渠 洪 衛(wèi)

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

某隧道出口洞口段施工的要點(diǎn)和風(fēng)險預(yù)防

渠 洪 衛(wèi)

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

以某隧道施工為例，從明洞施工、洞口超前支護(hù)施工、明洞襯砌施工等方面，闡述了隧道洞口段的施工要點(diǎn)，并分析了洞口段的施工風(fēng)險，提出了針對性的防治措施，從而確保洞口施工安全。

隧道，洞口段，明洞，鋼管

近些年，我國的高速公路建設(shè)進(jìn)入繁榮階段，特別是向中西部地區(qū)的擴(kuò)展，隧道工程建設(shè)越來越多。隧道施工受地質(zhì)條件、水文條件及人為因素等影響較大，在公路隧道施工過程中，嚴(yán)格控制洞口邊坡病害，降低隧道洞口施工風(fēng)險，避免出現(xiàn)安全事故，確保洞口施工安全。

某隧道穿越黃土覆蓋區(qū)，出口洞口仰坡陡立，巖土強(qiáng)度低，覆蓋層較薄，施工難度大。本文以該隧道施工為例，介紹了隧道出口段施工中的關(guān)鍵點(diǎn)控制及存在的風(fēng)險和預(yù)防措施，對同類工程具有指導(dǎo)意義。

1 概述

在某工程中，設(shè)計(jì)的隧道起訖里程為DK231+215～DK230+080，穿越的山體地質(zhì)條件差，出口的洞口位置為砂質(zhì)黃土和碎石類土，穩(wěn)定性差。DK231+185線路右側(cè)山頂與隧道拱頂高差68 m，拱頂埋深1.3 m，淺埋單壓，須采取有效措施防止坍塌是保證安全施工的關(guān)鍵。在施工設(shè)計(jì)中，結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，確定在DK231+215～DK231+200段采用明洞法施工工藝，在DK231+200～DK231+185段采用明洞暗做法進(jìn)行施工，DK231+185為明暗分界處。隧道出口洞門與某大橋臺尾剛性連接，采用端墻式結(jié)構(gòu)形式。

結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際，邊仰坡刷坡后進(jìn)行導(dǎo)向墻及長管棚施工，再進(jìn)行明洞澆筑施工，以確保施工質(zhì)量和安全。進(jìn)行邊仰坡開挖時，刷坡應(yīng)采用人工配合挖掘機(jī)的方式，支護(hù)上使用錨噴混凝土，盡量減少對洞口的擾動。進(jìn)行明洞段施工時，在進(jìn)行了墻頂開挖后，使用整體臺車襯砌施工和泵送混凝土的施工方式。在明洞暗做段施工中，明洞通過設(shè)置大邊墻及鋼格柵護(hù)拱來提高穩(wěn)定性。在暗挖段施工中，采用長管棚和小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，有利于提高圍巖自穩(wěn)性，在安設(shè)工字鋼架后，為避免對山體的過分?jǐn)_動，洞體開挖可采用分部法進(jìn)行施工。采用模筑混凝土進(jìn)行洞門導(dǎo)向墻的施作，以提高洞門結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能，在內(nèi)設(shè)的工字鋼上進(jìn)行導(dǎo)向鋼管焊接，鉆孔打入長管棚后進(jìn)行水泥漿澆筑。

2 洞口段施工要點(diǎn)

在隧道工程中，根據(jù)“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工原則，應(yīng)采取有效措施保證巖體穩(wěn)定，邊開挖邊穩(wěn)定，確保施工安全。為安全進(jìn)洞，在進(jìn)洞前須設(shè)置并完善防排水工程，通過開挖截水溝聯(lián)接洞外排水系統(tǒng)，保證地表水不滲流入洞口。

1)明洞施工。將暗洞進(jìn)洞里程樁定測后，按確定好的方案開挖邊仰坡，應(yīng)盡量不擾動邊坡。將開挖邊仰坡的坡面危石清除干凈后，及時進(jìn)行錨桿、鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土支護(hù)施工，埋設(shè)地表下沉的監(jiān)控點(diǎn)，對地表下沉進(jìn)行監(jiān)控。

每刷坡一段就支護(hù)一段，以有效確保順利進(jìn)洞。在該工程中，采用濕噴C25混凝土，噴射厚度15 cm，以確保邊坡穩(wěn)定。選擇采用長度為3 m的砂漿錨桿，布置呈梅花狀。因洞口地質(zhì)條件差，設(shè)置在邊仰坡的錨桿間距為1.5 m×1.5 m，鋼筋網(wǎng)格尺寸20 cm×20 cm。為提高邊仰坡穩(wěn)定性，在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)前先用細(xì)鋼絲網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。

進(jìn)行測量放樣后，將出洞口位置及法線方向精確后即可正式施工。先將隧道右側(cè)大邊墻分步開挖后，為確保施工安全，應(yīng)及時進(jìn)行立模澆筑。在接近明暗分界位置時，為確保暗洞掌子面使用預(yù)留核心土法進(jìn)行順利開挖，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求在明洞上斷面進(jìn)行導(dǎo)向墻和大管棚施工。將明洞暗做段護(hù)拱作業(yè)完畢后，應(yīng)及時進(jìn)行回填。

在明洞下斷面進(jìn)行拉槽至隧底標(biāo)高時，應(yīng)采取有效的工程措施來確保周邊邊坡的穩(wěn)定。

2)洞口超前支護(hù)施工。進(jìn)洞位置圍巖破碎，應(yīng)及時進(jìn)行大管棚超前支護(hù)。在DK231+200左側(cè)施工φ108長30 m大管棚，在大管棚下設(shè)φ42小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長3.5 m，間距0.4 m,縱向間距2.0 m。

在洞口明暗交界處DK231+185右側(cè)施工15 m大管棚，長管棚環(huán)向長度按拱頂70°范圍設(shè)置。導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)工字鋼，工字鋼間距0.5 m。工字鋼外側(cè)焊接φ140導(dǎo)向鋼管，導(dǎo)向鋼管環(huán)向間距為0.4 m。套拱采用型鋼鋼架支設(shè)鋼模板澆筑。

腳手架搭設(shè)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足要求后，在洞口進(jìn)行腳手架搭設(shè)，完工后的腳手架應(yīng)穩(wěn)固可靠。鉆機(jī)就位后，設(shè)置專人進(jìn)行對中確認(rèn)后予以固定，開始進(jìn)行鉆孔作業(yè)。在鉆進(jìn)過程中，為確?？孜痪?，應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行鉆孔測定。

鉆孔與頂管。利用管棚鉆機(jī)作為鉆孔機(jī)械，按預(yù)埋的導(dǎo)向管鉆機(jī)就位。在進(jìn)行深孔鉆進(jìn)中，在首節(jié)鉆桿尾部外露一定長度時暫停鉆進(jìn)，長度一般控制在20 cm～30 cm。使用鉆桿聯(lián)接套將第二根鉆桿與第一根連接牢固后，繼續(xù)鉆進(jìn)直至設(shè)計(jì)孔深后，按同樣方法將鉆桿卸下。將大管棚逐節(jié)使用鉆機(jī)頂入孔內(nèi)，進(jìn)行管路連接后將孔口密封，壓水檢查達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行注漿。

大管棚注漿。根據(jù)設(shè)計(jì)壓注水泥砂漿，采用注漿機(jī)注入水泥漿進(jìn)行圍巖加固。水泥漿水灰比1∶1，注漿壓力0.5 MPa～2.0 MPa。

3)明洞襯砌施工。明洞襯砌施工采用液壓整體模板襯砌臺車。明洞襯砌施工是在洞內(nèi)進(jìn)行二襯施工一段距離后進(jìn)行，一般是在洞內(nèi)二襯施工10 m～20 m后，以提高襯砌結(jié)構(gòu)的整體性。在明洞襯砌施工中，為確保巖體的受力平衡，先施作的仰拱筋強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%以上時，即可進(jìn)行邊墻和拱部結(jié)構(gòu)施作。

在明洞段襯砌時，先綁扎邊墻及拱部鋼筋，將外模板關(guān)閉后，一次性連續(xù)澆筑成型。

4)明洞防水施工。施工前在洞口設(shè)置的截水溝聯(lián)接排水系統(tǒng)，具有防止雨水流入隧道的效果。

該工程使用外貼式防水層作為明洞段防水結(jié)構(gòu)層。當(dāng)明洞襯砌施工結(jié)束且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，將無紡布和防水板鋪設(shè)完畢后，再進(jìn)行2 cm厚的砂漿保護(hù)層施工作業(yè)。在明洞洞頂回填土表層，鋪設(shè)夯筑的粘土層作為隔水層，厚度控制為50 cm。通過工程設(shè)計(jì)確保邊坡與隔水層形成良好的搭接，以保證洞頂?shù)乇硭苎仄旅媪魅肱潘疁稀?/p>

5)明洞回填施工。為避免回填作業(yè)對洞頂防水層造成損害，防水結(jié)構(gòu)中的砂漿層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行回填作業(yè)。為避免對襯砌邊墻產(chǎn)生偏壓，墻背回填與洞門端墻澆筑同時進(jìn)行。

在施工中，回填作業(yè)分墻背和拱頂兩個作業(yè)部位?；靥钭鳂I(yè)開始后，連續(xù)進(jìn)行分層夯筑，直至回填土面達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

在墻背回填施工中，自兩側(cè)墻底至隧道最大跨度線部位同步回填M10漿砌片石后，兩側(cè)繼續(xù)同步向上進(jìn)行回填土作業(yè)。在拱背回填作業(yè)中，兩側(cè)對稱向上分層回填，每層進(jìn)行填筑夯實(shí)的厚度控制在30 cm以內(nèi)，回填土面的兩側(cè)高差應(yīng)控制在50 cm以內(nèi)。

6)洞門施工。在該工程中，為確保隧道洞口穩(wěn)定，出口選擇采用了端墻式洞門結(jié)構(gòu)。洞門基礎(chǔ)施工結(jié)束后，應(yīng)通過承載力試驗(yàn)確保洞門基礎(chǔ)符合設(shè)計(jì)要求，必要時可采取工程措施來確保洞門基礎(chǔ)牢固，使用片石混凝土或低標(biāo)號混凝土回填最為常見。

使用鋼筋混凝土澆筑洞門墻。洞門端墻須采用1∶0.25的仰斜坡率，以確保洞門結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定性和抗震的要求。端墻的施工平臺使用鋼管支架搭設(shè)，一般是加固定位大塊膠合板或鋼模后，通過泵送混凝土入模一次性澆筑成型。

3 隧道洞口沉降監(jiān)控

1)監(jiān)測洞口段、淺埋和單壓段的地表沉降。在隧道施工中，一般洞口段由于埋深淺，石質(zhì)較差，受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，洞口開挖造成原有結(jié)構(gòu)的擾動，極易發(fā)生塌方，出現(xiàn)安全事故。通過對洞口段、淺埋和單壓段的地表沉降進(jìn)行監(jiān)測，以有效確保施工安全。在Ⅴ級圍巖且埋深小于40 m的地段，應(yīng)每隔5 m～10 m沿隧道軸向布設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)對地表沉降影響橫向范圍大小的監(jiān)測，測點(diǎn)布設(shè)應(yīng)每5 m一個，在邊仰坡開挖線周邊的合理范圍內(nèi)進(jìn)行。

2)監(jiān)測拱頂下沉及收斂量。在監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)上，應(yīng)綜合考慮圍巖類型、隧道尺寸和埋深等因素影響，在拱頂和墻中部部位沿隧道縱向進(jìn)行。監(jiān)測點(diǎn)位間距應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場情況合理確定，在Ⅴ級圍巖中一般為10 m。在洞口進(jìn)行開挖后，應(yīng)盡早進(jìn)行凈空變位的量測，最常用的是無尺量測法，及時進(jìn)行初讀數(shù)讀取。淺埋段的洞內(nèi)外監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在同一橫斷面內(nèi)，確保監(jiān)測精度和效果。

3)仰拱底部的監(jiān)測。為確保施工安全，應(yīng)每10 m在Ⅴ級圍巖開挖段的底部進(jìn)行一個測點(diǎn)的設(shè)置，設(shè)置的測點(diǎn)須與拱頂下沉測點(diǎn)處于同一斷面上，測量器具為水準(zhǔn)儀。量測頻率應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件合理確定，一般是剛開始每天測兩次，隨測量記錄的變形量大小進(jìn)行增加或減少。為確保施工安全，同時進(jìn)行施工工序的優(yōu)化和調(diào)整。

4 洞口段施工風(fēng)險及防治

在隧道洞口施工中，存在的主要風(fēng)險有地層滑坡、崩塌、偏壓及泥石流等。

1)滑坡。當(dāng)洞口挖方破壞了原坡面平衡，容易導(dǎo)致出現(xiàn)滑坡?；蚴窃谠貙踊戮€上開挖，導(dǎo)致出現(xiàn)新滑坡。

當(dāng)進(jìn)行邊仰坡開挖時，應(yīng)對邊仰坡不穩(wěn)定的地方，增設(shè)地表錨桿、注漿樁、深基樁、擋墻、土袋等，增強(qiáng)坡面的穩(wěn)定性，布置觀測點(diǎn)加強(qiáng)變形觀測。

2)崩塌、落石。在邊仰坡開挖，坡率較陡時，極易出現(xiàn)崩塌或落石。

在開挖邊仰坡后，應(yīng)及時施作錨桿、鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土支護(hù)。必要時，可加設(shè)錨索、防落石棚，或采取化學(xué)藥液注漿等措施。

3)單壓。當(dāng)隧道出口洞口與地形斜交時，則存在著單壓荷載。

應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場開挖后的實(shí)際情況確定是否換填洞口段基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗鶉鷰r差，難以滿足承載力要求時，則應(yīng)將單壓對側(cè)的明洞基礎(chǔ)換填為C20混凝土。

[1] 劉 會.偏壓淺埋隧道洞口施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008(4)：12-14.

[2] 王永安,蔣樹屏.公路隧道環(huán)保型洞口工法設(shè)計(jì)與施工[J].中南公路工程，2006(1)：22-24.

[3] 溫志陽.淺埋偏壓隧道洞口施工技術(shù)分析[J].工程技術(shù)(全文版)，2016(22)：81-83.

On keys for construction at exit and entrance sections of some tunnel and its risk prevention

Qu Hongwei

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Taking some tunnel construction as the example, the paper illustrates the construction points of the tunnel entrance section from the open excavation construction, advanced support construction of the entrance, and lining construction of the open excavation, and points out the prevention measures accordingly, so as to ensure the construction safety of the tunnel entrance.

tunnel, entrance section, open excavation, steel pipe

1009-6825(2017)21-0135-02

2017-05-18

渠洪衛(wèi)(1980- )，男，工程師

U455

A