李 駿 陽

(四川鐵盛工程勘察設(shè)計有限公司，四川 成都 610031)

1 概述

隧道遵循早進晚出，強調(diào)隧道洞口施工是整個工程重要的節(jié)點工程，且洞口段埋深一般較淺，地層巖性較差，為施工高風(fēng)險地帶，施工中易發(fā)生如洞口塌方、地層滑坡等事故，故有必要加強洞口初期支護及二襯結(jié)構(gòu)形式[1]。TB 10003—2016鐵路隧道設(shè)計規(guī)范(后文簡稱《規(guī)范》)指出，橋隧相連的洞口設(shè)計綜合考慮地形、地質(zhì)條件、橋梁結(jié)構(gòu)等因素并應(yīng)符合下列要求，橋臺進洞段隧道內(nèi)凈空尺寸應(yīng)滿足橋梁結(jié)構(gòu)、橋梁架設(shè)及維修要求；合理設(shè)計橋隧連接方式及施工工序等[2]。

2 工程概況

2.1 工程簡介

某隧道為雙線隧道，設(shè)計時速為350 km/h，全長約1.7 km，隧道進口端為橋臺進洞大斷面，且洞口段地基基礎(chǔ)位于岸坡穩(wěn)定線以內(nèi)。

2.2 工程地質(zhì)概況

3 初始設(shè)計方案

3.1 設(shè)計思路

該隧道為雙線隧道，隧道洞口因線路高程較長距離位于岸坡穩(wěn)定線范圍內(nèi)，為保證隧道施工及運營期間安全，擬采用分層放坡開挖方式，邊坡采用錨桿框架梁護坡防護，且地表自然坡度較陡，洞頂上方分布于危巖落石，洞口施工前，對危巖采取清除及嵌補措施。

洞口左側(cè)地基基礎(chǔ)部分位于黏土及碎石土，位于岸坡穩(wěn)定線范圍內(nèi)，存在大斷面開挖、澆筑大體積混凝土、高邊坡以及基礎(chǔ)穩(wěn)定等問題，為解決以上問題，設(shè)計綜合考慮給出以下施工方案及建議。

3.2 邊坡防護設(shè)計

邊坡采用分層放坡開挖方式，洞口左側(cè)臨時邊坡為黏土及碎石土，為確保施工安全，該側(cè)臨時邊坡采用φ76鋼管樁注漿加固(如圖1所示)，鋼管樁長5.0 m/根，間距為1.5 m×1.5 m，梅花形布置，漿液為1∶1水泥漿液，注漿壓力擬為0.3 MPa～0.5 MPa，并采用錨噴支護，噴C25混凝土厚12 cm，Φ8鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距20 cm×20 cm，φ22砂漿錨桿長2 m～5 m，間距1.0 m×1.0 m，梅花形并沿高度增長布置。

洞口永久邊坡采用錨桿框架梁防護，框架內(nèi)噴混植生綠化的防護措施，φ32錨桿長8 m，框架節(jié)點間距3 m，正方形布置。

3.3 大體積混凝土

施工中明洞、暗洞結(jié)構(gòu)及橋臺圬工量較大，施工時應(yīng)考慮大體積混凝土澆筑的影響，可采取低水化熱混凝土、降低混凝土入模溫度以及預(yù)埋冷水管等措施，避免結(jié)構(gòu)開裂。

3.4 地基基礎(chǔ)設(shè)計

為滿足地基承載力要求，設(shè)計采用35根d=1.25 m的鉆孔灌注樁，按矩形布置，具體見表1,圖2。

表1 鉆孔樁參數(shù)表 m

4 優(yōu)化后方案

4.1 總體方案

結(jié)合初始設(shè)計方案，未考慮大開挖對地表植被大面積破壞，對地表危巖地層圍巖擾動以及開挖圬工量較大等的影響，不符合隧道“早進晚出”設(shè)計原則，且施工風(fēng)險較大。

結(jié)合以上風(fēng)險因素，考慮明洞洞門結(jié)合橋臺進暗洞設(shè)計方案，護橋暗洞段采用三臺階法加臨時橫撐施工工序，以減小施工安全風(fēng)險，具體見圖3，圖4。

4.2 暗洞段優(yōu)化后施工工法

施工時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際地質(zhì)情況，采用弱爆或控爆開挖，具體施工工序如下：

1)進行開挖前，應(yīng)事先做好超前支護措施，對第①部分進行開挖，對該部分施作鋼架及錨網(wǎng)噴支護：開挖后，首先噴射混凝土，架立鋼架，并清理整平拱腳處，保證鋼架基腳落到實處，及時打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿，再按設(shè)計要求進行復(fù)噴。當(dāng)鋼架與初噴混凝土沒有達到貼合緊密要求時，可采用混凝土墊塊楔緊空隙處；再進行系統(tǒng)錨桿打設(shè)，采用Ⅰ20a型鋼對該部分底部設(shè)置臨時橫撐支護(設(shè)置方式為每間隔2榀鋼架，底部設(shè)Ⅰ20a型鋼臨時橫撐)。

2)對第②部分進行開挖，進行直邊墻初期支護：按設(shè)計要求進行混凝土初噴，鋼架架立(必要時采用φ22砂漿錨桿進行定位處理)，及時打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿，再按設(shè)計要求進行復(fù)噴，再進行系統(tǒng)錨桿打設(shè)。

3)對第③部分，進行直邊墻初期支護，支護方式及注意事項混凝土第②部分開挖支護，后采用Ⅰ20a型鋼對以上②③部分底部設(shè)置臨時橫撐支護(設(shè)置方式為每間隔2榀鋼架，底部設(shè)Ⅰ20a型鋼臨時橫撐)。

4)對第④部分進行開挖，進行直邊墻初期支護：按設(shè)計要求進行混凝土初噴，鋼架架立(必要時采用φ22砂漿錨桿進行定位處理)，及時打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿，再按設(shè)計要求進行復(fù)噴，再進行系統(tǒng)錨桿打設(shè)。

5)對第⑤部分進行開挖，進行直邊墻初期支護：按設(shè)計要求進行混凝土初噴，鋼架架立(必要時采用φ22砂漿錨桿進行定位處理)，及時打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿，再按設(shè)計要求進行復(fù)噴，再進行系統(tǒng)錨桿打設(shè)。

6)開挖至設(shè)計底標(biāo)高后，對開挖斷面底部進行初期支護：按設(shè)計要求進行混凝土初噴，鋼架架立(必要時采用φ22砂漿錨桿進行定位處理)，及時打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿。

7)在第⑤部分施工完成，并對基底進行清渣處理后，立即灌注(Ⅵ)部底板與邊墻基礎(chǔ)。

8)施工中加強監(jiān)控量測，及時反饋并分析結(jié)果，確定何時施作二襯結(jié)構(gòu)，臨時橫撐的拆除對開挖后鋼架穩(wěn)定的影響，最后采用模板臺車，對第(Ⅶ)部分襯砌結(jié)構(gòu)進行澆筑。

4.3 施工注意事項

1)隧道施工應(yīng)堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則[3]。

2)采用臺階法施工時，上部臺階開挖間隔應(yīng)按不大于1榀鋼架間距要求嚴(yán)格控制每循環(huán)開挖進尺；邊墻開挖間隔，應(yīng)按不大于2榀鋼架間距要求嚴(yán)格控制每循環(huán)開挖進尺；對鋼架進行鎖腳錨桿打設(shè)，并注水泥漿液后，方可進行底部底板開挖[4]。

3)鋼架架立應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求進行施工，拱腳處設(shè)置混凝土墊塊或墊板，大邊墻結(jié)合現(xiàn)場實際情況，可采用墊槽鋼等方式，保證鋼架穩(wěn)定，以防止鋼架變形破壞等。對洞口段施工時，因埋深淺、圍巖破碎，應(yīng)合理安排施工步序，盡量避免連續(xù)交叉作業(yè)，防止施工人員作業(yè)時，破壞已完成或完成后待養(yǎng)護的結(jié)構(gòu)，以保證安全。

4)設(shè)置Ⅰ20a型鋼為臨時橫撐，其采用鋼墊板與鋼架接頭處可靠連接(鋼墊板尺寸為(長×寬×厚)：26 cm×30 cm×1.6 cm)。

5)當(dāng)圍巖破碎，開挖后極易造成圍巖失穩(wěn)，可結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采取三臺階加臨時橫撐法與預(yù)留核心土的施工工法相結(jié)合的方式進行施工。當(dāng)初期支護中，鋼架出現(xiàn)基腳下沉或移動時，可在原有臨時橫撐設(shè)置的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減小橫撐間距，拱腳處可采取局部擴大處理措施，必要時增設(shè)斜向支撐。當(dāng)拱頂出現(xiàn)拱頂下沉量過大時，結(jié)合現(xiàn)場施作條件，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法增加臨時豎撐，以保證安全。

6)本隧洞口暗挖段均采用復(fù)合式襯砌，現(xiàn)場施工時，施工單位應(yīng)按有關(guān)國家、地方規(guī)范、規(guī)定及相關(guān)圖紙設(shè)計的要求，對地表及洞內(nèi)加強監(jiān)控量測措施并及時反饋、分析，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果異常時，應(yīng)分析原因，并及時反饋設(shè)計及相關(guān)各方，以保證安全。并據(jù)此分析二襯澆筑的時機，以及初期支護、加強支護等參數(shù)設(shè)置的合理性。對于特殊巖土及危巖落石、斷層及岸坡穩(wěn)定線影響的不良地質(zhì)地段，嚴(yán)禁初期支護長時間暴露，并及時施作二襯結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力的同時，保證結(jié)構(gòu)自身的安全和穩(wěn)定。

7)開挖下臺階時不能全部一次性揭完，下臺階應(yīng)錯位開挖，確保上臺階鋼架穩(wěn)定。

5 結(jié)論及建議

1)隧道橋臺進暗洞情況，在工程隧道設(shè)計中較為普遍，結(jié)合實際工程情況，對于因特殊地質(zhì)原因且線路調(diào)整較為困難，如洞口段地基基礎(chǔ)較差、地表有危巖落石等不良地質(zhì)因素影響，橋臺進暗洞距離較長，若采用明挖放坡開挖，不經(jīng)濟，不合理，采用暗挖結(jié)合臺階法設(shè)臨時橫撐能較好的降低施工成本及減少地表植被破壞，且施工風(fēng)險相對較低。

2)橋臺進暗洞距離過長時，同時也存在暗洞施工作業(yè)困難，施工步序相對復(fù)雜，施工時宜結(jié)合隧道實際情況及工期安排統(tǒng)籌考慮，避免連續(xù)交叉作業(yè)，降低施工效率。

3)暗洞包橋臺邊墻一般開挖高度較高，施工風(fēng)險較高，易造成邊坡失穩(wěn)、圍巖坍塌等災(zāi)害，施工前需及時做好支護措施，加強暗挖段超前地質(zhì)預(yù)報，提前做好應(yīng)急措施，以保證安全。

4)護橋明暗洞襯砌結(jié)構(gòu)斷面較大，加強支護采用的鋼架較多，且安裝定位要求較高，施工需注意精確控制，做好鋼拱架接頭連接，及時打設(shè)鎖腳，必要時采取注漿措施，以防止鋼拱架下沉。

5)橋臺進暗洞施工，因斷面開挖較大，可考慮采用CRD法代替三臺階法設(shè)臨時橫撐工法，此方法在圍巖穩(wěn)定性較差情況，更利于隧道開挖安全，且對于施工交叉干擾較小，但施工前宜結(jié)合地質(zhì)圍巖情況，合理選用施工工法。