張紅輝

摘要：本文以某隧道進洞施工為例，介紹了高速公路大跨度軟弱圍巖隧道淺埋段施工安全控制措施，望對類似隧道工程施工有所幫助。

關鍵詞：大跨度軟弱圍巖；淺埋；安全施工

一、工程概述

某隧道設計為雙向六車道小凈距隧道。該隧道左右線平面分別位于R-3400m，R-6600m圓曲線上；左右線隧道縱面分別為1.533/-0.708%，1.533/-0.711%雙向坡。其中左線起訖樁號為ZK7+205～ZK7+785，全長580m；右線起訖樁號為YK7+205～YK7+782，全長577m，雙洞設計線最小間距約13m，最大間距21.7m，隧道開挖最大寬度達16.61米。從現(xiàn)場看，隧道進口進洞條件差，邊仰坡的坡度陡峭。進口洞口段處于淺埋偏壓嚴重，位于第四系殘積層內(nèi)。進口段表層為含礫粉質黏土，硬塑，厚0～2.5m，下伏基巖流紋質玻屑凝灰?guī)r，強風化厚1～7.5m，下為弱風化，巖質較硬，裂隙發(fā)育，巖體破碎。地下水為基巖裂隙水，不發(fā)育。洞口淺埋段全長77m，埋深0～18m。因此，如何根據(jù)地形、圍巖地質的基本特性，確定合理、快捷的施工方法，順利穿過偏壓、淺埋、破碎段是本隧道施工的關鍵。

二、隧道施工安全分析

由于本工程隧址內(nèi)為全風化花崗巖，原巖已風化成土狀，強度低，工程性質差，受水浸潤后極易產(chǎn)生軟化、垮塌；作為洞口仰坡巖體，容易在水的沖刷下產(chǎn)生坡面變形破壞，形成淺層滑塌、松動剝落，對洞口安全不利，需要采取支護措施保證施工安全。在軟弱圍巖隧道施工過程中，可采用的施工方法一般有：噴錨構筑施工法和復合襯砌法。噴錨構筑施工法是借助新奧法原理，把巖土力學原理作為基礎，再將圍巖承載力進行合理利用，并在開挖隧道過程中最大限度地減少擾動圍巖，最后使圍巖成為支護體系的重要部分。通過用監(jiān)控量測來具體指導整個隧道工程的設計與施工。施工中，按照以下4個原則進行：①要保持圍巖穩(wěn)定性必須對其自穩(wěn)能力進行合理利用；②在支護體系方面，要把混凝土噴射和錨桿作為主要支護手段，必要時可采用鋼架作為聯(lián)合支護手段，同時應把圍巖作為支護體系的重要組成部分；③為使隧道開挖輪廓圓順，必須盡量減少開挖作業(yè)，減少圍巖擾動；④圍巖與初期支護保持基本穩(wěn)定是進行二次襯砌的前提和必要條件。

三、隧道安全施工技術

（一）地表加固措施

掛φ8鋼筋網(wǎng)一層，網(wǎng)眼間距20×20cm，和一層φ22鋼筋骨網(wǎng)，間距60×40cm，掛雙層鋼筋網(wǎng)后噴混凝土封閉地表。施設φ42注漿小導管，小導管間距1.0×1.0m，長5～8m。小導管壓注水泥-水玻璃雙液漿固結覆蓋土層，減小由于隧道施工引起的地表沉降，保障施工安全。

（二）邊、仰坡開挖

開挖前先修筑邊仰坡截水溝，清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石。凡能用十字鎬、風鎬挖動的，盡量不采用爆破方式。如遇鈣質結核土層需爆破時，最好采用弱爆破，嚴格控制藥量，運用光面爆破、預裂松動爆破技術，控制超欠挖，減少對圍巖的擾動。洞口刷坡按設計要求，先測量放樣，然后自上而下分層開挖，開挖采用人工配合挖掘機進行。每層開挖后及時施作臨時防護，進行錨噴掛網(wǎng)支護。

1、噴射砼前的準備工作

（1）受噴面的處理①清理防護巖面雜物，清除浮石及松動的巖石。②用高壓水、高壓風清除雜物，用高壓水沖洗巖面，并使巖面保持一定的濕度。

（2）設置控制噴層厚度標志

按照設計厚度在巖面上打入短鋼筋，標出刻度，做為標記。

（3）安裝錨桿及鋼筋網(wǎng)

①在巖面上確定錨桿孔位，進行鉆孔，鉆孔完畢后應將孔內(nèi)巖粉吹干凈；經(jīng)過監(jiān)理工程師檢查確認，安裝錨桿，同時在鉆孔內(nèi)灌注水泥砂漿。

②掛網(wǎng)應與原坡面保持間距，噴射砼應至少保持3～5cm間距，不能使網(wǎng)緊貼坡面；采用與錨桿端頭先綁扎固定，后焊接牢固的方法掛網(wǎng)。

（三）洞頂?shù)乇硐鲁亮繙y觀測點的埋設

（1）淺埋隧道地表沉降測點必須在隧道開挖前布設。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應布置在同一斷面里程。一般條件下，地表沉降測點縱向間距應按表2—1的要求布置。

（2）地表沉降測點橫向間距為2～5m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于Ho + B，地表有控制性建（構）筑物時.量測范圍應活當加寬。

（3）觀測點用螺紋鋼端頭刻十字絲，用混凝土固定，于開挖洞口仰坡前7天左右埋設，以使混凝土充分凝固。埋設時若為冬季，要先用土覆蓋，避免凍壞混凝土。

（四）初期支護

大跨徑、小凈距隧道的初期支護較之普通的隧道尤為重要，初期支護總的原則是隨開挖隨支護。此隧道Ⅴ級圍巖初期支護采用22a工字鋼+D25長4m中空錨桿和Φ25長5m預應力中空注漿錨桿+Φ6.5雙層鋼筋網(wǎng)+28cm厚C20噴射混凝土復合支護，側壁采用16工字鋼臨時支撐+Φ22長2m系統(tǒng)錨桿+Φ6.5單層鋼筋網(wǎng)+18cm厚C20噴射混凝土復合支護。

1、噴射混凝土：圍巖經(jīng)開挖之后立即進行噴射混凝土施工，噴射混凝土施工采用分層進行，我們將第一層噴射混凝土厚度控制在3cm左右，起到穩(wěn)定開挖圍巖的作用，為之后的拱架、鋼筋網(wǎng)施工提供保障，第二層噴射砼的施工待第一層鋼筋網(wǎng)片和拱架安裝完畢之后進行，直至噴至設計厚度。噴射混凝土由下而上順序進行，當巖面有較大凹洼時，應先填平。每臺噴錨機設專人添加速凝劑，確保了速凝劑添加均勻，既保證了初支的強度又減少了回彈量。

2、鋼支撐：鋼拱架均在加工場地試拼裝之后用裝載機運至施工現(xiàn)場。鋼拱架在拼裝時做到與初噴混凝土面相接觸，拱架施做中，主要控制鎖腳錨桿的打設。

3、錨桿支護：Ⅴ級圍巖段側壁錨桿采用Φ22長2m系統(tǒng)錨桿，主洞采用D25長4m中空錨桿（拱部）和Φ25長5m預應力中空注漿錨桿（邊墻）。普通錨桿在施工過程中，主要施工過程是：錨桿孔位放樣→鉆孔→清孔→錨桿孔驗收→錨桿加工制作→安插錨桿→安裝墊板、墊圈和螺帽→水泥砂漿灌注封孔。

4、Φ25長5m預應力中空注漿錨桿：錨桿孔位放樣→鉆孔→清孔→錨桿孔驗收→錨桿加工制作→安插錨桿→安裝墊板、墊圈和螺帽→錨桿張拉→水泥砂漿灌注封孔。

（1）注漿前采用通風或水檢查桿體、排氣管是否暢通。（2）預應力中空錨桿注漿采用水泥砂漿，砂漿強度采用M20，配合比為：1：0.42：2，即水泥100kg（2袋水泥）：水42kg：砂子200kg。（3）孔口下傾的錨桿宜從桿體進漿，孔口排氣管排氣；孔口水平或上仰的錨桿宜從孔口排氣管進漿，桿體排氣。（4）采用連續(xù)注漿的注漿泵，出口壓力須達到1.0MPa，輸送能力大于0.7m3/h。同時注意控制注漿壓力和流量，以防止注漿管爆裂。（5）注漿管應插到孔底，然后退出50～100mm開始注漿，注漿時，利用中空錨桿底部的注漿管注漿，中空桿體排氣。注漿管隨砂漿的注入緩慢勻速拔出，使孔內(nèi)填滿砂漿。（6）錨桿安裝后，在砂漿強度達到設計要求之前，不應敲擊、碰撞或牽拉錨桿。同鋼筋網(wǎng)聯(lián)結的錨桿，孔口處必須固定牢固。（7）待中空錨桿孔道流出漿液方可停止注漿。如遇塌孔或孔壁變形注漿管插不到孔底時，應對錨桿孔進行處理，使注漿管能順利插到孔底，必要時應補打錨孔。

5、鋼筋網(wǎng)支護：鋼筋類型及網(wǎng)格間距按設計要求施作。第一層鋼筋網(wǎng)根據(jù)被支護巖面的實際起伏狀鋪設，并在初噴3～5cm厚C20噴射混凝土后進行，第二層鋼筋網(wǎng)和第一層鋼筋網(wǎng)之間支撐采用焊接，保證層之間的牢固，鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼架連接筋點焊在一起，使鋼筋網(wǎng)在噴射時不晃動。

結束語

本工程通過地表加固、邊仰坡開挖、先期支護技術的應用，施工效果良好。對洞口段的收斂變形、拱頂下沉、邊坡位移、錨桿受力、鋼筋網(wǎng)應力等進行了全面的監(jiān)測，監(jiān)測結果表明：布設監(jiān)測點的斷面基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，能夠滿足設計和規(guī)范要求。

參考文獻：

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