黃 毅

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 工程概況

1.1 曹河隧道

曹河隧道起訖樁號為ZK13 + 772～ZK16 + 930、YK113 +754～YK16 +965，位于不設(shè)超高的曲線上，洞門進(jìn)出口為端墻式。左線有Ⅴ級圍巖88 m，Ⅳ級圍巖470 m，Ⅲ級圍巖2 563.2 m;右線有Ⅴ級圍巖111 m，Ⅳ級圍巖500 m，Ⅲ級圍巖2 604.3 mm。

1.2 獅子凸隧道

獅子凸隧道起訖樁號為ZK17 + 169～ZK17 + 336、YK117 +170～YK17 +326，位于不設(shè)超高的曲線上，洞門進(jìn)口為削竹式，出口洞門為端墻式。左線有Ⅴ級圍巖72 m，Ⅳ級圍巖40 m，Ⅲ級圍巖55 m;右線有Ⅴ級圍巖66 m，Ⅳ級圍巖40 m，Ⅲ級圍巖50 mm。

2 洞口及洞身的施工技術(shù)

2.1 進(jìn)洞施工

大斷面隧道的洞口施工，應(yīng)盡量避開雨季，而且在開展施工之前應(yīng)確保排水系統(tǒng)已完善。曹河、獅子凸隧道的洞口施工方案，運用由上至下、分層開挖與支護(hù)的方法。為了提高施工的工作效率，曹河、獅子凸隧道的明洞與仰坡開挖工作需在同等時段進(jìn)行，而且采取整體澆筑的混凝土施工方式。在進(jìn)洞的過程中，運用超前管棚和混凝土加固的方式完成，在施工作業(yè)時，將鋼質(zhì)支架緊緊貼在斷面位置上，形成鋼拱架，并在斷面打入鋼管，最后進(jìn)行混凝土澆筑。

2.2 明洞施工

在開展明洞施工之前，現(xiàn)在洞口的邊坡位置挖出一條截水溝，將此截水溝與隧道外路面上的排水系統(tǒng)進(jìn)行連接。曹河、獅子凸隧道的明洞開挖運用從里至外、由上至下的分層施工方法，在開挖的深度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以后，對開挖完成段的路基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，處理完成且檢驗合格以后，立即安裝模板并對鋼筋進(jìn)行綁扎，鋼筋綁扎完畢以后，搭建隧道明洞的外部模板，最后進(jìn)行混凝土澆筑。待混凝土的強(qiáng)度已滿足相關(guān)要求以后，安裝防水板。隧道明洞回填用土、石分層并夯實的方法，在回填的過程中，要確保洞口與仰坡能夠很好的搭接。

2.3 大斷面隧道的洞身開挖

由于曹河、獅子凸隧道屬于典型的大斷面隧道，所以其截面是很大的，使得隧道在逐漸開挖的過程中應(yīng)力分布較為不均衡，隧道底端應(yīng)力過于集中，拱頂難以維持平衡，因此在實際情況中，隧道周邊土質(zhì)發(fā)生改變的現(xiàn)象時有發(fā)生。為了杜絕隧道施工中出現(xiàn)安全事故，提高安全性，在施工時應(yīng)結(jié)合各項影響因素，制定最佳的施工方案。對于曹河、獅子凸隧道而言，由于隧道地層的巖性相對較好，所以運用了臺階洞身開法進(jìn)行施工。

3 大斷面隧道支護(hù)技術(shù)

3.1 超前支護(hù)

(1)大管棚

曹河、獅子凸隧道的地下水資源較為豐富且斷層較多，因此運用大管棚法對隧道實施超前支護(hù)，在隧道開挖的工作面建立一定尺寸的棚幕和殼體，以此得到超前支護(hù)的目的，確保施工安全，有效減少坍塌事故的發(fā)生幾率。大管棚鋼花管的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。大管棚由Φ108 熱軋無縫鋼管組成，并在管身進(jìn)行鉆孔，每個孔洞之間的距離為0.5 m，孔洞的直徑維持在6～8 mm 以內(nèi)，按照梅花分布原則進(jìn)行鉆孔，從而提高混凝土在管棚中的滲透作用。鉆孔完成以后，將事先處理妥當(dāng)?shù)匿摴苋坎迦?，使用水泥對管口的周邊進(jìn)行封堵，待水泥強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以后，將水泥混凝土壓進(jìn)鋼管中，管內(nèi)的混凝土?xí)煽锥聪蛩闹軡B透，從而到達(dá)加固的目的。

圖1 大管棚鋼花管結(jié)構(gòu)示意圖

(2)超前小導(dǎo)管

首先，運用混凝土噴射方法對隧道的開挖面實施封閉。封閉完成以后，需在水泥混凝土面上進(jìn)行鉆孔，孔洞之間的距離不得超過0.4 m，直徑應(yīng)保持在20 mm 左右，以備小導(dǎo)管插入，小導(dǎo)管為40 mm 熱軋無縫鋼管，為了便于安裝，小導(dǎo)管的頂端已經(jīng)被處理成錐形。小導(dǎo)管安裝完畢以后，向管內(nèi)灌滿水泥混凝土，隨時檢驗水泥混凝土的灌注效果，以免出現(xiàn)灌漿不合理現(xiàn)象。

3.2 初期支護(hù)

(1)混凝土噴射

在曹河、獅子凸隧道的初期支護(hù)施工過程中，為了到達(dá)更好的支護(hù)效果，在混凝土噴射時運用濕噴法，所用水泥混凝土的標(biāo)號是32.5 常規(guī)硅酸鹽水泥，為了進(jìn)一步提高水泥混凝土的凝結(jié)性能，在噴射之前向水泥混凝土中添加了一定量的速凝劑，以此加快凝結(jié)。在所有準(zhǔn)備工作均完成以后，將水泥混凝土直接噴射在隧道的內(nèi)壁上。

(2)錨桿施工

錨桿具有極強(qiáng)的支撐和固定的作用，在洞室開挖其預(yù)噴混凝土均已經(jīng)完成且檢驗合格之后，需在指定位置盡早安裝錨桿。本工程運用具有極高抗張力的熱軋無縫鋼管作為錨桿，并采取自鉆式的安裝方法。首先在確定所用錨桿以后，在錨桿的一端加設(shè)鉆頭，使其在鉆入的過程中完成安裝，安裝完成以后，從底端開始向其內(nèi)部灌注混凝土，完成錨桿施工。

(3)鋼拱架

鋼拱架需在室外加工成型之后，在進(jìn)行安裝和使用。為了保障安全，應(yīng)嚴(yán)格控制實際偏差，對于本工程而言，鋼拱架翹曲的誤差不得超出20 mm。分片形式的鋼拱架需在隧道的開挖位置進(jìn)行組裝，成型以后利用螺栓進(jìn)行固定，然后在對其實施安裝，在本工程中，為了增加鋼拱架的牢固性，安裝完以后在所有接頭位置都安裝了一個錨桿，此錨桿是由砂漿制成。

(4)鋼筋網(wǎng)

將成型配套的鋼筋網(wǎng)焊接在鋼支撐的外端焊點上，在安裝完成以后認(rèn)真檢查，防止漏焊，以此提高隧道初期支護(hù)的安全性。

(5)防水層

本工程要求在水泥混凝土的噴射層和襯砌層中間安裝防水層，從而防止外界的水分滲入到隧道中。本工程選用的防水層由土工布和塑料板組成，在安裝防水層之前，對安裝面進(jìn)行細(xì)致的抹平工作，確保不存在明顯的尖銳和凸起之后在進(jìn)行安裝。

3 大斷面隧道混凝土襯砌

在隧道初期支護(hù)結(jié)束以后，應(yīng)對其進(jìn)行混凝土襯砌。襯砌需在圍巖量測凈空轉(zhuǎn)變速度在0.2 mm/d 以內(nèi)時進(jìn)行施工，此外圍巖的實際形變量必須已經(jīng)完成設(shè)計要求的八成以上，而且存在十分明顯的減弱趨勢才能進(jìn)行襯砌施工。本工程在襯砌的過程中，運用襯砌臺車完成，工藝為水平分層，方法為混凝土對稱澆筑。在襯砌完成后10～20 h 內(nèi)，應(yīng)對其實施養(yǎng)生，本工程的實際養(yǎng)生時間為15 d。在實際襯砌工作中，為了便于后續(xù)施工，預(yù)留了一定數(shù)量的孔槽，為隧道內(nèi)照明設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備的安裝與使用創(chuàng)造了很便利的條件。

4 大斷面隧道突水狀況的預(yù)防與處理

4.1 注重地質(zhì)預(yù)報

在大斷面隧道施工中，相關(guān)人員應(yīng)對地質(zhì)預(yù)報引起足夠的重視。本工程使用鉆孔車進(jìn)行了一系列的鉆探任務(wù)，掌握了地質(zhì)條件等全方位信息，進(jìn)一步明確了施工的重點和要點，為質(zhì)量控制和安全施工打下了深厚的基礎(chǔ)。為了預(yù)防突水狀況，本工程的實際探水長度確定在7.5 m，隧道沒挖5 m，就預(yù)留2.5 m 的距離用于探水。本工程整個施工過程未發(fā)生突水狀況。

4.2 注漿堵水

本工程施工過程中，發(fā)現(xiàn)隧道中的實際涌水量過大，經(jīng)測量，已經(jīng)超出了限制，經(jīng)過及時的分析、研究和組織，工程決定立即對斷面進(jìn)行注漿，以此堵住水分滲入。所選水泥標(biāo)號為42.5#常規(guī)硅酸鹽水泥，水泥的凝結(jié)時間不固定。通過及時的注漿排水，隧道內(nèi)的涌水現(xiàn)象得到了很好的改善，此方法的堵水效果顯著。

5 總 結(jié)

綜上所述，大斷面隧道的施工難度是很大的，隧道底端較為集中的應(yīng)力分布使其拱頂也處于十分不穩(wěn)定的狀況，在施工或使用過程中有發(fā)生坍塌的危險，一旦發(fā)生安全事故，后果將不堪設(shè)想。曹河、獅子凸隧道施工中，超前與初期支護(hù)技術(shù)十分完善、系統(tǒng)，不僅提高了隧道施工的安全性，而且方法簡單、效果顯著，為后續(xù)施工提供了很大的便利。此外，在施工隊伍積極的努力與配合之下，工程施工組織與管理也都達(dá)到了較高的水平，施工全過程質(zhì)量控制均達(dá)標(biāo)，使工程順利完成，并具有極高的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

［1］楊海芹，李俊才，陳志寧，等.淺埋暗挖隧道施工中縱向地表下沉的規(guī)律［J］.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，30(3):56－60.

［2］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.