宋志鵬++張揚(yáng)++王喜悅

摘 要：龍鼎隧道跨度大、進(jìn)口圍巖風(fēng)化嚴(yán)重、圍巖破碎、施工條件復(fù)雜。以拱頂下沉位移和水平收斂位移為判定標(biāo)準(zhǔn)，探究了龍鼎隧道在灰?guī)r地質(zhì)Ⅳ級(jí)圍巖中CD法開挖的可行性。結(jié)果表明龍鼎隧道開挖施工中，拱頂下沉位移和水平收斂位移均是開始快速增大，一定時(shí)間后增速變緩趨于穩(wěn)定，此時(shí)圍巖變形約為最終變形80%。以此變化趨勢(shì)可以有效指導(dǎo)二襯施工，加快施工進(jìn)度。此次探討可為灰?guī)r中或相似地質(zhì)中大跨度隧道開挖提供實(shí)例參考。

關(guān)鍵詞：大跨度 CD法 拱頂下沉位移 水平收斂位移 龍鼎隧道

中圖分類號(hào)：U451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（a）-0063-02

根據(jù)國(guó)家“十三五”發(fā)展計(jì)劃，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)大規(guī)模興起，公路隧道建設(shè)已進(jìn)入大跨度時(shí)代。隨著跨度的增大，高跨比的減小，對(duì)隧道開挖方法的選擇提出了更高的考驗(yàn)，然而目前關(guān)于公路隧道的開挖方法規(guī)定尚不夠明確，尤其是對(duì)于大跨徑公路隧道在不同圍巖等級(jí)情況下的開挖施工方法尚無具體規(guī)范規(guī)定。《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》5.2.2.5規(guī)定：?jiǎn)蝹?cè)壁導(dǎo)坑法適用于圍巖較差、跨度大、埋層淺、地表沉降需要控制的場(chǎng)合[1]。但是對(duì)于不同隧道開挖方法所適用的跨度大小、圍巖等級(jí)、埋深值等尚未做出詳細(xì)規(guī)定，隧道的開挖方法對(duì)隧道工程施工過程中的安全性具有重要意義，因此，該文依托京滬高速濟(jì)南連接線龍鼎隧道工程對(duì)灰?guī)r中雙向八車道隧道在Ⅳ級(jí)圍巖情況下的開挖方法進(jìn)行了可行性分析，為我國(guó)相似隧道開挖技術(shù)提供成功案例，具有一定的參考價(jià)值。

龍鼎隧道位于濟(jì)南市龍鼎大道南端以東1 km處，洞身開挖寬度為19.55 m，開挖高度為13.10 m。隧道總長(zhǎng)約2 200 m，屬長(zhǎng)隧道，為山東省內(nèi)跨度最大隧道之一。龍鼎隧道是洞口處巖石風(fēng)化嚴(yán)重，Ⅳ級(jí)圍巖里程YK7+010-YK7+075。

1 隧道進(jìn)口開挖施工工藝

參考《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，小凈距四車道大跨度的龍鼎隧道選用CD法，即中隔壁法開挖。

1.1 CD法開挖施工步驟

第一步，施作先行導(dǎo)坑上臺(tái)階1超前小導(dǎo)管，預(yù)注漿加固圍巖。

第二步，開挖先行導(dǎo)坑上臺(tái)階1部，循環(huán)進(jìn)尺1.6 m，施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及錨噴砼（上部）。

第三步，落后1部3 m后開挖先行導(dǎo)坑下臺(tái)階2，循環(huán)進(jìn)尺1.6m，施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及錨噴砼（下部）。

第四步，施作后行導(dǎo)坑上臺(tái)階3超前小導(dǎo)管，預(yù)注漿加固圍巖。

第五步，落后2部15 m后開挖后行導(dǎo)坑上臺(tái)階3部，循環(huán)進(jìn)尺1.6m，施作拱架Ⅰ及錨噴砼（上部）。

第六步，落后3部3 m后開挖后行導(dǎo)坑下臺(tái)階4部，循環(huán)進(jìn)尺1.6m，施作拱架Ⅰ及錨噴砼（下部）。

第七步，圍巖和初支變形穩(wěn)定后，一般Ⅳ級(jí)圍巖距離掌子面90 m以內(nèi)，逐段拆除中隔壁，鋪掛防水板，綁扎二襯鋼筋，澆筑二襯混凝土。（如圖1）

1.2 CD法開挖施工控制要點(diǎn)

（1）上部導(dǎo)坑的開挖循環(huán)進(jìn)尺控制為1榀鋼架間距0.8 m，下部導(dǎo)坑的開挖進(jìn)尺可依據(jù)地質(zhì)情況適當(dāng)加大。

（2）中隔壁法施工時(shí)，初期支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一分部開挖，各部開挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順，應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行另一側(cè)開挖，左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15 m；當(dāng)開挖形成全斷面時(shí)，應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。

（3）中隔壁的拆除應(yīng)滯后于仰拱，并應(yīng)于圍巖變形穩(wěn)定后才能進(jìn)行，一次拆除長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)慎重確定，拆除后應(yīng)立即施作二次襯砌。

2 隧道開挖圍巖穩(wěn)定判定指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

2.1 圍巖穩(wěn)定判定指標(biāo)確定

隧道開挖過程中，圍巖變形，特別是拱頂位移增加，嚴(yán)重時(shí)可直接危及隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全[2]。同時(shí)，隧道圍巖收斂位移速率是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化的最直觀反映[3]。因此，隧道開挖過程中，采用拱頂下沉位移和水平收斂位移兩個(gè)指標(biāo)作為判定依據(jù)，判定龍鼎隧道進(jìn)口Ⅳ級(jí)圍巖開挖時(shí)圍巖穩(wěn)定情況，進(jìn)而評(píng)價(jià)開挖方法的可行性。

2.2 圍巖穩(wěn)定性判定標(biāo)準(zhǔn)

（1）根據(jù)拱頂沉降位移判定。圍巖穩(wěn)定性首先根據(jù)實(shí)測(cè)位移值不大于隧道的極限位移，將隧道設(shè)計(jì)的預(yù)留變形量作為極限位移。（見表1）

（2）根據(jù)位移速率判斷。速率大于1 mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)；速率變化在0.2～1.0 mm/d時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，做好加固準(zhǔn)備；速率小于0.2 mm/d時(shí)，圍巖基本達(dá)到穩(wěn)定。

（3）根據(jù)位移速率變化趨勢(shì)判斷。當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時(shí)，圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)圍巖位移速率變化保持不變時(shí)，圍巖尚不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)圍巖位移速率變化上升時(shí)，圍巖處于危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，采取應(yīng)急措施。

3 Ⅳ級(jí)圍巖變形監(jiān)控量測(cè)

龍鼎隧道進(jìn)口進(jìn)行開挖時(shí)在拱頂和兩側(cè)拱腳分別埋設(shè)圍巖位移觀測(cè)點(diǎn)，持續(xù)進(jìn)行圍巖位移測(cè)量記錄。

3.1 圍巖拱頂沉降位移量測(cè)

圍巖拱頂沉降位移記錄結(jié)果見圖2。設(shè)計(jì)預(yù)留變形量為140 mm，拱頂沉降位移最大為13.1 mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)預(yù)留變形值1/3。

3.2 圍巖水平收斂位移量測(cè)

圍巖水平收斂位移記錄結(jié)果見圖3。隧道開挖過程中，各斷面圍巖水平收斂趨勢(shì)相同，開始發(fā)展較快，于28 d左右開始趨于穩(wěn)定，水平位移增加速度較小并小于0.2 mm/d。各斷面水平收斂位移最大值為8 mm。

4 圍巖監(jiān)控量測(cè)變形規(guī)律

（1）圍巖拱頂沉降和水平收斂均是前期發(fā)展迅速，后期緩慢趨于穩(wěn)定，YK7+010-YK7+075段Ⅳ級(jí)圍巖1部沉降位移為9.4～13.1 mm。

（2）開挖時(shí)，拱頂沉降位移于60 d左右趨于穩(wěn)定，進(jìn)入緩慢發(fā)展階段，且發(fā)展速度均不大于0.2 mm/d，拱頂沉降持續(xù)受各部開挖施工影響。

（3）圍巖拱頂下沉位移受圍巖破碎程度有關(guān)，YK7+040-YK7+050段圍巖較破碎，是Ⅳ級(jí)圍巖段拱頂沉降位移，是加強(qiáng)支護(hù)的重點(diǎn)之處。

（4）開挖掘進(jìn)方向?yàn)檠貥短?hào)減小方向，圍巖水平收斂位移受隧道埋深影響，隨埋深增加水平收斂位移終值減小。

（5）隧道開挖初支穩(wěn)定時(shí)間，即二襯施工開始時(shí)間，可通過拱頂下沉位移和水平收斂位移趨于穩(wěn)定的較晚日期進(jìn)行確定。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)龍鼎隧道進(jìn)口開挖過程中拱頂下沉位移和水平收斂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以判定灰?guī)r地質(zhì)中洞身開挖寬度為19.55 m，開挖高度為13.10 m的大跨度扁平隧道采用CD法進(jìn)行Ⅳ級(jí)圍巖的開挖掘進(jìn)是可行的。同時(shí)，隧道二襯施工時(shí)間可以根據(jù)圍巖拱頂下沉位移和水平收斂位移的發(fā)展時(shí)間提前確定，方便指導(dǎo)施工管理，為今后灰?guī)r地質(zhì)中隧道施工提供成功的案例參考以及相似的工程經(jīng)驗(yàn)借鑒。

參考文獻(xiàn)

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