黎勇成

摘要：高原長隧道施工的地質(zhì)環(huán)境與氣候環(huán)境特點決定了高原長隧道施工比一般隧道施工難度更大。施工中的不良地段處理、防水、通風(fēng)、排水等均需采取特殊的施工措施。本文以雪山梁隧道工程為例，分析了其采取的施工措施，望對類似工程有所幫助。

關(guān)鍵詞：高原長隧道；不良地段處理；防水；通風(fēng)

一、工程概況

雪山梁隧道隧址區(qū)位于秦嶺西端和岷山山脈北端的匯合部位，地形為強烈切割高山峽谷，雪寶頂海拔高程5588m，因受高空西風(fēng)氣流和印度西南季風(fēng)影響，具有明顯的青藏高原季風(fēng)氣候的特征。雪山梁隧道主洞為單洞對向行車隧道，設(shè)置一并行平導(dǎo)。隧道設(shè)計為二級公路；隧道設(shè)計速度：60km/h；隧道路面橫坡：雙向坡2%（直線段），超高不大于±4%；隧道內(nèi)最大縱坡：±3%；最小縱坡：±0.3%；路面設(shè)計荷載：公路-II級；隧道防水等級：一級；二次襯砌砼抗?jié)B等級不小于S8。

二、高原長隧道施工技術(shù)

（一）隧道洞口施工

由于隧址區(qū)處于高海拔地帶，冬季嚴(yán)寒氣溫低，一般在海拔3000～3400m地表殘坡積碎石土或粘性土多有凍土現(xiàn)象發(fā)生，其凍結(jié)厚度一般為0.20m～0.80m，在春暖季節(jié)易形成凍融害，發(fā)生坍滑，影響邊坡穩(wěn)定和造成路基路面翻漿沉降破壞，造成路基翻漿、路面變形開裂，有的還使防護墻破裂，主要影響隧道進出口段仰坡防護。

洞口段地形為淺埋（偏壓）地形遵循“早進洞、晚出洞”的原則，洞口開挖時盡量減少邊、仰坡的開挖，確保洞口邊坡及仰坡的穩(wěn)定。采用管棚或自進式錨桿、小導(dǎo)管超前支護的施工方案進洞。主要施工工序：洞外截水溝-施作超前支護-施作暗洞-退回完成明洞襯砌。

（1）洞口施工前應(yīng)復(fù)測洞口段橫縱地面線，若與設(shè)計不符，應(yīng)及時上報，嚴(yán)禁盲目開挖，形成高邊坡。

（2）掛口進洞前，應(yīng)加強洞口周圍和掌子面臨時邊仰坡的錨噴網(wǎng)防護，確保安全進洞。在接長明洞的洞口，明洞和明洞回填應(yīng)及時施作。

（3）隧道洞口區(qū)域所有危及洞口安全的危石、落石等必須徹底清除，同時設(shè)置好隔離柵等安全設(shè)施，以保證隧道的施工和營運安全。

（4）隧道洞口在施工前應(yīng)首先施作截、排水溝，并確保排水暢通，以減少積水對洞口的沖蝕，保障洞口施工安全。

（5）洞口段覆蓋層巨厚，施工時應(yīng)加強地表下沉量測，如有裂紋應(yīng)及時報告，并立即采取措施，防止事故發(fā)生。

（6）隧道位于震區(qū)，施工時應(yīng)注意施工安全，并應(yīng)配備專職安全員，加強對坡面穩(wěn)定的觀察、監(jiān)測。

（7）施工時應(yīng)注意避免仰坡的開挖，根據(jù)實際地形，精確放樣，超前支護緊貼地面施工。

（8）洞口淺埋（偏壓）段二次襯砌應(yīng)及時施作，二次襯砌距掌子面距離不宜大于30m。

（二）隧道洞內(nèi)不良地段的施工技術(shù)

1、巖爆地段的施工

本隧道大多數(shù)段落發(fā)生巖爆的可能性不大，僅在深埋段局部有輕微～中等巖爆可能。綜合隧道埋深條件及巖性條件分析，隧道在深埋完整灰?guī)r段中，即在K12+560～K13+220與K15+240～K16+880段發(fā)生巖爆的可能性較大。

在巖爆地段根據(jù)圍巖發(fā)生的巖爆等級，需要采用相對應(yīng)的施工措施如下表。

2、圍巖大變形

在埋深較大、地應(yīng)力較高的地段及地下水相對豐富地段，含炭鈣質(zhì)頁巖及鹽溶角礫巖段易發(fā)生一定程度的塑性擠出變形。在該類地段，采用加強超前支護及結(jié)構(gòu)加強支護。

3、斷層破碎帶施工

雪山梁隧道洞身穿越斷層，斷層及破碎接觸帶巖層擠壓揉皺強烈，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差。設(shè)計的對策措施：

（1）超前地質(zhì)預(yù)報探測斷層破碎帶巖層及地下水發(fā)育情況；

（2）應(yīng)堅持“隨挖隨支護和先噴后錨”的原則，即噴錨或鋼架支護必須緊跟開挖工作面，應(yīng)在爆破、通風(fēng)和找頂后及時對巖面進行初噴砼，盡快封閉圍巖，控制圍巖的初期變形，然后再及時施作錨桿、掛鋼筋網(wǎng)或架立鋼架，最后復(fù)噴砼達到設(shè)計厚度。在噴錨作業(yè)期間，應(yīng)有人隨時觀察圍巖變化情況。

4、涌、突水及對策

雪山梁隧道破碎帶地段地下水發(fā)育，可能產(chǎn)生涌水、涌泥等，施工上考慮的措施如下：

（1）熟悉工程地質(zhì)勘察報告，了解雪山梁隧道的地質(zhì)勘察結(jié)論，把握勘察報告所預(yù)測的可能涌突水地段，初步掌握洞內(nèi)可能的涌突水位置；

（2）施工時根據(jù)隧道掌子面的地質(zhì)情況，采用TSP、瞬變電磁儀法、超前鉆孔等方法對前方進行地質(zhì)預(yù)報；

（3）根據(jù)各探孔的探測和出水情況，綜合判定是否進行提前預(yù)注漿堵水和堵水方式。

（4）預(yù)注漿方案，當(dāng)預(yù)測前方存水體水量較大時，可進行洞內(nèi)深孔預(yù)注漿提高圍巖的強度和降低其滲透系數(shù)，預(yù)防災(zāi)害性涌水突泥的發(fā)生。

（5）排水施工方案，當(dāng)預(yù)測前方水體靜貯量有限時，可揭開排水，采用抽水設(shè)備或順坡排水維持施工。

（三）特殊施工技術(shù)

由于本隧道地處高寒地區(qū)。為保證隧道營運期間排水通暢，將隧道分為洞口保溫設(shè)防段和一般段落，針對性地設(shè)置防排水措施。隧道主洞進、出口端保溫設(shè)防段長度720m；平導(dǎo)進、出口端保溫設(shè)防段長度900m。

1、防水施工

（1）結(jié)構(gòu)防水

二次襯砌混凝土采用防水混凝土澆筑，即在混凝土中添加密實微膨脹劑，以達到襯砌密實、防裂及防水目的，防水混凝土防水等級應(yīng)不小于S8。

（2）三縫防水

變形縫設(shè)置中埋式橡膠止水帶并用防水材料嵌縫；施工縫中間位置設(shè)置帶注漿管遇水膨脹止水條并涂刷界面劑（施工縫含環(huán)向、縱向邊墻），注漿管可引至邊墻腳、電纜溝邊角等隱蔽部位，并注意避免注漿小管堵塞。

（3）模注混凝土襯砌外防水

明洞應(yīng)在襯砌混凝土達到設(shè)計強度的70%后，拱圈背部以砂漿涂抹平整。明洞洞身（除仰拱外）滿鋪防水層，防水層采用無紡布+EVA防水板+無紡布，采用熱風(fēng)雙焊縫施工工藝。暗洞洞身（除仰拱外）滿鋪防水層，防水層采用自粘式EVA防水板+無紡布，采用熱風(fēng)雙焊縫施工工藝。無紡布與防水板間不得全復(fù)合。EVA防水板厚1.5mm，無紡布300g/m2。

2、排水施工

由于本隧道地處高山寒冷地區(qū)，主洞及平導(dǎo)洞口段均進行保溫處理。采用加深水溝埋置深度的設(shè)計方案。保暖排水溝在出口處設(shè)置保溫出水口。洞內(nèi)施工排水不良會造成支護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下沉，開挖斷面不宜穩(wěn)定，隧道施工惡劣，并影響仰拱回填等結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。因此，無論是順坡排水還是逆坡排水都要求掌子面附近無積水，隧底無漫流水。當(dāng)洞內(nèi)逆坡排水時，應(yīng)采取下列措施：必須采用機械抽水，施工單位應(yīng)根據(jù)實際水量制定切實可靠的排水方案，包括：排水設(shè)備選擇、排水管的斷面和分段排水長度等。抽水設(shè)備的功率應(yīng)大于排水量所需功率的20%以上，并有備用抽水機。

3、洞口段防凍保溫措施

（1）拱墻的保溫

根據(jù)熱工計算，隧道主洞兩端洞口段約720m范圍內(nèi)采用熱固性保溫材料進行保溫設(shè)防，兼作裝飾；

隧道平導(dǎo)兩端洞口段各約900m范圍內(nèi)采用熱固性保溫材料進行保溫設(shè)防。

保溫設(shè)防段鋪設(shè)5.6cm厚熱固性保溫材料，用作冬季隧道襯砌保溫和隧道內(nèi)飾基層。“保溫材料”必須具備：保冷抗凍性好、防火性好、防水及耐腐蝕性好等特點，并能隨隧道拱彎曲成弧形。

（2）中央排水溝的保溫

隧道主洞兩端洞口段約720m范圍內(nèi)的中央排水溝采用深埋式（中央排水溝蓋板頂至設(shè)計高程點距離85cm），使路面設(shè)計點至水溝蓋板底部有100cm的保溫厚度，確保中央排水溝內(nèi)水不會凍結(jié)。

4、施工通風(fēng)

本隧道獨頭掘進長度超過較長，施工通風(fēng)要求高。應(yīng)根據(jù)掘進長度，合理確定各階段的通風(fēng)方式，確保施工過程洞內(nèi)工作人員健康和施工安全。建議本隧道施工通風(fēng)前期采用獨立壓入式通風(fēng)，后期采用巷道式通風(fēng)。

施工通風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)量要求：全斷面開挖時應(yīng)不少于0.15m/s，坑道內(nèi)應(yīng)不小于0.25m/s，但均不得大于6m/s；供風(fēng)量應(yīng)保證每人供應(yīng)新鮮空氣不小于3m3/min。需有備用風(fēng)機，并能滿足正常施工通風(fēng)要求。

隧道施工時應(yīng)采取通風(fēng)、防塵等措施，定期檢測通風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓，檢查通風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)能力和動力消耗，并定期測試粉塵和有害氣體的濃度。

參考文獻：

[1]《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）

[2]《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）

[3]《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）

[4]《雪山梁隧道工程地質(zhì)詳勘報告》