程希

保利長(zhǎng)大工程有限公司 廣東 廣州 510000

隧道單向出洞施工技術(shù)，即單向掘進(jìn)至距出洞口20m～30m處時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，采取CD挑梁開挖法或環(huán)形開挖預(yù)留核心土法化大斷面為小斷面、延長(zhǎng)或增加超前小導(dǎo)管的搭接長(zhǎng)度或布設(shè)數(shù)量，提高注漿質(zhì)量等措施，從洞內(nèi)向另一端洞口直接出洞的施工工藝。本文以大埔至潮州高速公路石壁隧道為例，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整出洞支護(hù)參數(shù)結(jié)合施工質(zhì)量控制等方法，分析研究丘陵山區(qū)高速隧道單向出洞施工技術(shù)。

1 工程概況

石壁隧道位于梅州市大埔縣高陂鎮(zhèn)宋公村，設(shè)計(jì)為雙向四車道，小凈距隧道，起訖樁號(hào)K16+421～K17+003，長(zhǎng)582m；呈150°方向展布，穿宋公村；隧道穿過(guò)丘陵地貌區(qū)，地形起伏大，地面標(biāo)高96～198m，最大相對(duì)高差約為102m。山體植被茂密。隧道最大埋深約110m，屬于洞口淺埋小凈距短隧道。

（1）洞口地質(zhì)條件。石壁隧道由潮州端向大埔端單向掘進(jìn)，大埔端洞口覆蓋層較薄，局部基巖裸露，見陡峭巖壁。洞口段圍巖主要由坡殘積粉質(zhì)黏土、燕山期強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育密集，裂隙面之間多充填泥質(zhì)，基巖破碎，無(wú)膠結(jié)，完整性差，強(qiáng)度低。

（2）洞口段原設(shè)計(jì)情況。隧道出洞口段為Ⅴ級(jí)軟巖淺埋段，洞口段設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)為XS-Ⅴa型復(fù)核襯砌。洞口24m范圍內(nèi)超前支護(hù)采用Φ108無(wú)縫鋼管長(zhǎng)管棚，管棚長(zhǎng)度24m，環(huán)向間距40cm，外插角1-30°，設(shè)置于拱頂120°范圍內(nèi)，同時(shí)施設(shè)Φ42超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)度4m，環(huán)向間距40cm，外插角120°，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，主要采用Φ25中空注漿錨桿、Φ22藥卷錨桿、工字鋼支撐(I20a@60cm)、Φ6mm鋼筋網(wǎng)（20×20cm）、26cm厚C25噴射混凝土[1]。

2 隧道單向出洞施工技術(shù)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)施工條件

石壁隧道大埔端為陡峭巖壁，洞口外側(cè)為深山溝谷地帶，地形高差較大，洞口位置叢林密布，施工場(chǎng)地狹窄，且施工便道較難開入，施工平臺(tái)無(wú)法搭建，施工水、電、機(jī)械設(shè)備等無(wú)法接入。

2.2 出洞方案確定

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件及大埔段端洞口圍巖巖性，石壁隧道采取CD挑梁法單向出洞施工。

2.3 CD挑梁法單向出洞明暗分界線的確定

根據(jù)挑梁法單向出洞的設(shè)計(jì)意圖，出洞時(shí)的明暗分界樁號(hào)以“超前支護(hù)打穿地表”和實(shí)現(xiàn)“零開挖出洞”為準(zhǔn)。洞口樁號(hào)保持原設(shè)計(jì)不變，由于明暗分界線樁號(hào)變動(dòng)，相應(yīng)的洞門方案應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)情況提出調(diào)整，隧道出洞后，明洞段根據(jù)地形地貌及邊仰坡情況，可采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

2.4 CD挑梁法單向出洞施工方案

（1）CD挑梁法單向出洞施工方案。取消石壁隧道大埔端洞口原設(shè)計(jì)套拱及Φ108長(zhǎng)管棚，原長(zhǎng)管棚超前支護(hù)范圍直至出洞采用雙層超前注漿小導(dǎo)管代替，超前支護(hù)采用兩排超前注漿小導(dǎo)管每環(huán)37根，間距40cm。超前小導(dǎo)管規(guī)格為Φ42×4mm，長(zhǎng)3m。在開挖支護(hù)過(guò)程中，每2榀鋼拱架打設(shè)一環(huán)，打設(shè)方式為第一環(huán)30°，第二環(huán)12°，第三環(huán)30°，第四環(huán)12°，交錯(cuò)施工，超前小導(dǎo)管壓注水灰比為1∶1水泥液漿，終壓0.5～1Mpa。

為控制開挖過(guò)程中拱頂沉降，取消原Φ22砂漿鎖腳錨桿，變更為3.5m長(zhǎng)Φ42注漿小導(dǎo)管，每處拱腳設(shè)置2組，每環(huán)設(shè)置8根，打設(shè)高度不超過(guò)拱腳以上50cm，施打角度與水平方向斜向下成45°。其他支護(hù)結(jié)構(gòu)仍參照原設(shè)計(jì)XS-Va襯砌結(jié)構(gòu)支護(hù)。

（2）CD挑梁法單向出洞施工步驟。當(dāng)掌子面施工至原設(shè)計(jì)長(zhǎng)管棚支護(hù)范圍時(shí)，暫停掌子面施工，完善開挖部分洞身初期支護(hù)及二次襯砌，控制好安全步距，做好洞身圍巖及洞外地表沉降位移監(jiān)測(cè)，同時(shí)做好出洞施工準(zhǔn)備工作。上臺(tái)階打通后再交錯(cuò)施工下臺(tái)階，并及時(shí)封閉仰拱。單向打通后在明洞范圍加設(shè)3榀鋼支撐及噴混支護(hù)，作為洞口防護(hù)。

2.5 CD挑梁法單向出洞施工質(zhì)量、安全控制要點(diǎn)

①施工中盡量縮短掌子面到仰拱和二次襯砌之間的距離，及時(shí)進(jìn)行下臺(tái)階開挖及仰拱封閉成環(huán)，確保安全步距滿足規(guī)范的要求；②嚴(yán)格控制好雙層超前支護(hù)小導(dǎo)管的打設(shè)角度和小導(dǎo)管間的搭接范圍，確保注漿飽滿度；③上臺(tái)階先、后行導(dǎo)洞出洞過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)情況，適當(dāng)增設(shè)臨時(shí)仰拱或橫撐；④每次開挖完成以后，先用小型挖掘機(jī)排險(xiǎn)，確認(rèn)無(wú)險(xiǎn)情后，及時(shí)噴混封閉掌子面、施做初期支護(hù)；⑤上臺(tái)階兩側(cè)導(dǎo)洞貫通后，再行下臺(tái)階施工，左右側(cè)錯(cuò)距5m開挖，避免局部爆破震動(dòng)對(duì)上部松散土體的影響；⑥加強(qiáng)單向出洞段及洞外地表的施工監(jiān)控量測(cè)（洞內(nèi)每5m設(shè)置一觀測(cè)斷面），并根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果決定是否需要對(duì)進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

3 CD挑梁法單向出洞施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

（1）節(jié)約投資。采用單向出洞施工工藝可以節(jié)省一個(gè)開挖面需增加的風(fēng)、水、電、駐地建設(shè)費(fèi)，節(jié)省洞口邊仰坡開挖噴錨防護(hù)以及施工機(jī)械等一整套費(fèi)用。

（2）加快施工進(jìn)度。采取單向出洞施工工藝相比從邊、仰坡開挖防護(hù)，截水溝施作，套拱與管棚施工，直至具備進(jìn)洞條件，至少可以節(jié)約7～10天的工期。

（3）減少人工痕跡。采用單向出洞施工工藝，通過(guò)選擇合理的明暗交界里程，延長(zhǎng)明、暗洞，優(yōu)化洞門的結(jié)構(gòu)形式，減少邊仰坡的開挖量，有效地避免對(duì)洞口植被、土體的擾動(dòng)與破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)隧道一端洞口受陡峭、臨崖、偏壓等地質(zhì)條件差等環(huán)境因素影響，使施工機(jī)具難以就位或難以形成開挖面時(shí)，鑒于工期、投資以及洞口的自然景觀的保護(hù)等各方面優(yōu)勢(shì)，可以選用單向出洞法出洞。本項(xiàng)目石壁隧道就是結(jié)合隧道自身特點(diǎn)及實(shí)際地形情況，巧妙的選用CD挑梁法單向出洞施工，為項(xiàng)目節(jié)省了輔助施工設(shè)備、設(shè)施的投入，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)丘陵山區(qū)短、中隧道施工具有較好對(duì)借鑒意義和推廣價(jià)值。