不能過長(zhǎng)，避免增加出碴難度，也不能過短，防止A，B接合部片幫;B部必須左右側(cè)交替，防止掉拱，另外與A部同時(shí)爆破，減少工序轉(zhuǎn)換，提高效率。

2.4 問題解析

1 )初期支護(hù)開裂。A，B部采用這種方法施工突出問題就是格柵鋼架扭曲變形，噴混凝土開裂、掉塊，在距離開挖面1倍～1.5倍洞徑時(shí)變形加大，初期支護(hù)迅速開裂，不得不采取補(bǔ)強(qiáng)措施。初支開裂情況見圖2。噴層開裂以環(huán)向?yàn)橹?，裂縫寬度在0.5 mm～3 mm之間，格柵鋼架扭曲變形，凸出最大15 cm。從圖2中可以看出格柵鋼架在錨桿部位沒有凸出，說明錨桿在抑制變形方面有明顯的作用。監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)也表明初期支護(hù)變形非常大，在開挖后第5天(每天開挖2 m，5 d開挖10 m接近1倍洞徑)開始，變形速率加大，最大每天達(dá)到56 mm，第11天的累計(jì)變形達(dá)156 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)留變形量100 mm，在第12天采取架立Ⅰ18工字鋼護(hù)拱等補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施后變形逐漸穩(wěn)定。2)工藝操作困難，機(jī)械利用效率較低。353E三臂鑿巖臺(tái)車臂長(zhǎng)，掌子面作業(yè)空間小，無(wú)法利用臺(tái)車施作錨桿;打設(shè)錨桿時(shí)，圍巖在振動(dòng)作用下大量脫落，造成噴混凝土厚度平均增加15 cm以上;每次爆破上臺(tái)階(A部)的碴不能全部拋擲到中臺(tái)階，增加大量人工清碴的時(shí)間; A，B部加起來的高度為5.5 m，不能很好滿足裝載機(jī)配合自卸汽車出碴的高度，裝碴困難。

3 優(yōu)化臺(tái)階法

3.1 確定支護(hù)參數(shù)

初期支護(hù)開裂變形首先是初期支護(hù)強(qiáng)度不夠，經(jīng)過參建各方的共同探討將格柵鋼架改為Ⅰ18的工字鋼架，間距調(diào)整到50 cm，噴混凝土25 cm;超前小導(dǎo)管和鋼筋網(wǎng)片參數(shù)不變，預(yù)留變形量為150 mm。

3.2 優(yōu)化施工工藝

對(duì)臺(tái)階法進(jìn)行了優(yōu)化，如圖3所示為優(yōu)化臺(tái)階法施工示意圖，其特點(diǎn)是:A部高度相對(duì)較高，增大A部拱腳的作業(yè)空間; B部中間凹進(jìn)，與A部距離保持2 m左右，便于A部翻碴;B部高度適當(dāng)降低，避免B部片幫;A，B部高度加起來6.1 m，滿足大型機(jī)械裝運(yùn)出碴的需求。另外B部中間凹進(jìn)方便了353E鑿巖臺(tái)車的施工，也減少了爆破對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)。相對(duì)于普遍采用的臺(tái)階法預(yù)留核心土環(huán)形開挖，本法適用于大型機(jī)械化施工，有更大

A部按“超前小導(dǎo)管→開挖→初噴→工字鋼架→系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴→出碴→系統(tǒng)錨桿”的順序施工，開挖循環(huán)進(jìn)尺1.0 m～1.5 m。

B部凹進(jìn)1 m～3 m，使A部臺(tái)階最短部分應(yīng)保證2 m長(zhǎng)。B部右側(cè)滯后左側(cè)4 m～6 m，防止掉拱。B部和A部同時(shí)鉆孔爆破，始終保持與A部的距離，A，B部爆破的碴拋擲在B部凹進(jìn)的部分。

C部左右側(cè)錯(cuò)開15 m～25 m施工，和A，B部互不干擾，可獨(dú)立施工，施工完畢后立即施作仰拱。

4 主要施工設(shè)備的選擇

開挖主要采用鉆爆法，考慮項(xiàng)目位于高原區(qū)，為降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，投入2臺(tái)瑞典353E三臂鑿巖臺(tái)車鉆孔，2臺(tái)日本PC200挖掘機(jī)，柳州ZLC50C裝載機(jī)4臺(tái)，長(zhǎng)春XC3260自卸汽車10臺(tái)，實(shí)現(xiàn)挖、裝、運(yùn)全機(jī)械化作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

1 )對(duì)于軟弱圍巖的山嶺隧道，一般采取臺(tái)階法預(yù)留核心土的開挖方法，為提高大型機(jī)械利用率，尤其是鑿巖臺(tái)車在軟巖中的應(yīng)用，本文提出了優(yōu)化的臺(tái)階法，供讀者參考。2)錨桿在軟弱圍巖中的作用非常明顯，本文通過實(shí)踐和監(jiān)測(cè)印證了這一觀點(diǎn)。3)炭質(zhì)千枚巖變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，很難達(dá)到完全意義的穩(wěn)定，二次襯砌應(yīng)及早施作。

［1］ 交通部重慶公路科學(xué)研究所.公路隧道施工［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］ JTJ 042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.