【摘要】對(duì)于隧道存在溝谷山體、山坡多處滑坡、溜方，洞口安全風(fēng)險(xiǎn)極高，如何確保橫洞進(jìn)洞及洞口穩(wěn)定是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過結(jié)合古城嶺隧道工程實(shí)例，針對(duì)該工程存在有濕陷性黃土、松軟土及膨脹土、黃土陷穴等多種不良地質(zhì)，隧道開挖安全風(fēng)險(xiǎn)極高，難度極大。洞口安全風(fēng)險(xiǎn)極高，如何確保橫洞進(jìn)洞及洞口穩(wěn)定是我工區(qū)施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】不良地質(zhì)；隧道施工；隧道開挖

1.引言

BLTJ-14標(biāo)段位于甘肅省蘭州市近郊，屬蘭州市管轄，跨3區(qū)1縣、3鎮(zhèn)2鄉(xiāng)、14個(gè)村，自標(biāo)段起點(diǎn)先后跨高新區(qū)、榆中縣、城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)，定遠(yuǎn)鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)、蘭山鄉(xiāng)、皋蘭山鄉(xiāng)、八里鎮(zhèn)，從蘭州市乘坐汽車基本可以在半小時(shí)內(nèi)到達(dá)工地。BLTJ-14標(biāo)標(biāo)段全長(zhǎng)15.897km，起訖里程DK1012+435.5～DK1028+332。包括隧道2座、斜井5座、橫洞2座、橋梁1座、無砟軌道31.8km。其中重點(diǎn)工程為古城嶺隧道。本工程地處隴西黃土高原西北部，地面高程1704m～1897m，沿線地形起伏較大，位于黃土高原梁峁、溝壑縱橫區(qū)。

2.工程難點(diǎn)

總體來說，本工程規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)高、難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、工期緊，安全質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、信息化管理要求高。標(biāo)段自標(biāo)頭自標(biāo)尾，縱坡上始終走下坡，平面上古城嶺特長(zhǎng)隧道為直線隧道。施工段內(nèi)為2隧1橋工程，以隧道為主，隧道占施工任務(wù)總長(zhǎng)的98.5%。古城嶺隧道出口和蘭山隧道進(jìn)口無進(jìn)洞條件，通過橫洞進(jìn)洞。輔助坑道采用上、下臺(tái)階法開挖，正線隧道Ⅳ級(jí)巖石隧道采用三臺(tái)階法開挖，Ⅳ級(jí)黃土隧道采用三臺(tái)階七步法開挖，Ⅴ級(jí)圍巖一般地段采用三臺(tái)階設(shè)臨時(shí)橫撐法開挖。古城嶺隧道出口及蘭山隧道進(jìn)口無進(jìn)洞條件，需通過橫洞進(jìn)洞。大坪溝中橋兩側(cè)均為陡崖，高差達(dá)140m，施工便道及場(chǎng)地布置困難，臨建規(guī)劃難度大。隧道不良地質(zhì)種類多、大變形段落長(zhǎng)、不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)多、黃土陷穴、自重濕陷性黃土等災(zāi)害性地質(zhì)類型多。輔助坑道距離長(zhǎng)，正線隧道多個(gè)工作面為反坡施工。具體有以下幾個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

古城嶺隧道為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道，隧道洞身主要為砂（粘）質(zhì)黃土及泥巖，局部為粗（細(xì)）圓礫土、泥巖夾砂巖、泥巖夾礫巖、礫巖，Ⅳ級(jí)圍巖6530m，占63.0%，Ⅴ級(jí)圍巖3434.6m，占33.1%，Ⅵ級(jí)圍巖400m，占3.9%，而且存在有濕陷性黃土、松軟土及膨脹土、黃土陷穴等多種不良地質(zhì)，隧道開挖安全風(fēng)險(xiǎn)極高，難度極大，屬于全線控制性工程，如何確保隧道在不良地質(zhì)段的施工安全是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，古城嶺隧道出口和蘭山隧道進(jìn)口瀕臨陡坎深溝，溝深達(dá)140m，便道修建及橫洞進(jìn)洞都異常困難，同時(shí)溝谷山體、山坡多處滑坡、溜方，洞口安全風(fēng)險(xiǎn)極高，如何確保橫洞進(jìn)洞及洞口穩(wěn)定是我工區(qū)施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

針對(duì)古城嶺隧道正洞正常地段開挖，積極開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，主動(dòng)實(shí)施超前支護(hù)與地層加固，緊湊工序，步距合規(guī)，二襯緊跟，預(yù)控變形，信息化指導(dǎo)施工。對(duì)于古城嶺隧道出口和蘭山隧道進(jìn)口瀕臨陡坎深溝，洞口滑坡、溜方，橫洞進(jìn)洞，洞口提前防護(hù)與預(yù)加固，施作超前支護(hù)，優(yōu)選便道線路并做好便道養(yǎng)護(hù)，選好進(jìn)洞場(chǎng)址，避免洞口施工與橋梁施工相互干擾。

3.隧道開挖施工技術(shù)

3.1洞口段施工方案

洞口段施工以“大管棚超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)，步步為營(yíng)，穩(wěn)步前進(jìn)”的原則進(jìn)行施工。首先施做洞口邊仰坡防護(hù)及洞頂截排水設(shè)施，然后開挖洞口土石方，并施作大管棚。在大管棚的超前支護(hù)作用下，采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖進(jìn)洞，并在必要時(shí)采取松動(dòng)爆破進(jìn)行輔助開挖。明洞襯砌從洞內(nèi)向洞口方向進(jìn)行施工，采用液壓模板臺(tái)車做內(nèi)模，組合鋼模板為外模進(jìn)行混凝土澆筑，洞口段明洞襯砌預(yù)留與洞門端墻之間的接茬，確保洞門端墻與洞口明洞襯砌結(jié)合緊密。進(jìn)洞施工一段距離后，在不影響掌子面施工的前提下，盡早進(jìn)行明洞襯砌及明洞背后土石方回填、洞門施工等，確保洞口安全穩(wěn)定。

3.2洞身開挖施工方案

開挖施工時(shí)及時(shí)采用物探技術(shù)對(duì)圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行超前探測(cè)，采用機(jī)械開挖輔助松動(dòng)爆破，人工配合。正洞Ⅳ級(jí)巖石地段采用三臺(tái)階法，Ⅳ級(jí)黃土地段采用三臺(tái)階七步法，Ⅴ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階+臨時(shí)橫撐法或三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法施工，Ⅴ級(jí)圍巖下穿采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。開挖方式：采用機(jī)械配合人工開挖，松動(dòng)爆破，嚴(yán)格控制開挖成型。

（1）三臺(tái)階開挖法。（2）三臺(tái)階臨時(shí)橫撐法。隧道Ⅴ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階法臨時(shí)橫撐法開挖，首先進(jìn)行超前支護(hù)，進(jìn)行上臺(tái)階開挖→初期支護(hù)及橫向支撐施工→中臺(tái)階開挖→中臺(tái)階支護(hù)及橫向支撐施工→下臺(tái)階開挖→邊墻及底部支護(hù)→仰拱澆注→臨時(shí)橫向支撐拆除→拱墻二襯。（3）三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法。開挖過程采用弱爆破或松動(dòng)爆破時(shí)，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行，并不斷進(jìn)行優(yōu)化。特別注意斷面交界處的超欠挖和成形控制是重點(diǎn)。量測(cè)必須及時(shí)緊跟，及時(shí)分析反饋，指導(dǎo)安全施工。

3.3輔助導(dǎo)坑施工方案

古城嶺隧道輔助坑道4#斜井及出口橫洞，均采用無軌運(yùn)輸。輔助坑道采用單車道加錯(cuò)車道形式。Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法。機(jī)械配合弱爆破技術(shù)控制開挖成型，側(cè)卸式裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)碴。支護(hù)方案同正洞。斜井及橫洞底板混凝土采用半幅分段的施工方法，拱墻混凝土采用組合鋼模板。輔助坑道一般采用噴錨襯砌，井口、交叉口、Ⅴ級(jí)圍巖淺埋、斷層破碎帶及Ⅴ級(jí)永久結(jié)構(gòu)地段采用模筑襯砌。

3.4膨脹性泥巖施工方法

針對(duì)本工程隧道洞身穿越膨脹性泥巖地層，開挖暴露后受風(fēng)化和水的影響，發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力，極易導(dǎo)致隧道斷面變形，對(duì)隧道支撐襯砌產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，施工方法如下：

（1）開挖施工工藝采用三臺(tái)階法，開挖后應(yīng)立即噴射砼封閉巖面，減少圍巖暴露時(shí)間。預(yù)留變形量取設(shè)計(jì)的最大值，施工中根據(jù)實(shí)際監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，適當(dāng)加大預(yù)留變形量。（2）開挖完成后及時(shí)施作初支，采用型鋼拱架支撐，噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)施工，在中斷面設(shè)臨時(shí)仰拱，形成封閉環(huán)。（3）在膨脹性巖層中施工，要特別注意排水工作，防止施工用水和水汽侵入巖體；拱腳及墻腳應(yīng)采取措施，不要積水；凡水流通過的土、石暴露地段應(yīng)設(shè)置管道、木槽或漿砌片石水溝。同時(shí)碎玉噴射混凝土應(yīng)當(dāng)確保其飽滿、密實(shí)，對(duì)拱頂部位應(yīng)特別注意，嚴(yán)禁出現(xiàn)空洞。另外，還需要對(duì)隧洞施工期間加強(qiáng)通風(fēng)，以降低洞內(nèi)濕度和溫度。

3.5超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

針對(duì)古城嶺隧道、蘭山隧道工程地質(zhì)情況復(fù)雜的特點(diǎn)，指揮部成立了專業(yè)的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)小組，并將該項(xiàng)工作納入施工工序管理。實(shí)現(xiàn)信息化施工，提前掌握開挖地層的特性，確定合理的支護(hù)參數(shù)和施工方法，制定施工中可能出現(xiàn)的各種問題的處理預(yù)案，確保工程質(zhì)量和施工安全。在設(shè)計(jì)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用地面預(yù)報(bào)和洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)相結(jié)合的模式，主要以洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)為主，對(duì)未開挖地段進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)和分析，采集各種水文、地質(zhì)、變形、應(yīng)變等信息，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，以確定合理的支護(hù)參數(shù)，制定合理的施工方法。洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)主要通過TSP203地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)和超前鉆孔等手段進(jìn)行。

4.結(jié)語

從工程實(shí)施效果來看，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜的不良地質(zhì)地段進(jìn)行隧道開挖施工工作，需要積極開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，主動(dòng)實(shí)施超前支護(hù)與地層加固，緊湊工序，步距合規(guī)，二襯緊跟，預(yù)控變形，信息化指導(dǎo)施工。本隧道出口瀕臨陡坎深溝，洞口滑坡、溜方，鑒于此，采取洞口提前防護(hù)與預(yù)加固，施作超前支護(hù)，優(yōu)選便道線路并做好便道養(yǎng)護(hù)，選好進(jìn)洞場(chǎng)址，有效地避免洞口施工與橋梁施工相互干擾，可為同類工程提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]張德模.不良地質(zhì)隧道開挖與支護(hù)施工技術(shù)研究[J].科技傳播，2011，（10）.