陳 雅

（中國水電十五局路橋公司，陜西 西安 710068）

1 工程簡(jiǎn)介

延安市新區(qū)北區(qū)貴人卯隧道復(fù)線工程施工G3 標(biāo)段起訖樁號(hào)為K0+000～K1+386.389，路線全長(zhǎng)1.386 km。其中隧道部分長(zhǎng)945 m（起止樁號(hào)K0+280～K1+225），隧道東聯(lián)尹家溝，西接楊家?guī)X，屬于新區(qū)南部環(huán)路重要組成部分，為新老城區(qū)的交通要道，它的建成，將原來貴人卯隧道雙向兩車道升級(jí)為雙向四車道，將極大緩解此路段交通擁堵現(xiàn)象，對(duì)新區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到十分重要作用。

貴人卯隧道地處陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，屬黃土梁峁溝壑區(qū)，山高坡陡，溝壑縱橫，地形破碎，地表植被稀疏，溝底水流切割侵蝕較強(qiáng)，梁峁黃土廣泛分布，溝底多見基巖出露或埋深較淺。工程區(qū)內(nèi)各種流水侵蝕很活躍，谷坡的崩塌、滑坡、泄溜現(xiàn)象普遍，水土流失嚴(yán)重。遂址總體地勢(shì)中間高、兩邊低，地面標(biāo)高1121.83 m～1062.79 m，相對(duì)高差59.04 m，隧道進(jìn)口明洞20 m，出口明洞 35 m，Va 級(jí)淺埋段 340，V 級(jí)深埋段 550m，隧道最大埋深約60 m。

2 工程難點(diǎn)

（1）偏壓

貴人卯隧道復(fù)線是在原貴人卯隧道旁新建一個(gè)隧道。因?yàn)槔纤淼涝谶x線時(shí)選擇了地質(zhì)良好的位置，新隧道洞口不得不一半坐落在巖石區(qū)，一半坐落在黃土區(qū)，偏壓嚴(yán)重。

（2）雜填土

貴人卯隧道口洞頂為新區(qū)滑雪場(chǎng)場(chǎng)平的雜填土，土質(zhì)松軟，結(jié)構(gòu)不均，穩(wěn)定性極差。

（3）高含水

雜填土在原來沖溝上，為新老地層匯水集中區(qū)域，經(jīng)測(cè)量，填土的含水量達(dá)20%，極易滑動(dòng)變形。

（4）施工干擾多

因延安新區(qū)環(huán)保要求和棄土場(chǎng)位置限制，隧道施工只能從出口段向進(jìn)口段單向掘進(jìn)。新、老隧道洞口相距僅17 m，施工中必須保證老隧道的安全和交通順暢，對(duì)施工組織、交通調(diào)度、爆破作業(yè)等都提出了嚴(yán)格要求。

3 方案比對(duì)

對(duì)于偏壓隧道，通常采用的方案一般有三種：一是進(jìn)行平衡土壓力（一側(cè)填土壓重或一側(cè)挖土卸載）后再開挖；二是在弱側(cè)支護(hù)（采用漿砌石或砼導(dǎo)向墻、弱側(cè)土體旋噴樁固結(jié)或注漿固結(jié)等）完成后再開挖；三是開挖和支護(hù)交替進(jìn)行。總結(jié)起來就是先平后挖，先支后挖，邊支邊挖。

如果對(duì)回填土進(jìn)行挖除，將隧道出口往山體內(nèi)縮35 m 左右，縮短一點(diǎn)洞長(zhǎng)，以消除或減少隧道偏壓，一是增加洞口明挖土石方量約4.2 萬m3，二是總工期將向后延期一個(gè)半月左右，三是將會(huì)影響到老貴人卯隧道安全和頂部滑雪場(chǎng)建設(shè)，因此此方案不可行。

如果從弱側(cè)向山體內(nèi)挖一道導(dǎo)向墻，采用混凝土置換，加強(qiáng)支撐后再進(jìn)行隧道開挖，若采用放坡開挖，開挖方量仍然很大，若不放坡開挖，澆筑成墻前，溝槽邊坡支護(hù)比較困難，實(shí)施難度較大。

如果在洞頂采用抓斗式地下連續(xù)墻法進(jìn)行導(dǎo)向墻施工，因?yàn)槎错斶吰螺^陡，無法形成機(jī)械作業(yè)平臺(tái)。旋噴樁法、地表注漿法等都存在類似的問題。

所以，無論是先平后挖還是先支后挖，都無法有效地在貴人卯隧道實(shí)施，貴人卯隧道進(jìn)洞只有選擇邊支邊挖。

參考延安地區(qū)黃土隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，貴人卯隧道以大管棚作先導(dǎo)支護(hù)，以加強(qiáng)后的護(hù)拱為支撐點(diǎn)，以大拱腳和鎖腳大錨管減少洞頂沉降和隧道收斂，采用預(yù)留核心土三臺(tái)階的超短臺(tái)階開挖方案，超前注漿小導(dǎo)管、注漿錨管、錨噴作臨時(shí)支護(hù)，將隧道變形限制在可控范圍內(nèi)，對(duì)仰拱以下進(jìn)行換填和注漿處理，是能夠保證施工質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)安全進(jìn)洞施工的。

4 施工方案

4.1 邊仰坡及防排水處理

邊仰坡采用反鏟自上而下逐層開挖，邊挖邊支護(hù)。支護(hù)采用錨管、鋼筋網(wǎng)片、C20 噴射混凝土組合加固措施。支護(hù)參數(shù)：注漿錨管長(zhǎng)3.5 m，設(shè)置間距1.5 m×1.5 m，噴射混凝土厚10 cm，φ6 鋼筋網(wǎng)片間距15 cm×15 cm。具體做法：邊坡支護(hù)注漿錨管采用直徑φ48 普通鋼管制成的鉆孔花管，鉆孔軸線間距30 cm，每截面沿直徑方向鉆2 孔，孔徑8 mm，十字交錯(cuò)布孔，花管頭部做成尖嘴形狀以便插入。注漿用水灰比為0.28 的純水泥漿（42.5 水泥），注漿壓力0.4 MPa。同時(shí)，擴(kuò)大支護(hù)范圍，對(duì)于坡面未開挖仍裸露的部分和觀察發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域，全部進(jìn)行了噴護(hù)封閉。

在邊仰坡的坡頂、中部、及洞頂以上5 m 預(yù)留了3 個(gè)馬道，馬道寬1.5 m，在馬道上修筑了3 道截水溝，截水溝圍繞邊仰坡環(huán)向連續(xù)，與原貴人卯排水設(shè)施相通相連，并引至地面臨時(shí)排水溝和集水井，匯入新區(qū)雨水管道系統(tǒng)。

邊仰坡的錨噴封閉及防排水設(shè)施對(duì)洞口安全十分重要。一是保證邊坡自然狀態(tài)下穩(wěn)定，二是保證邊坡和洞口雨季施工安全。

4.2 大管棚施工

隧道原設(shè)計(jì)大管棚為環(huán)向間距40 cm、數(shù)量30 根、長(zhǎng)度20 m、直徑Φ108 mm、壁厚6 mm 的鋼管。根據(jù)地勘報(bào)告設(shè)計(jì)變更為間距仍保持40 cm、數(shù)量增加到40 根、長(zhǎng)度增加到30 m 的Φ108 mm 鋼管，在隧道拱部120°范圍布置，并要求所有鋼管末端須插入巖石1 m 以上。

在施工時(shí)，鋼管仰角2°、外插角2°～5°，導(dǎo)管上鉆注漿孔，孔徑為12 mm，孔間距為15 cm，呈梅花型布置，導(dǎo)管尾部2.5 m 不鉆孔作為止?jié){段，管棚打設(shè)完成后，進(jìn)行注漿加固，注漿用強(qiáng)度等級(jí)42.5 MPa 純水泥漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到1.0 MPa，并持續(xù)5 min 以上，可視為注滿，并用M30 水泥砂漿封填管口。

按照延安地區(qū)同類型隧道比對(duì)，預(yù)計(jì)隧道口最大沉降量不超過20 cm，管棚按設(shè)計(jì)斷面徑向擴(kuò)大30 cm 布設(shè)，防止沉降收斂變形過大對(duì)二襯混凝土侵界。

4.3 護(hù)拱施工

護(hù)拱原設(shè)計(jì)為3 m 長(zhǎng)，實(shí)際施工中加長(zhǎng)到9 m，采用土牛法進(jìn)行澆筑施工。邊仰坡開挖時(shí)預(yù)留核心土，修葺為護(hù)拱內(nèi)模，然后澆筑1 m 厚C30 混凝土。護(hù)拱澆筑前預(yù)埋40 根大管棚導(dǎo)向管，澆筑在護(hù)拱之內(nèi)。護(hù)拱在原設(shè)計(jì)配筋基礎(chǔ)上加設(shè)I20 a 型鋼拱架，設(shè)置間距0.6 m。與護(hù)拱鋼筋共同組成護(hù)拱骨架。

4.4 放大腳和大鎖腳錨管

護(hù)拱上部臺(tái)階拱腰處左、右兩側(cè)加設(shè)放大腳，放大腳寬4 m，高1 m，縱向長(zhǎng)度和護(hù)拱相同。放大腳能夠充分利用邊坡的夾持作用和拱效應(yīng)，分散應(yīng)力，減少變形。護(hù)拱中部每榀拱腳加設(shè)Φ108 鎖腳大錨管，線路右側(cè)施工長(zhǎng)度9 m，線路左側(cè)施工長(zhǎng)15 m，每榀8 根，左右兩側(cè)各設(shè)置4 根。注漿方式和大管棚相同。

護(hù)拱、大管棚、放大腳、大鎖腳錨管聯(lián)系在一起，共同組成了隧道進(jìn)口臨時(shí)支撐系統(tǒng)。

4.5 隧道開挖施工

2016 年8 月17 日，貴人卯隧道正式進(jìn)洞開挖，該段施工方法及措施如下：

（1）施工過程中嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺，遵循“管超前，嚴(yán)注漿，短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，早封閉，勤量測(cè)”的原則進(jìn)行；

（2）隧道開挖采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖法施工，開挖方式采用機(jī)械開挖，人工清理，以達(dá)到減小圍巖擾動(dòng)，控制超欠挖的目的。開挖分上、中、下臺(tái)階，仰拱四步進(jìn)行施作；采用超短臺(tái)階開挖方式，上臺(tái)階開挖每循環(huán)進(jìn)尺一品拱架0.6 m，及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)；

（3）及時(shí)觀測(cè)、記錄、收集、整理隧道拱頂沉降及周邊收斂數(shù)據(jù)，對(duì)隧道初期支護(hù)穩(wěn)定及時(shí)做出判斷，指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整施工方案和支護(hù)參數(shù)。加大原設(shè)計(jì)予留沉降量12 cm～30 cm,進(jìn)洞后根據(jù)沉降觀測(cè)資料做適時(shí)調(diào)整，確保二襯凈空尺寸；

（4）隧道開挖后及時(shí)用C20 噴射混凝土封閉掌子面及裸露圍巖，噴射混凝土厚度8 cm，確保掌子面裸露圍巖穩(wěn)定；

（5）K1+190-K1+162 隧道圍巖開挖拱頂Φ50 超前注漿小導(dǎo)管加強(qiáng)，小導(dǎo)管環(huán)向施工間距20 cm，長(zhǎng)5 m，搭接長(zhǎng)度2.5 m，單層布置，60 根/環(huán)；

（6）K1+162-K1+150 隧道圍巖開挖拱頂Φ50 超前注漿小導(dǎo)管加強(qiáng)，小導(dǎo)管環(huán)向施工間距40 cm，長(zhǎng)5 m，搭接長(zhǎng)度2.5 m，雙層布置，每層30 根，雙層施工60 根/環(huán)；

（7）將原設(shè)計(jì)Φ22 系統(tǒng)砂漿錨桿更改為Φ50 注漿錨管,通過錨管注漿，以固結(jié)圍巖，增強(qiáng)穩(wěn)定性，錨管長(zhǎng)3.5 m，施工環(huán)向間距1.2 m，縱向間距0.6 m；

（8）針對(duì)拱架下沉量大及基礎(chǔ)軟弱的難題，制定專項(xiàng)性應(yīng)對(duì)措施，型鋼拱架拱腳及墻腳處設(shè)置Φ50 注漿鎖腳錨管，錨管內(nèi)加設(shè)Φ22 鋼筋，上臺(tái)階每榀拱架左右兩側(cè)拱腳各加設(shè)4 根，共計(jì)8 根，單根長(zhǎng)5 m，K1+190--K1+150 隧道中部臺(tái)階鋼拱架底部鎖腳采用Φ108 mm 注漿鋼管，線路左側(cè)鎖腳大錨管長(zhǎng)20 m，線路右側(cè)錨管9 m，每榀8 根，左右兩側(cè)各設(shè)置4 根。

4.6 仰拱和基礎(chǔ)施工

為便于施工，將隧道出口K1+190-K1+226 明洞段原設(shè)計(jì)軟弱基礎(chǔ)處理水泥擠密樁取消（水泥擠密樁需專用設(shè)備施工，且施工工期長(zhǎng)），更改為C15 片石混凝土換填，同時(shí)，基底采用Φ108 mm 注漿鋼管加強(qiáng)。注漿鋼管樁施工長(zhǎng)度8 m，橫斷面寬15 m，施工間距1 m×1 m?；A(chǔ)和仰拱開挖前，先進(jìn)行洞底注漿，換填開挖分左、右幅分別實(shí)施，每次開挖長(zhǎng)度為2 m（不超過三品拱架長(zhǎng)度），換填澆筑24 小時(shí)后再進(jìn)行另半幅開挖換填，緊接著進(jìn)行鋼拱架成環(huán)和仰拱填充。一般認(rèn)為，拱架成環(huán)和仰拱施作完成后，隧道基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 施工效果

（1）根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，貴人卯隧道在洞口K1+189.44處在觀測(cè)期內(nèi)沉降值為14 cm，在該處仰拱成環(huán)后沉降值趨于穩(wěn)定，在二襯混凝土澆筑后最大沉降值為16.7 cm，小于30 cm預(yù)留變形量，在可控范圍內(nèi)。

（2）在進(jìn)洞開挖過程中洞頂仰坡噴射混凝土出現(xiàn)了部分縱向裂紋，在完全進(jìn)洞及二襯混凝土澆筑后，裂紋再無變化?？v向裂紋是因偏壓導(dǎo)致隧道兩側(cè)沉降值不同引起的，當(dāng)二襯混凝土澆筑后，偏壓趨于穩(wěn)定，故裂紋再無變化。

（3）截止到2017 年6 月1 日，隧道已實(shí)現(xiàn)開挖進(jìn)尺530 m，二襯進(jìn)尺476 m，隧道施工正常，安全質(zhì)量可控，說明前期進(jìn)洞施工方案取得了成功。

6 結(jié)語

以大管棚作先導(dǎo)支護(hù)，以洞外護(hù)拱為支撐點(diǎn)，以大拱腳和鎖腳大錨管減少洞頂沉降和隧道收斂，采用預(yù)留核心土三臺(tái)階的超短臺(tái)階開挖方案，超前注漿小導(dǎo)管、注漿錨管、錨噴作臨時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)了偏壓淺埋黃土隧道安全快速進(jìn)洞施工。