廖芬

粘土地質(zhì)常見(jiàn)于我國(guó)西北、西南地區(qū)，由于粘土自身承載力低、遇水極易產(chǎn)生坍塌等特點(diǎn)，因此粘土隧道往往是設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位的重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，本文就筆者參與建設(shè)的新一平浪隧道工程實(shí)例介紹粉質(zhì)粘土隧道施工技術(shù)。

1 工程實(shí)例

新一平浪隧道位于云南省楚雄州境內(nèi)，隧道處于丘陵地段，地表植被發(fā)育，地下水豐富。在隧道施工過(guò)程中揭示的地質(zhì)主要有青灰色或褐黃色的粉質(zhì)粘土，約占施工段落的70%，其余30%為泥巖夾砂巖，裂隙水發(fā)育，開(kāi)挖后極易產(chǎn)生坍塌、涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)害。隧道開(kāi)挖斷面寬度為16.3m，高度為9.6m，根據(jù)隧道斷面劃分開(kāi)挖臺(tái)階的高度，上臺(tái)階高度設(shè)置為3.0 m，預(yù)留核心土高度為1.2 m～1.5 m，中臺(tái)階高度設(shè)置為3.2 m，下臺(tái)階高度設(shè)置為3.4 m。中臺(tái)階左右作業(yè)平臺(tái)寬度設(shè)置為3.2 m～4.0 m。

“三臺(tái)階七步流水開(kāi)挖作業(yè)法”要求在隧道全斷面劃分的七個(gè)部分，以前后七個(gè)不同的位置相互錯(cuò)開(kāi)同時(shí)開(kāi)挖，然后分部支護(hù)，最后形成支護(hù)整體。我們根據(jù)新一平浪隧道的具體情況，考慮粉質(zhì)粘土地質(zhì)情況下進(jìn)行無(wú)爆破施工，對(duì)施工步驟和方法進(jìn)行了調(diào)整，很好的適應(yīng)了施工。下面重點(diǎn)介紹開(kāi)挖支護(hù)工序。

1.1 施工工序

第一步，先對(duì)上導(dǎo)坑進(jìn)行開(kāi)挖并預(yù)留核心土，為挖掘機(jī)開(kāi)挖創(chuàng)造作業(yè)空間，形成開(kāi)挖作業(yè)面之后對(duì)挖機(jī)斗進(jìn)行改裝，在挖機(jī)斗上安裝一塊長(zhǎng)1.5 m，寬0.3 m的鋼板(見(jiàn)圖1)，初期支護(hù)背后開(kāi)挖盲區(qū)采用改裝后的挖機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，開(kāi)挖工班長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮，控制開(kāi)挖進(jìn)尺及開(kāi)挖輪廓。指揮機(jī)械避免對(duì)已支護(hù)好的鋼架及噴射混凝土碰損，同時(shí)對(duì)掌子面圍巖進(jìn)行觀察、記錄。上導(dǎo)坑每循環(huán)進(jìn)尺約0.8 m～1.6 m。人工簡(jiǎn)單進(jìn)行風(fēng)鎬修整，超欠挖偏差能控制在3 cm之內(nèi)。第二步，對(duì)中臺(tái)階左側(cè)邊墻進(jìn)行開(kāi)挖。并在上臺(tái)階進(jìn)行初噴、立架作業(yè)。第三步，中臺(tái)階右側(cè)開(kāi)挖，對(duì)中臺(tái)階左側(cè)進(jìn)行初噴及立架作業(yè)，上臺(tái)階進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。第四步，下臺(tái)階左側(cè)及上、中臺(tái)階的核心土開(kāi)挖，對(duì)中臺(tái)階左側(cè)進(jìn)行立架及支護(hù)作業(yè)。第五步，下臺(tái)階右側(cè)開(kāi)挖，對(duì)中臺(tái)階進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)和下臺(tái)階右側(cè)的立架作業(yè)。第六步，第三臺(tái)階右側(cè)邊墻進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖完成之后進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。第七步，仰拱開(kāi)挖支護(hù)作業(yè)。應(yīng)控制仰拱與掌子面的安全距離，現(xiàn)行的規(guī)定一般是Ⅴ級(jí)圍巖安全距離為30 m。

1.2 勞動(dòng)力配置

由于隧道內(nèi)無(wú)爆破作業(yè)，風(fēng)槍班只負(fù)責(zé)進(jìn)行超前小導(dǎo)管及錨桿的打設(shè)，配置六臺(tái)風(fēng)槍10人;支護(hù)班人員配置為立架及安裝鋼筋網(wǎng)10人，噴錨四臺(tái)，噴錨機(jī)16人，共26人;出碴班人員配置為挖機(jī)1人，裝載機(jī)1人，駕駛員4人。

1.3 作業(yè)控制要點(diǎn)

1)上臺(tái)階開(kāi)挖進(jìn)尺以1榀～2榀鋼拱架間距為宜。上臺(tái)階斷面開(kāi)挖應(yīng)預(yù)留長(zhǎng)度約2 m～3 m，寬度為2.5 m的核心土，嚴(yán)格控制拱部開(kāi)挖量。嚴(yán)禁欠挖，避免超挖。預(yù)留核心土作為支護(hù)作業(yè)平臺(tái)，在核心土與中下臺(tái)階之間的通道必須通暢，形成逃生應(yīng)急通道。2)中、下斷面開(kāi)挖應(yīng)采用先開(kāi)挖中心土(與各臺(tái)階順接)，兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)跳槽開(kāi)挖，并嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，嚴(yán)禁長(zhǎng)距離開(kāi)挖。3)掌子面距仰拱最大距離不超過(guò)30 m，仰拱距二襯最大距離不超過(guò)40 m。4)超前小導(dǎo)管作業(yè)前，應(yīng)先標(biāo)出設(shè)置線，并按設(shè)計(jì)對(duì)管位要求進(jìn)行布眼。5)鋼拱架嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求加工，加工剩料不允許焊接使用，拱頂部位不允許有接頭。法蘭盤(pán)的焊縫厚度應(yīng)大于2 cm，且焊縫飽滿，不得有砂眼。鋼拱架應(yīng)與圍巖緊密相貼，如不能緊貼時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求，用高標(biāo)號(hào)混凝土預(yù)制塊填塞頂實(shí)，其點(diǎn)數(shù)單側(cè)不得小于8個(gè)接觸點(diǎn)，以確保其整體受力。在鋼拱架、錨桿的作業(yè)(質(zhì)量及數(shù)量)等隱蔽工程驗(yàn)收合格之后及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土。6)鎖腳錨桿按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、數(shù)量，隨鋼拱架的作業(yè)及時(shí)跟進(jìn)，且要通過(guò)連接筋焊接在鋼拱架上，確實(shí)做到鎖腳作用，防止鋼拱架下沉。7)鋼筋網(wǎng)片必須先在洞外定型加工，且每片加工面積不宜小于1 m2，然后在洞內(nèi)安裝，且相互之間的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于一個(gè)網(wǎng)格。鋼筋網(wǎng)片要與鋼拱架焊接。8)系統(tǒng)錨桿的工作臺(tái)可放在上導(dǎo)坑核心土的后面，系統(tǒng)錨桿一定要使用墊板，墊板焊接在鋼拱架的腹部，以便加強(qiáng)鋼拱架的穩(wěn)定性，提高其剛度。9)仰拱開(kāi)挖后，要立即將地下滲水抽走，嚴(yán)禁地基被水浸泡，必要時(shí)可采用C25噴射混凝土及時(shí)封閉。10)初支排水管必須在富水地段，應(yīng)根據(jù)滲水位置設(shè)置。在噴射混凝土中打孔，將水引出后用半管排走。11)隧道穿越淺埋段時(shí)，應(yīng)對(duì)地表進(jìn)行預(yù)注漿。地表注漿以前，應(yīng)先在地表設(shè)置排水溝，排水固結(jié)后將地表分層夯實(shí)，且封閉地表，確保注漿效果能滿足施工安全要求。

2 注意事項(xiàng)

1)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，在粘土地質(zhì)隧道施工中，極易發(fā)生突水突泥等地質(zhì)災(zāi)害，在常規(guī)的超前探測(cè)如超前鉆孔、地質(zhì)調(diào)查等手段外，應(yīng)積極采取超前雷達(dá)地質(zhì)預(yù)報(bào)，紅外探測(cè)預(yù)報(bào)等先進(jìn)的探測(cè)工具，并嚴(yán)格按照地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告制定相應(yīng)的開(kāi)挖進(jìn)尺控制。2)沉降觀測(cè)，在新奧法隧道施工工藝誕生以來(lái)，圍巖沉降觀測(cè)是指導(dǎo)隧道施工的重要手段，特別是軟弱圍巖隧道施工中，沉降觀測(cè)信息的及時(shí)反饋能有效、快速的反映圍巖在開(kāi)挖、支護(hù)、仰拱施工工序進(jìn)行和完成之后的穩(wěn)定性變化，為下步施工帶來(lái)指導(dǎo)和參照。3)完善供、排水系統(tǒng)，由于粘土地質(zhì)遇水弱化，在墻角遭受浸泡之后極易產(chǎn)生坍塌，如不能及時(shí)對(duì)掌子面、仰拱端的積水抽排，極易產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致初期支護(hù)變形，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致襯砌凈空不足、坍塌等嚴(yán)重后果。因此在掌子面、仰拱端頭距邊墻1.5 m處設(shè)置積水井，安排專人進(jìn)行抽排水管理。4)仰拱施工時(shí)控制仰拱開(kāi)挖長(zhǎng)度，一般不宜超過(guò)5 m，開(kāi)挖后應(yīng)立即與邊墻的初期支護(hù)閉合成環(huán)，及時(shí)施作仰拱和仰拱填充混凝土，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間暴露不閉合。如掌子面發(fā)生地質(zhì)突變或出現(xiàn)涌水、坍塌等險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)立即停止掌子面掘進(jìn)，中臺(tái)階和下臺(tái)階施作臨時(shí)仰拱，在距下臺(tái)階2 m處施作2 m～4 m長(zhǎng)仰拱。5)完善救生管、應(yīng)急救援設(shè)施和隧道內(nèi)的通訊設(shè)施，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，可迅速啟動(dòng)應(yīng)急方案，將事故損失降到最低。

3 取得成果

通過(guò)合理組織，專業(yè)化、機(jī)械化配置，科學(xué)的施工組織，在2008年1月～2010年4月，長(zhǎng)達(dá)1 800 km的V級(jí)圍巖、265 m的Ⅳ級(jí)圍巖的段落施工過(guò)程中，在要求工期內(nèi)順利完成施工任務(wù)，未發(fā)生一起安全事故，特別是在穿越隧頂馬槽水庫(kù)段落時(shí)，在埋深不到10 m、存在嚴(yán)重偏壓170 m地段時(shí)，通過(guò)控制開(kāi)挖進(jìn)尺、及時(shí)閉合支護(hù)等手段，安全順利的通過(guò)該段落。

嚴(yán)格的過(guò)程控制，從開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌等環(huán)節(jié)加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控，特別是對(duì)襯砌背后防排水施工環(huán)節(jié)的監(jiān)控，減少了質(zhì)量隱患并發(fā)。

在粉質(zhì)粘土地質(zhì)段落的施工中，采用無(wú)爆破機(jī)械開(kāi)挖，取得月進(jìn)度達(dá)到90 m的成績(jī)。相對(duì)于同等圍巖條件下采用雙側(cè)壁開(kāi)挖施工工藝，不僅在工藝上規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，而且在項(xiàng)目效益方面節(jié)約火工品費(fèi)用約30萬(wàn)元，節(jié)約人工費(fèi)用20萬(wàn)元，由于段落的開(kāi)挖基本上能實(shí)現(xiàn)“零超挖”，降低了項(xiàng)目的成本。

4 建議

在粘土地質(zhì)及黃土地質(zhì)隧道施工中，如何更好的發(fā)揮工藝的先進(jìn)性和更好的提高機(jī)械的使用效率，對(duì)于人員配置的專業(yè)化要求更高，因此在選用機(jī)械和錄用作業(yè)人員時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)人員定期組織專業(yè)技能培訓(xùn)，特別是開(kāi)挖和支護(hù)作業(yè)，提高人員的技能，不僅體現(xiàn)在安全效益上，同時(shí)能縮短工序循環(huán)所需時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

本文就粘土地質(zhì)隧道施工工藝進(jìn)行介紹，希望能對(duì)相類似的隧道施工起到借鑒，在推廣隧道施工《三臺(tái)階七步流水作業(yè)工法》中，為施工單位在選擇施工工藝時(shí)具體延伸。

［1］ 李 勇，孫 鋒.三臺(tái)階法在高速鐵路山嶺隧道淺埋段中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2010，36(4):330-331.