宋志宏

中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟南 250014

某公路大跨隧道工程在洞身建設(shè)期間，經(jīng)過前期勘察發(fā)現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域難以進場施工，因此在洞身施工中設(shè)計采用淺埋暗挖施工技術(shù)。同時，為了保障施工安全，在技術(shù)應(yīng)用同時采取一系列防坍塌措施，避免隧道洞身施工中因坍塌威脅到作業(yè)人員人身安全，并為推進施工進度提供保障。文章探討公路大跨隧道洞身淺埋暗挖防坍塌施工技術(shù)，促使相關(guān)建設(shè)單位及技術(shù)人員在掌握技術(shù)要點的基礎(chǔ)上不斷提升工程施工水平。

1 工程概況

某隧道工程位于山區(qū)，區(qū)域內(nèi)山勢陡峭且地形起伏大，當?shù)販羡职l(fā)育，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)很難進場施工。隧道設(shè)計為雙線分離式隧道，右線長1224m、左線長1236m。該隧道左幅淺埋段有50m加上右幅淺埋段70m設(shè)計為S5a襯砌支護類型，開挖工法是三臺階七步法，輔助措施是超前徑向注漿+超前小導(dǎo)管，其中拱部120°以內(nèi)區(qū)間選用超前徑向注漿，注漿花管設(shè)計為Ф50×5，每根4m，保持35cm的環(huán)向間距，打設(shè)角度在15°～20°?；赟5a支護相關(guān)參數(shù)，可確定鋼架間距保持在50cm，并每間隔5榀拱架施作1次。超前小導(dǎo)管使用Ф42×3.5的鋼管，每根3m，保持30cm的環(huán)向間距，打設(shè)角度在3°～5°，同步基于S5a支護相關(guān)參數(shù)，可確定鋼架間距保持在50cm，并每間隔2榀拱架施作1次。補充措施是在此段增大環(huán)向盲管密度，設(shè)計每間隔3～5m增加一環(huán)，促使橫線橫向排水管和縱向排水管保持更大的直徑，以充分發(fā)揮其水流引導(dǎo)作用。

另外，右幅淺埋段有30m設(shè)計為S5a襯砌支護類型，并以環(huán)形開挖預(yù)留核心土法進行開挖工作，輔助措施是超前徑向注漿+雙層超前小導(dǎo)管。超前徑向注漿同上，雙層超前小導(dǎo)管使用Ф42×3.5鋼管，每根2m或3m，保持30cm的環(huán)向間距，每根2m的打設(shè)角度在5°～7°，每根3m的打設(shè)角度在3°～5°?；赟5a支護參數(shù)，可確定鋼架間距保持在50cm，且針對每根3m的每間隔2榀拱架施作1次，針對每根3m的每間隔1榀拱架施作1次。補充措施也是在此段增大環(huán)向盲管密度，通常每間隔2～3m增加一環(huán)，促使橫向排水管和縱向排水管保持更大直徑，充分發(fā)揮其水流引導(dǎo)作用。

2 公路大跨隧道洞身淺埋暗挖防坍塌施工技術(shù)

2.1 三臺階七步開挖法

三臺階七步開挖法的基本模式是弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法，劃分為上、中、下3個臺階，同時包含7個開挖面，所有位置開挖和支護都要順著隧道縱向相互錯開，施工中注意平行推進。該工程應(yīng)用三臺階七步開挖法期間，需要注意以下事項：（1）主要進行機械開挖，必要情況下輔進行弱爆破。不同開挖面逐步推進并平行作業(yè)，且在初期支護施作期間也保持平行進行。不同分部的初期支護需要密切銜接，并結(jié)合實際施工情況盡早封閉成環(huán)。（2）緊隨下臺階施作仰拱，并根據(jù)現(xiàn)場情況及時閉合，以構(gòu)建完整、穩(wěn)固的支護體系。（3）在施工期間，需要做好監(jiān)控測量工作，以動態(tài)了解圍巖狀態(tài)和支護變形情況，并結(jié)合實際情況對預(yù)留變形量和支護參數(shù)作出適當調(diào)整，保障施工的安全與穩(wěn)定。（4）在洞內(nèi)建立完善的臨時性防排水系統(tǒng)，以防拱墻腳基礎(chǔ)在地下水浸泡影響下失穩(wěn)。（5）完成拱部超前支護之后，對上臺階的弧形導(dǎo)坑實現(xiàn)環(huán)向開挖，同步預(yù)留一定長度的核心土，一般保持3～5m，同時寬度占到隧道開挖寬度1/3～1/2。結(jié)合初期支護鋼架所保持間距明確開挖循環(huán)進尺，通常不能高出1.5m，并且上臺階的開挖矢跨比需要在0.3以上。（6）結(jié)合初期支護鋼架具體間距，明確中臺階還有下臺階雙側(cè)開挖進尺，通常不能高出1.5m，并且開挖高度一般保持在3～3.5m，雙側(cè)的臺階需要保持2～3m的錯開距離。（7）上臺階、中臺階、下臺階要保持相同的預(yù)留核心土開挖進尺，同時各臺階要有相同的循環(huán)進尺。（8）一般仰拱循環(huán)開挖期間，長度最好保持在2～3m，完成開挖作業(yè)后盡早進行仰拱初期支護施工。兩隧底開挖以及支護循環(huán)施工結(jié)束后，要及時進行仰拱施工，同時仰拱分段長度最好在4～6m。

2.2 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法

此施工技術(shù)在應(yīng)用中主要通過挖掘機開展開挖作業(yè)，配合應(yīng)用風(fēng)鎬、人工以及解小炮對開挖面加以修整。首先開挖拱部環(huán)形，此階段核心土頂面和開挖拱頂兩者間距一般保持1.5m，并根據(jù)環(huán)形開挖斷面的1/2控制核心土斷面，以便于人員操作。結(jié)合圍巖實際情況確定環(huán)形開挖高度，并對鋼支撐加工尺寸參數(shù)充分考量，為便于人員操作，高度最好在3.5～4m。根據(jù)2榀鋼支撐間距把控開挖循環(huán)進尺，通常在0.5～1m。之后要開挖拱部核心土，開挖結(jié)束后開挖側(cè)墻，此階段需保持3～5m的錯開間距。單側(cè)開挖期間，每次開挖進尺要控制在1.5m以下，并結(jié)合2榀鋼支撐間距明確具體進尺。開挖期間，保持1.5～2m的寬度，于中心部位暫留核心土。之后，在完成核心土開挖作業(yè)后，開展仰拱開挖作業(yè)，此環(huán)節(jié)要全幅開挖，并利用棧橋建立通行道路。邊墻下方的鋼支撐要和仰拱鋼支撐牢固地焊接連接。

2.3 輔助超前措施

若選擇超前大管棚施工，要在洞內(nèi)建立管棚工作室，并且和設(shè)計開挖斷面相比，此環(huán)節(jié)開挖斷面需高出80～100cm，工作室長度也需要增加至少10m，應(yīng)用于淺埋段會面臨較大的施工坍塌風(fēng)險。應(yīng)用超前小導(dǎo)管作業(yè)，不僅可有效控制打設(shè)角度，還不會對密實土層產(chǎn)生較大擾動，便于后續(xù)開挖洞身。另外，若此工程施工中應(yīng)用地表注漿技術(shù)，會因為需要先期施工不能明確洞內(nèi)巖層情況，且很難發(fā)揮良好的豎向加固與支撐作用。選擇超前徑向注漿作業(yè)，可以緊隨作業(yè)面施工逐步推進，進而更精準的掌握洞內(nèi)巖層情況，結(jié)合實際情況對注漿壓力及注漿量作出適當調(diào)整，以獲得良好的注漿效果。同時，小導(dǎo)管和漿液可實現(xiàn)較好配合，以更有效地對巖層發(fā)揮豎向加固及支撐作用。

2.4 防坍塌措施

在淺埋段施工期間，要在地表合適部位設(shè)置沉降觀測標志，順著隧道開挖軸線，在橫向方向上每間隔3m布置一組，整排橫向共布置5組，順著隧道縱向每間隔5m布置一組。在開挖施工中，每天上午和下午分別對洞內(nèi)和地表進行監(jiān)控測量，以觀測實際沉降情況。一旦發(fā)生變形情況，需及時采取增加縮腳錨管或臨時仰拱等措施加以處理，若只在小范圍內(nèi)發(fā)生局部坍塌，可及時噴錨，同步將注漿管道埋設(shè)于初支面，結(jié)束初支后實現(xiàn)注漿處理，對于地表進行工回填操作，以提升防排水效能。在淺埋段，主要以機械開挖形式開展上臺階施工，在局部應(yīng)用小炮進行輔助施工，并合理控制進尺，一次不能超過2榀拱架。施工現(xiàn)場要有專門的管理人員全天候輪流值班，加強現(xiàn)場監(jiān)督，貫徹落實施工方案。

2.5 坍塌應(yīng)急處理措施

一旦出現(xiàn)以下三種情況，需要在相關(guān)負責人指揮下有序組織施工人員以及機械設(shè)備撤出工作面：（1）圍巖測量數(shù)據(jù)反饋圍巖保持急速變形；（2）圍巖面持續(xù)有掉塊剝落；（3）支護噴混凝土外表有脫皮掉塊、裂縫、龜裂等情況，同時鋼架發(fā)生嚴重變形問題，或者掌子面節(jié)理裂隙內(nèi)部的涌水量或滲水量顯著增加。在出現(xiàn)坍塌事件之后，為了避免坍塌影響不斷擴大，要求及時錨固或清除坍塌范圍內(nèi)側(cè)壁以及頂部分布的大裂縫、危石等，同時要加固坍塌范圍周邊原有支護，避免坍塌范圍繼續(xù)擴大。另外，坍塌范圍內(nèi)需及時噴射砼或架設(shè)支撐，如必要可加設(shè)錨桿。最后要及時襯砌，尤其要盡快在坍塌兩端加強局部襯砌，避免坍塌擴大。若坍塌方體積不大，并在坍塌區(qū)間內(nèi)牢固的架設(shè)構(gòu)件支撐，或完成噴錨，可從一端或從兩端自上而下地清除坍渣，開挖之后及時噴砼，并同步架設(shè)臨時構(gòu)件對支頂起到支撐作用。若坍塌方體積相對較大，或者地表發(fā)生明顯沉降，或者坍塌體堵塞道路不能在坍塌范圍之內(nèi)加強支護，需要以注漿形式加固坍塌體，進而以穿過法于坍塌體中進行開挖以及襯砌作業(yè)。在處理坍塌時，需要同步遵循治塌先治水的原則強化排水。

3 結(jié)束語

在公路大跨隧道工程建設(shè)期間，隧道洞內(nèi)開挖施工往往會受到多方面因素影響易出現(xiàn)坍塌事故，嚴重危及施工人員人身安全以及機械設(shè)備安全，并且會影響施工進度，增加工程建設(shè)成本。為此，需要相關(guān)工程建設(shè)單位及施工人員正確認識此類工程的特點，在施工中采取合理的開挖技術(shù)，尤其要注意在淺埋段運用恰當?shù)陌低谑┕し椒ǎ龊弥ёo，采取一系列防坍塌技術(shù)。