彭傳甫 （安徽省高速公路試驗(yàn)檢測(cè)科研中心有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

德上高速池州至祁門(mén)段02標(biāo)，汪家山隧道位于安徽省池州市貴池區(qū)殷匯鎮(zhèn)境內(nèi)隧道左線ZK12+908-ZK14+384，全 長(zhǎng) 1476m，V級(jí) 圍 巖 1246m，占84.4%。隧道主洞建筑限界：凈寬10.25m，凈高5.0m。隧道主要穿越碎石土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化砂巖和強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖地段。出口段主要為黃色的粘土，洞口段埋深淺，頂板薄，穩(wěn)定性差。由于地形不對(duì)稱造成隧道結(jié)構(gòu)兩面荷載不對(duì)稱，形成偏壓。洞口段圍巖等級(jí)為V級(jí)，層厚1.5m～14.4m。地基承載力基本允許值F=250kPa?？紤]到隧道洞口地形、地質(zhì)條件，洞口設(shè)置了削竹式洞門(mén)。隧道按新奧法施工，工字鋼架與錨桿支護(hù)配合使用，設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌，襯砌結(jié)構(gòu)類型采用半圓拱形斷面型式，襯砌和初期支護(hù)間設(shè)置由土工布、塑料防水板組成的防排水層。初期支護(hù)采用C25噴射混凝土，偏壓Ⅴ類圍巖設(shè)I18a工字鋼鋼架支撐。Ⅴ類圍巖和偏壓段采用φ10mm×6mm大管棚（以下簡(jiǎn)稱管棚）和φ42mm×4mm超前導(dǎo)管（以下簡(jiǎn)稱超前導(dǎo)管）輔助施工。

2 隧道出口穿越偏壓、淺埋洞口段施工

2.1 邊坡開(kāi)挖

左 線 ZK12+384-ZK14+188段196m為V類圍巖偏壓、淺埋，該段地質(zhì)主要為黃色的粘土，隧道是從出口段祁門(mén)端進(jìn)口，為確保順利進(jìn)洞和施工安全，施工前首先施做洞頂截、排水溝等排水設(shè)施，洞口臨時(shí)邊仰坡采用錨桿掛網(wǎng)進(jìn)行噴射防護(hù)。邊仰坡開(kāi)挖采用分層開(kāi)挖，除管棚施工必要空間外，刷坡過(guò)程中盡量保留核心土體，開(kāi)挖順序由上到下逐步進(jìn)行，邊開(kāi)挖邊防護(hù)，不可一次性大挖大刷。隧道洞口施工應(yīng)避免在雨季進(jìn)行，合理安排工序。采用大管棚和超前導(dǎo)管作為輔助施工進(jìn)洞，為保證邊仰坡穩(wěn)定和提高管棚的端承力，在ZK12+294～K12+296段施作護(hù)拱。

2.2 套拱工序

套拱施工順序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→套拱基礎(chǔ)澆筑→套拱澆筑→搭設(shè)工作平臺(tái)→鉆孔、清孔、驗(yàn)孔→報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收→安裝管棚→注漿→封孔。

2.3 套拱施工

應(yīng)在外輪廓線以外在洞口襯砌位置進(jìn)行操作，促使明洞襯砌保持一定厚度并且套拱結(jié)構(gòu)與巖體表面保持緊密連接。套拱由80cm厚C25混凝土模筑而成，內(nèi)部埋設(shè)4榀I20a工字鋼及Φ133導(dǎo)向管，孔口與工字鋼架采用雙面焊接，焊縫長(zhǎng)度不小于15cm。工字鋼環(huán)向間距50cm，縱向用 Φ22鋼筋連接環(huán)距100cm。套拱施工過(guò)程中應(yīng)考慮沉降對(duì)整體施工造成的影響，并且需要預(yù)留12cm預(yù)計(jì)沉降量，防止套拱沉降造成襯砌厚度不足問(wèn)題。工字鋼安裝好后利用方木、鋼管，木模板等安裝套拱模板。模板應(yīng)安裝平順，支撐牢固，模板接縫嚴(yán)密，避免澆筑混凝土?xí)r發(fā)生漏漿現(xiàn)象。模板安裝后，需要通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)工程師對(duì)相關(guān)部分進(jìn)行檢查，質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后，方可進(jìn)行澆筑套拱作業(yè)。

2.4 支撐拱架

在ZK12+294～K12+296段放置支承拱架（護(hù)拱內(nèi)輪廓為明洞襯砌外輪廓），拱架型號(hào)為I20a，工字鋼規(guī)格為50cm，共計(jì)5榀，支承拱架間用φ22mm鋼拉桿與工字鋼構(gòu)成縱向整體。沿拱架外輪廓環(huán)向每40cm，縱向焊接長(zhǎng)2.2m，定位管采用φ152mm×4.5mm鋼管，同時(shí)，進(jìn)行立護(hù)拱襯砌施工，使用C25型號(hào)的混凝土對(duì)拱架和內(nèi)外膜進(jìn)行澆筑。

2.5 管棚施工

將鋼花管安插至鉆孔中，并且沿隧道開(kāi)挖外輪廓排成鋼管棚被稱為管棚施工，此時(shí)，管內(nèi)注漿與拱架結(jié)構(gòu)將構(gòu)成預(yù)支護(hù)體系，以此達(dá)到對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的加固，預(yù)防松軟性質(zhì)的圍巖出現(xiàn)下沉和坍塌，保證管棚施工的安全性與穩(wěn)定性。

①單洞管棚施工中使用的材料和工藝技術(shù)：φ108mm×6mm 無(wú)縫鋼管，規(guī)格為6m，技術(shù)人員需要沿拱頂150。環(huán)向布設(shè)接頭，并且采用厚壁管進(jìn)行絲扣加固，確保接頭位置與管道斷面錯(cuò)開(kāi)。施工過(guò)程中，需要保證環(huán)向間距為40cm，管材共計(jì)52根，孔徑16mm，間距為20cm，布設(shè)四排，呈梅花型布置。

②鉆孔及管棚安裝使用XV-100型鉆機(jī)，直徑為φ132mm 鉆頭，外插角1?！?。，高壓風(fēng)清孔。檢查孔深和外插角等成孔質(zhì)量，合格后鉆機(jī)送管入孔。

③注漿參數(shù)：管棚壓注水泥漿，水灰比為0.5，使用江蘇產(chǎn)UBJ-3型壓漿泵，初壓 0.5MPa～1.0MPa，終壓2.0MPa。

④超前導(dǎo)管施工

超前導(dǎo)管參數(shù)：采用φ42mm×4mm無(wú)縫鋼管管長(zhǎng)4m，沿拱頂90。環(huán)向布設(shè)，間距40cm，共43根。開(kāi)挖施工中兩排導(dǎo)管縱向搭接長(zhǎng)度不小于1m。導(dǎo)管壁鉆制散漿孔，孔徑8mm，孔距10 cm，布設(shè)四排，呈梅花型布置。

⑤鉆孔與安裝：采用鑿巖機(jī)鉆孔，鉆頭直徑45mm，外插角8。，高壓風(fēng)清孔，鑿巖機(jī)送管入孔。

⑥注漿參數(shù)：超前導(dǎo)管壓注水泥水玻璃雙液漿，水泥水玻璃體積比C：S=1：0.5，水泥漿水灰比W:C=1:1，水玻璃濃度為 35Be'，注漿初壓為 0.2MPa～0.5MPa，終壓為 1.5MPa～2.0MPa，磷酸氫二鈉作為緩凝劑。

3 臺(tái)階法開(kāi)挖

3.1 開(kāi)挖基礎(chǔ)

依據(jù)汪家山隧道施工圖紙，隧道左線進(jìn)、出口均為Ⅴ級(jí)圍巖，采用預(yù)留核心土法進(jìn)行開(kāi)挖。三臺(tái)階開(kāi)挖法是將隧道分成上、中、下三個(gè)斷面進(jìn)行開(kāi)挖。汪家山隧道淺埋段Ⅴ級(jí)圍巖監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示下沉量很小時(shí)，可采用三臺(tái)階法開(kāi)挖。施工時(shí)上臺(tái)階應(yīng)預(yù)留核心土，其意義在于，當(dāng)掌子面發(fā)生滑塌時(shí)，其停止滑塌的條件就是掌子面形成坡面，所以，預(yù)留核心土有助于盡快穩(wěn)定滑塌。

采用分部正臺(tái)階開(kāi)挖，弧導(dǎo)領(lǐng)先1m，采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，人工風(fēng)鎬鑿除軟弱圍巖，上臺(tái)階初期支護(hù)，每掘進(jìn)1m，初噴4cm混凝土，然后布設(shè)長(zhǎng)3.5mφ25中空錨桿，錨桿間距0.8m×0.8m，梅花型布置，再用φ8盤(pán)圓沿初噴面綁扎金屬網(wǎng)（網(wǎng)孔20cm×20cm），要求金屬網(wǎng)和錨桿焊接牢固，然后每0.5m架立I18b工字鋼1榀，左右拱腳處沿拱架外側(cè)打入3根長(zhǎng)3.5mφ42mm鋼管作為鎖腳管(一方面減少拱腳收斂，另一方面承受部分上部圍巖荷載，減小拱腳處土壓力，減小拱腳下沉)，最后復(fù)噴C25混凝土至設(shè)計(jì)厚（洞口偏壓、淺埋段支護(hù)參數(shù)）。

3.2 初期支護(hù)

左右側(cè)交替開(kāi)挖邊墻馬口，當(dāng)開(kāi)挖至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，及時(shí)施作初期支護(hù)(同上導(dǎo)坑)，工字鋼用連接鋼板和高強(qiáng)螺栓連接。有所不同的是，在淺埋側(cè)用系統(tǒng)導(dǎo)管代替系統(tǒng)錨桿，系統(tǒng)導(dǎo)管壓漿參數(shù)不同，壓注雙液漿用來(lái)固結(jié)淺埋側(cè)圍巖，以抵抗深埋側(cè)土壓力造成的洞身偏移。

工字鋼架支撐，網(wǎng)噴混凝土初期支護(hù)，分部開(kāi)挖見(jiàn)下圖。

3.3 換填處理

支撐支護(hù)開(kāi)挖

仰拱開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)進(jìn)行承載力的檢測(cè)為 253 kPa、258 kPa、264 kPa、212 kPa、203 kPa、233 kPa，有 3 點(diǎn)不合格，上報(bào)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理，共同現(xiàn)場(chǎng)勘查，由設(shè)計(jì)單位處理，進(jìn)行換填處理，復(fù) 測(cè) 275 kPa、284 kPa、276 kPa、288 kPa、279 kPa、292 kPa 結(jié)果合格，清除松土、整平壓實(shí)，進(jìn)行下道工序施工，仰拱的初支、邊墻支護(hù)，澆筑仰拱混凝土及填充。

3.4 二次襯砌施工

二次襯砌緊跟初期支護(hù)，需要進(jìn)行排水管的施工與設(shè)計(jì)，并且利用土工布和防水板進(jìn)行防水施工，采取整體式襯砌臺(tái)車的方案推進(jìn)，當(dāng)相關(guān)參數(shù)測(cè)量完畢，需要進(jìn)行頭板封裝，利用泵機(jī)輸送混凝土，完成二次襯砌施工。

3.5 偏壓加固

所示在淺埋側(cè)用系統(tǒng)導(dǎo)管代替系統(tǒng)錨桿，通過(guò)壓注雙液漿來(lái)固結(jié)淺埋側(cè)土體。再采用變斷面襯砌淺埋側(cè)加厚，以抵抗深埋側(cè)土壓力。

3.6 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是新奧法設(shè)計(jì)施工的核心內(nèi)容之一，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題，制定相應(yīng)措施，指導(dǎo)施工，保證施工順利進(jìn)行。

3.6.1 量測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置

量測(cè)項(xiàng)目主要包括圍巖支護(hù)和地表狀況、洞內(nèi)和外拱頂下沉或收斂狀況。

在淺埋偏壓段需要每間隔10 m設(shè)置測(cè)量斷面，在拱頂位置設(shè)計(jì)沉降觀測(cè)點(diǎn)。而水平收斂觀測(cè)點(diǎn)需要設(shè)計(jì)在拱線上側(cè)的1.5 m處，地表斷面處共計(jì)7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)間距保持在2.0 m。

3.6.2 量測(cè)數(shù)據(jù)整理及分析

在K12+330、K12+270設(shè)置兩組觀測(cè)點(diǎn)，馬口開(kāi)挖前后兩個(gè)月內(nèi)收斂、沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)表明圍巖已趨于穩(wěn)定，收斂累計(jì)最大值為72mm，拱頂下沉累計(jì)最大值為86mm。趨于穩(wěn)定時(shí)及時(shí)地施作二次襯砌，襯砌以后也要對(duì)該段地表沉降進(jìn)行觀測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

①淺埋軟弱圍巖段圍巖自承能力差，早期應(yīng)力釋放快，變形大，采用剛度大，早期強(qiáng)度高的大管棚輔助施工初期支護(hù)，以及及時(shí)施作仰拱，使襯砌形成閉合結(jié)構(gòu)，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，有效地減小了圍巖變形，提高了圍巖的穩(wěn)定性。

②破碎圍巖偏壓淺埋段，加強(qiáng)初期支護(hù)和施作仰拱后，圍巖結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要進(jìn)行二次襯砌施工，實(shí)現(xiàn)初期支護(hù)和二次襯砌部分共同承擔(dān)圍巖結(jié)構(gòu)壓力。

③偏壓段在初期支護(hù)中淺埋側(cè)采用系統(tǒng)導(dǎo)管壓注雙液漿固結(jié)圍巖代替系統(tǒng)錨桿和在二次襯砌中淺埋側(cè)加厚襯砌是行之有效的措施。進(jìn)行隧道加固是保證隧道施工安全的重要環(huán)節(jié)，是山區(qū)隧道段淺埋段、偏壓處理的有效措施。