摘要：山嶺地區(qū)的公路隧道由于受實(shí)際地質(zhì)條件及水文條件的影響，在設(shè)計(jì)和施工方面均存在一定的難度。文章對湖南某山嶺地區(qū)隧道施工過程中遇到的技術(shù)問題進(jìn)行了梳理，并就此類隧道的施工技術(shù)淺談了體會(huì)。

關(guān)鍵詞：山嶺地區(qū)；隧道施工；工程技術(shù)；公路隧道；地質(zhì)條件；水文條件 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2016）29-0101-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.045

1 概述

隧道通常指用作地下通道的工程建筑物，其在山嶺地區(qū)可用做克服地形或高程障礙、改善地形、提高車速、縮短里程、節(jié)約燃料、節(jié)省時(shí)間、減少對植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可有效防止落石、塌方、雪崩、崩塌等地質(zhì)危害，因此在交通運(yùn)輸工程中使用較為廣泛。

山嶺地區(qū)的公路隧道由于受實(shí)際地質(zhì)、地形條件的影響，設(shè)計(jì)、施工均存在一定的難度，其中又以隧道洞體開挖過程中支護(hù)體系的施工最復(fù)雜，本文結(jié)合湖南某山嶺地區(qū)隧道施工中遇到的問題就隧道的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

2 工程概況

湖南某山嶺地區(qū)道路共有隧道1處（K0+650～K1+465），其全長815m，屬于中隧道。隧道位于直線上，單向縱坡-1.98%。隧道路面雙向橫坡2%。

隧道輪廓線按60km/h行車速度確定，采用雙心圓，凈寬9.0m，凈高8.4m。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，隧道位于新華夏系第二沉降帶，主要構(gòu)造為新華夏系構(gòu)造，北東向構(gòu)造發(fā)育，出露基巖主要為元古界泥質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖夾變質(zhì)砂巖，巖層傾向變化較大，受其影響，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，據(jù)此，設(shè)計(jì)最終判定K0+650～K0+725、K1+440～K1+465段隧道圍巖為Ⅳ級，K0+725～K1+440段隧道圍巖為Ⅲ級。隧道設(shè)計(jì)以新奧法原理為指導(dǎo)，各類襯砌均采用復(fù)合式襯砌。隧道路線范圍內(nèi)圍巖級別為Ⅲ級、

Ⅳ級。

3 原設(shè)計(jì)方案及開挖方案

3.1 原設(shè)計(jì)支護(hù)方案

Ⅲ級圍巖（K0+725～K1+440）：設(shè)計(jì)采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)由系統(tǒng)錨桿、單層鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、工字鋼鋼拱架（圍巖較差處）組成，模筑混凝土作為二次襯砌，初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)復(fù)合防水板作為防水層，具體參數(shù)如下：系統(tǒng)錨桿：D25型中空注漿錨桿L=300cm，縱、環(huán)向間距100×120cm梅花形布置；單層鋼筋網(wǎng)：直徑8mm的一級鋼筋，網(wǎng)格間距25×25cm；噴射混凝土：15cm厚的C25混凝土；二次襯砌：35cm厚的C30混凝土。

Ⅳ級圍巖（K0+650～K0+725、K1+440～K1+465）：設(shè)計(jì)基本同Ⅲ級圍巖，也采用復(fù)合式襯砌，但系統(tǒng)錨桿的縱、環(huán)間距由100×120cm調(diào)整為100×100cm，初次襯砌中鋼筋網(wǎng)片的網(wǎng)格間距由25×25cm調(diào)整為20×20cm，噴射混凝土厚度由15cm調(diào)整為22cm，此外初次襯砌中增加了鋼拱架。

超前支護(hù)方案（K0+650～K0+725，K1+440～K1+465）：隧道弧頂120°范圍內(nèi)采用采用外徑42mm、厚3.5mm的熱軋無縫鋼管進(jìn)行超前支護(hù)，其中小導(dǎo)管長350cm，呈梅花形布置，環(huán)向間距0.24m，縱向間距2m，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊上直徑6mm的加勁箍，管壁四周鉆6mm壓漿孔，超前小導(dǎo)管施工時(shí)，鋼管以10°～15°的外傾角打入圍巖，鋼管環(huán)向間距24cm，超前小導(dǎo)管間保持1m的搭接長度。

3.2 原施工開挖方案

隧道洞身開挖采用“新奧法”施工，光面爆破技術(shù)，先施工超前小導(dǎo)管（如有設(shè)計(jì)時(shí)），然后對洞體采用上下臺(tái)階法進(jìn)行開挖，即先進(jìn)行上半斷面開挖，上半斷面初期支護(hù)，再進(jìn)行下半斷面開挖，下半斷面初期支護(hù)，上臺(tái)階的高度約為8.366m，下臺(tái)階主要為仰拱區(qū)域，洞體整體開挖完畢后施工二次襯砌。每循環(huán)進(jìn)尺為1.5m，每月的平均進(jìn)尺為45～50m。洞體開挖工序如下：超前小導(dǎo)管施工（如有設(shè)計(jì)時(shí)）→上臺(tái)階爆破作業(yè)→洞體上臺(tái)階開挖除渣→上臺(tái)階初期支護(hù)→下臺(tái)階爆破作業(yè)→下臺(tái)階開挖除渣→下臺(tái)階支護(hù)跟進(jìn)→二次襯砌。

4 現(xiàn)場實(shí)施情況

××年8月下旬，隧道啟動(dòng)現(xiàn)場施工工作，考慮到隧道出洞口地質(zhì)條件相對較好，因此現(xiàn)行進(jìn)行施工，并開展了爆破試驗(yàn)，但局部出現(xiàn)了坍塌問題。針對隧道出洞口出現(xiàn)的局部坍塌問題，現(xiàn)場組織專題會(huì)議進(jìn)行了討論，分析原因主要為出洞口上部基巖較為破碎，下部開挖形成臨空面后，原設(shè)計(jì)支護(hù)方案無法滿足實(shí)際需求，因此形成坍塌，經(jīng)討論，初步提出了長管棚的強(qiáng)支護(hù)方案，即進(jìn)洞前先施工長管棚和明洞，在形成支撐體系后，再進(jìn)行暗洞洞體的開挖。此外，隧道進(jìn)洞口上方有一“Y”形自然沖溝，進(jìn)洞口隧道整體需從該沖溝下方進(jìn)行穿越，由于隧道上方巖體含水率較高，基巖較為破碎，圍巖的整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性相對于出洞口還要差，鑒于出洞口開挖后出現(xiàn)的問題，經(jīng)討論達(dá)成一致意見，進(jìn)洞口的方案也必須進(jìn)行調(diào)整，會(huì)上初步提出了兩種方案：一種是對進(jìn)洞口進(jìn)行調(diào)整，避開最差的沖溝區(qū)域圍巖，確保能夠順利進(jìn)洞，并增加長管棚的強(qiáng)支護(hù)方案；另一種是明挖方案，即對圍巖較差的區(qū)域采用大開挖方案。后經(jīng)過專家評審，確定隧道進(jìn)洞口采用洞口位置調(diào)整以及增加長管棚強(qiáng)支護(hù)的變更方案，出洞口采用增加管棚支護(hù)的變更方案。

××年10月中旬，現(xiàn)場按照隧道進(jìn)洞口、出洞口的設(shè)計(jì)變更方案以及修改后的施工方案繼續(xù)開展施工，其中出洞口按照長管棚方案進(jìn)行開挖，并逐步走入正軌，進(jìn)洞口開始仰坡的開挖及支護(hù)，并且同步開展隧道監(jiān)控量測工作。

××年11月中旬，隧道進(jìn)洞口已完成噴錨支護(hù)的仰坡出現(xiàn)了一道裂縫，現(xiàn)場組織專題會(huì)就該問題進(jìn)行了討論，并確定了由施工單位對裂縫進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)計(jì)院針對該問題提交仰坡的加固方案，最終確定了增加長管棚的加固方案，現(xiàn)場根據(jù)該方案開始對仰坡進(jìn)行加固，繼續(xù)進(jìn)行仰坡的開挖。

次年1月，由于仰坡裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，且已開挖洞體的拱頂和圍巖的位移值已進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警值，現(xiàn)場停止了掌子面的洞體開挖，并對已開挖的洞體施工二次襯砌，以提供可靠支撐。關(guān)于仰坡裂縫問題，各方均認(rèn)為仰坡自身穩(wěn)定性存在問題，需進(jìn)行加固，并經(jīng)討論確定了增加明洞的方案，即在現(xiàn)有洞外加長35m明洞，其上部回填土方，對現(xiàn)有仰坡形成反壓，保證其穩(wěn)定性，鑒于進(jìn)洞口開挖過程中遇到的地質(zhì)、水系復(fù)雜等諸多問題，為給接下來的洞體開挖提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，現(xiàn)場重新對隧道進(jìn)洞口沖溝段進(jìn)行詳勘。

次年2月，隧道進(jìn)洞口已施工的二次襯砌出現(xiàn)了裂縫，現(xiàn)場組織了針對該問題的專家咨詢會(huì)，并結(jié)合補(bǔ)充的勘察資料，對進(jìn)洞口原有的支護(hù)方案及開挖方案進(jìn)行了調(diào)整：

第一，圍巖類別調(diào)整：K0+655～K0+720段隧道圍巖為Ⅴ類圍巖，K0+720～K0+773段隧道圍巖為Ⅳ類

圍巖。

第二，調(diào)整后的設(shè)計(jì)支護(hù)方案：Ⅴ級圍巖（K0+655～K0+720段）：初期支護(hù)及二次襯砌的總體方案未變，但對具體參數(shù)進(jìn)行了較大的調(diào)整：系統(tǒng)錨桿：D25型中空注漿錨桿L=300cm，縱、環(huán)向間距75×100cm梅花形布置；單層鋼筋網(wǎng)：直徑8mm的一級鋼筋，網(wǎng)格間距15×15cm；鋼拱架：18工字鋼拱架，間距30cm；噴射混凝土：24cm厚的C30混凝土，并加設(shè)間距15×15cm直徑10mm的鋼筋網(wǎng)片；二次襯砌：60cm厚的C35鋼筋混凝土（其中配筋情況：主筋直徑28mm，間距15cm，箍筋直徑10mm，間距25cm；縱向連接筋直徑14mm，間距25cm）。

第三，調(diào)整后的超前支護(hù)設(shè)計(jì)：K0+653～K0+674段圍巖在其拱部120。的范圍內(nèi)均增加長管棚支護(hù)。

第四，調(diào)整后的開挖方案：Ⅴ級圍巖（K0+665～720）區(qū)域仍采用臺(tái)階法進(jìn)行施工，但對臺(tái)階的高度進(jìn)行了調(diào)整，洞體整體分為三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖，其中上臺(tái)階高度為拱頂往下5.0m，中臺(tái)階高度為上臺(tái)階底部往下3.366m，下臺(tái)階與原方案保持不變，仍為隧道仰拱區(qū)域，先施工長管棚，接著進(jìn)行上臺(tái)階的爆破開挖、初期支護(hù)，再進(jìn)行中臺(tái)階的爆破開挖、初期支護(hù)，最后實(shí)施仰拱的爆破開挖、初期支護(hù)以及洞體整體的二次襯砌。總體施工工序如下：長管棚施工→洞體上臺(tái)階爆破作業(yè)→洞體上臺(tái)階開挖除渣→上臺(tái)階初期支護(hù)→中臺(tái)階爆破作業(yè)→洞體中臺(tái)階開挖除渣→中臺(tái)階初期支護(hù)跟進(jìn)→下臺(tái)階爆破作業(yè)→下臺(tái)階開挖除渣→下臺(tái)階初期支護(hù)跟進(jìn)→洞體整體二次襯砌。

長管棚每循環(huán)進(jìn)尺15m，所需時(shí)間為12天，上臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺為0.8m，每循環(huán)施工時(shí)間為30.5個(gè)小時(shí)；中臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺3.5m，每循環(huán)施工時(shí)間為19小時(shí)。

之后進(jìn)洞口的開挖逐步趨于正常，并于次年10月底實(shí)現(xiàn)了隧道的貫通。

5 分析與體會(huì)

5.1 隧道洞口位置的選擇

隧道洞口開挖時(shí)，由于面臨隧道上方仰坡、隧道開挖后拱部及掌子面三個(gè)臨空面，因此若所處位置基巖較差，則對工程支護(hù)體系要求較高，因此隧道洞口位置的選擇極為重要，所謂的“早進(jìn)洞”即是要求能進(jìn)的盡量進(jìn)入洞體內(nèi)部，避免洞口開挖時(shí)多個(gè)臨空面所帶來的支護(hù)體系風(fēng)險(xiǎn)，因此洞口選擇時(shí)應(yīng)考慮避開滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)地段，并應(yīng)著重考慮確保邊、仰坡的穩(wěn)定性，以免造成難以整治的病害，且一般應(yīng)設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)條件好、排水有利的地方，同時(shí)應(yīng)盡量避免“大挖大刷”，破壞山體穩(wěn)定。結(jié)合我們的隧道進(jìn)洞口，可以看出，最初的洞口位置不是特別理想，由于其剛好位于沖溝區(qū)域，因此上方基巖為富含水帶，圍巖的強(qiáng)度和整體性都較差，同時(shí)該位置覆蓋層厚度較薄，因此如在該處進(jìn)洞，則極有可能面臨入洞即冒頂?shù)膯栴}，因此施工過程中將進(jìn)洞口位置調(diào)整到基巖情況相對來說較好且覆蓋層厚度較厚的區(qū)域，保證了順利進(jìn)洞。

5.2 地質(zhì)勘察的重要性

隧道作為地下結(jié)構(gòu)，其支護(hù)方案極其重要，不僅影響到初步設(shè)計(jì)階段工程總體造價(jià)的經(jīng)濟(jì)分析，而且直接影響到施工階段的施工部署及施工安全，因此前期作為設(shè)計(jì)輸入條件的地質(zhì)勘察資料則更為重要，本工程中，最初將K0+650～K0+725、K1+440～K1+465段隧道圍巖判定為Ⅳ級，K0+725～K1+440段隧道圍巖判定為Ⅲ級，但后期由于隧道進(jìn)洞口施工中出現(xiàn)的諸多問題，現(xiàn)場對隧道進(jìn)洞口的地質(zhì)情況重新進(jìn)行了勘察，并將K0+655～K0+720段隧道圍巖判定為Ⅴ類圍巖，K0+720～K0+773段隧道圍巖判定為Ⅳ類圍巖，相應(yīng)的支護(hù)方案做了較大的調(diào)整，同時(shí)也直接影響整個(gè)項(xiàng)目的投資及進(jìn)度控制，由此可見勘察資料的重要性，建議針對類似工程的地質(zhì)勘察工作，能夠強(qiáng)化過程中的獨(dú)立第三方的監(jiān)督復(fù)查工作和勘察報(bào)告的專家審查工作，以確?？辈熨Y料的準(zhǔn)確性。

5.3 隧道施工中監(jiān)控量測的必要性

上面提到了地質(zhì)勘察資料作為設(shè)計(jì)輸入條件，必須保證其準(zhǔn)確性，但畢竟地質(zhì)勘察只是通過一定數(shù)量的勘察布孔去收集相關(guān)的地質(zhì)、水文信息，由于現(xiàn)場地質(zhì)情況一般變化復(fù)雜，因此勘察資料與實(shí)際地質(zhì)情況不可避免存在一定的差別，這種差別就需要施工過程中通過監(jiān)控量測來進(jìn)行補(bǔ)充，隧道施工過程中由第三方監(jiān)測單位負(fù)責(zé)對洞口仰坡、洞內(nèi)支護(hù)體系進(jìn)行監(jiān)控量測，在驗(yàn)證已有支護(hù)體系適用性的同時(shí)，對后續(xù)施工支護(hù)方案及開挖方案的及時(shí)調(diào)整提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

總體來說，湖南某山嶺地區(qū)隧道工程整體經(jīng)歷了兩年時(shí)間的施工，雖然進(jìn)洞口區(qū)域地質(zhì)條件較為復(fù)雜，前后經(jīng)過了多次的設(shè)計(jì)變更，但經(jīng)過參建各方的努力，最終還是克服了諸多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了成功貫通，并完成了安全生產(chǎn)目標(biāo)，對于施工過程中留下的寶貴經(jīng)驗(yàn)，值得我們很好地去深思、體會(huì)。

作者簡介：戈繁（1982-），男，湖北宜昌人，中核集團(tuán)湖南桃花江核電有限公司工程管理處工程師，研究方向：工程管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）