李卓軍

（中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

本隧道位于一條城市主干路上，設(shè)計(jì)速度50km/h，是一座分離式單向三車道小凈距淺埋隧道。隧道單洞凈寬14.25m，凈高 5.0m。兩隧道均位于半徑為900m的圓曲線上，左隧道全長(zhǎng)410m，右隧道全長(zhǎng)385m，共設(shè)置一處人行橫洞。線路區(qū)屬于侵蝕剝蝕丘陵地貌，場(chǎng)地內(nèi)局部地形已進(jìn)行人工改造，坡度平緩，坡角約8～15°，個(gè)別地段可達(dá)25°。場(chǎng)地內(nèi)相對(duì)高差約80m，整體地形呈現(xiàn)斜坡?tīng)?，局部存在陡坎。巖體為中厚層狀構(gòu)造，層間裂隙發(fā)育，層間結(jié)合程度很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面。隧道IV級(jí)圍巖占隧道總長(zhǎng)度的69.4%，Ⅴ級(jí)圍巖占隧道總長(zhǎng)度的31.6%，主要由粉質(zhì)粘土和強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖組成，無(wú)自穩(wěn)能力，洞頂及側(cè)壁易坍塌，易出現(xiàn)地表下沉（陷）。

圖1 隧道區(qū)位圖

2 隧道洞口結(jié)構(gòu)

2.1 隧道進(jìn)口

隧道進(jìn)口左線樁號(hào)為ZK1+080.000，右線樁號(hào)為YK1+080.000，埋深2.5～5.2m，為淺埋隧道段。地形為傾角約5～10°的斜坡，地勢(shì)中部平坦兩側(cè)較陡。地質(zhì)條件較差，大部分為粉質(zhì)粘土及強(qiáng)風(fēng)化基巖，接近地表，冒頂?shù)目赡苄詷O大，該段圍巖級(jí)別為V級(jí)，加之淺埋，成洞條件較差，易形成塌方。K1+110-K1+190處存在一條待建道路橫穿洞頂，道路施工范圍隧道埋深淺，且有30m位于隧道明洞段，受橫穿道路的影響同時(shí)考慮一定安全距離，將明暗分界向大里程方向延伸至K1+140處，進(jìn)洞口設(shè)置60m長(zhǎng)鋼筋混凝土明洞，洞口采用同一斷面削竹式洞門(mén)如圖1所示。

圖1 隧道進(jìn)口洞門(mén)立面布置圖

2.2 隧道出口

隧道出口左線樁號(hào)為ZK1+490.000，右線樁號(hào)為 YK0+465.000，埋深6.2～17.7m，為淺埋隧道段。地形為坡度約15～18°的斜坡，地勢(shì)西高東低，隧道線位與地形斜交，洞頂土體厚度不大于2.00m，圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，表層為粉質(zhì)粘土，下伏侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖夾部分砂巖，中等風(fēng)化砂泥巖，薄層狀，單斜巖層，層間結(jié)合很差，強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎，風(fēng)化裂隙發(fā)育，質(zhì)軟。隧道右線出口位于一處山坳，左線出口位于山脊邊緣，存在嚴(yán)重偏壓情況，地形不利于出洞。因此，左右線分別設(shè)置21m及25m長(zhǎng)鋼筋混凝土明洞，洞口采用不同斷面削竹式洞門(mén)，如圖2、圖3所示。

圖2 左線隧道出口洞門(mén)立面布置圖

圖3 右線隧道出口洞門(mén)立面布置圖

3 隧道洞口段施工技術(shù)要點(diǎn)

為減少洞口段病害的發(fā)生，同時(shí)考慮到環(huán)保、綠化及抗震的要求，在隧道進(jìn)、出口及淺埋地段結(jié)合地形、地質(zhì)情況設(shè)置鋼筋混凝土明洞結(jié)構(gòu)及Ⅴ級(jí)段襯砌并對(duì)該段結(jié)構(gòu)予以加強(qiáng)。明洞結(jié)構(gòu)采用整體式鋼筋混凝土襯砌，隧道洞口淺埋段采用復(fù)合式襯砌，噴、錨、網(wǎng)和工字鋼作為初期支護(hù)，二次襯砌拱墻及仰拱采用模筑鋼筋混凝土，并加強(qiáng)截排水處理措施。Ⅴ級(jí)段襯砌采用超前大管棚及型鋼鋼架等輔助措施加強(qiáng)支護(hù)。進(jìn)出洞施工采用CD法結(jié)合導(dǎo)洞+臺(tái)階分段開(kāi)挖，洞口第一環(huán)采用超前大管棚支護(hù)。隧道進(jìn)口段和出口段施工的控制要點(diǎn)如下。

3.1 隧道進(jìn)口段施工

由于本隧道洞口處存在一條待建道路橫穿洞頂，且道路施工范圍內(nèi)隧道埋不足11m（如圖4），必須考慮與道路交叉部分及其影響范圍內(nèi)的隧道洞身受道路路基自重和行車荷載影響。為了隧道保證后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)將二襯考慮為完全承受車行荷載和填土荷載，在施工過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)線路交叉部分及其影響范圍內(nèi)的二襯進(jìn)行加強(qiáng)。經(jīng)綜合考慮，決定采用單向掘進(jìn)并以埋深相對(duì)較淺且存在偏壓的左洞為先行施工洞，待左洞向前掘進(jìn)至少30m后右洞開(kāi)始進(jìn)洞施工。

圖4 道高路與隧道交叉段立面示意圖

3.1.1 進(jìn)洞前準(zhǔn)備工作

進(jìn)行開(kāi)挖施工前，首先依據(jù)設(shè)計(jì)文件和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和放樣。接著按照設(shè)計(jì)要求修筑洞頂截水溝，排水口與三級(jí)沉淀池相連，將收集的雨水、污水進(jìn)行凈化后通過(guò)排水溝水引至既有涵洞進(jìn)行排放，并在后續(xù)施工過(guò)程中逐步完善洞口排水系統(tǒng)。

為了確保開(kāi)挖洞口施工時(shí)周邊巖體穩(wěn)定，修筑臨時(shí)邊仰坡。開(kāi)挖后自上而下分層設(shè)置噴錨網(wǎng)防護(hù)，每層厚度不大于3m，錨桿采用長(zhǎng)4.5m的Φ22早強(qiáng)砂漿錨桿垂直坡面呈梅花狀布置。噴射混凝土由下而上以螺旋狀沿橫向一圈壓半圈往復(fù)移動(dòng)分層噴射，螺旋半徑控制在0.2m～0.3m，噴頭與受噴面保持0.6m～1.0m的垂直距離，一次噴射厚度不超過(guò)5cm，待初噴混凝土終凝以后再進(jìn)行復(fù)噴。

邊仰坡修筑完成后施作洞口導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻處土體采用挖掘機(jī)配合人工自上而下分層開(kāi)挖，預(yù)留核心土。安裝套拱支架前，對(duì)導(dǎo)墻支架基礎(chǔ)做承載力檢驗(yàn)，并在邊墻底部設(shè)置2根長(zhǎng)3.5m的φ22鎖腳錨桿。模板采用木模，底模置于預(yù)留核心土上并每間隔1m設(shè)置一個(gè)與導(dǎo)向墻混凝土相同強(qiáng)度的混凝土墊塊。待內(nèi)置工字鋼及孔口管安裝后，進(jìn)行側(cè)模與頂模安裝。預(yù)埋孔口管長(zhǎng)2.0m，環(huán)向間距40cm。對(duì)前后孔口管焊接點(diǎn)進(jìn)行精確定位放樣，采用Φ 16HRB400鋼筋將孔口管焊接固定在I25b工字鋼上，鋼筋與孔口管、I25b工字鋼焊接成整體，焊縫長(zhǎng)度不小于5d?？卓诠軆A斜角度為1°（相對(duì)于洞軸線），方向與路線方向平行?；炷敛捎米笥医诲e(cuò)方式澆筑。3.1.2正洞施工

采用CD法開(kāi)挖進(jìn)洞，每個(gè)開(kāi)挖進(jìn)尺根據(jù)圍巖狀況及監(jiān)控量測(cè)結(jié)果合理調(diào)整，并且不大于0.5m。上、下臺(tái)階掌子面安全間距保持10m以上，臨時(shí)中隔壁兩側(cè)先行洞與后行洞開(kāi)挖間距保持20m以上。

根據(jù)隧道所處的工程地質(zhì)條件，隧道洞身采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)采用錨噴支護(hù)，錨桿采用全長(zhǎng)粘結(jié)中空注漿錨桿。二次襯砌采用模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌斷面等厚[1]。施工過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)所獲得的圍巖和支護(hù)的形變和應(yīng)力狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整和修改支護(hù)參數(shù)和襯砌的施做時(shí)間，保證施工和正常運(yùn)營(yíng)安全。對(duì)與道路交叉部分及其影響范圍內(nèi)的隧道洞身二次襯砌的鋼筋進(jìn)行加密布置，噴射的混凝土升級(jí)為C40防水混凝土。同時(shí)為了增強(qiáng)整體密實(shí)性，控制每次澆注長(zhǎng)度不小于8m。并向影響范圍外延伸10m，以確保安全。

3.2 隧道出口段施工

左線隧道出口處存在嚴(yán)重偏壓的情況，這種小凈距淺埋隧道存在偏壓不僅會(huì)使兩洞在施工過(guò)程中相互影響，還會(huì)使出洞段中夾巖的穩(wěn)定性受到威脅。為了盡量避免或減小其中一座隧道施工過(guò)程中對(duì)相鄰隧道的擾動(dòng)和影響，保證中夾巖穩(wěn)定性，決定采用明洞暗挖方案施工出洞段，同時(shí)在開(kāi)挖前施作導(dǎo)向墻和套拱來(lái)保證洞口圍巖的穩(wěn)定性，確保施工安全。

3.2.1 洞口加固施工關(guān)鍵技術(shù)

隧道采用從進(jìn)洞口處向前單向施工，當(dāng)左右洞施工暗洞長(zhǎng)度約2/3處時(shí)停止向前開(kāi)挖，開(kāi)始施工出洞段。首先到出口外部修建導(dǎo)向墻和套拱，在施作超前大管棚加強(qiáng)洞口支護(hù)。在導(dǎo)向墻施工時(shí)，混凝土必須整體澆筑，同時(shí)注意避免鋼架接頭部位被混凝土包裹，保證暗挖施工部分的支鋼架連接順利。由于洞頂埋層淺，且存在嚴(yán)重偏壓，在暗挖施工前，對(duì)隧道表層進(jìn)行了處理，采用錨網(wǎng)噴混凝土加固，增強(qiáng)洞頂巖體的整體性和抵抗力。洞頂錨桿隨埋深厚度動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保錨桿底部不侵入混凝土襯砌。

3.2.2 出洞段暗挖施工關(guān)鍵技術(shù)

洞外加固措施及必要的臨時(shí)排水溝、臨時(shí)邊仰坡防護(hù)等結(jié)構(gòu)修筑完成后，為了保證施工安全，隧道從進(jìn)口方向向前開(kāi)挖貫通，出洞時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用CD法將隧洞分為左右兩大部分，每個(gè)部分采用三臺(tái)階法開(kāi)挖。當(dāng)先行洞（左洞）左半部分開(kāi)挖至距離洞口里程約5m處時(shí)，從上臺(tái)階掌子面開(kāi)挖微臺(tái)階小導(dǎo)洞至出口貫通并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置鋼支撐加強(qiáng)支護(hù)，在保證安全的情況下，快速貫通。小導(dǎo)洞貫通后，其他部分依然采用三臺(tái)階法施工步驟逐步向前開(kāi)挖掘進(jìn)，待該側(cè)初期支護(hù)及中隔墻臨時(shí)支護(hù)完成，且噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)再以同樣的方法分層開(kāi)挖隧道另一側(cè)，慢慢擴(kuò)挖斷面實(shí)現(xiàn)安全出洞。出洞段采用機(jī)械開(kāi)挖施工，每次進(jìn)尺不超過(guò)1m，當(dāng)遇到挖機(jī)難以破碎的大塊巖石，在嚴(yán)格控制超欠挖的基礎(chǔ)上，采用微弱爆破將巖石破碎、松動(dòng)后再使用機(jī)械挖除。注意施工全過(guò)程必須實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量已支護(hù)段的小沉降和收斂變形以及地表沉降和位移，及時(shí)反饋量測(cè)信息，堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)信息有效指導(dǎo)施工。

3.2.3 中夾巖加固措施

由于出洞段暗洞部分地質(zhì)環(huán)境特殊，為保障中夾巖體的完整，采用超前小導(dǎo)管對(duì)中夾巖墻施行預(yù)加固。超前小導(dǎo)管選用外徑Φ42mm、壁厚5mm、長(zhǎng)4.5m的熱軋無(wú)縫鋼管，環(huán)向間距40cm。注漿材料采用水泥漿液，按設(shè)計(jì)要求配制漿液，注漿壓力為0.3～0.5MPa，注漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)予以調(diào)整。小導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后，對(duì)中夾巖體初噴鋼纖維混凝土層，隨后施打水平貫通式預(yù)應(yīng)力錨桿加固[2]，錨桿以80cm的間距按梅花形布置。對(duì)已貫通的隧道修筑削竹式洞口刷坡時(shí)，為了支擋坡面，隧道兩洞之間的中間巖柱位于坡口處的原地面土體暫時(shí)保留，待洞口防護(hù)施工完成后，挖除中間巖柱坡口土體，并從正面沿隧道軸向?qū)χ虚g巖柱打入超前小導(dǎo)管，注漿加固中間巖柱坡面[3、4]。

4 監(jiān)控量測(cè)

由于本隧道洞口處的圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，洞頂及側(cè)壁易坍塌，易出現(xiàn)地表下沉，施工全過(guò)程中必須認(rèn)真做好監(jiān)控量測(cè)，采用水準(zhǔn)儀檢測(cè)拱頂沉降情況，測(cè)量間距為10m，測(cè)量的頻率為前15天每天1次，第15～30天期間每2天一次，1～3個(gè)月期間每周一次。采用收斂計(jì)測(cè)設(shè)周邊收斂情況，與拱頂沉降情況監(jiān)測(cè)同步使用。為了監(jiān)視洞口段施工時(shí)圍巖的應(yīng)力和應(yīng)變，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，指導(dǎo)后續(xù)施工，采用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)地表沉降情況。及時(shí)將測(cè)量效果圖與設(shè)計(jì)斷面圖進(jìn)行比較，確保位移—時(shí)間曲線趨于穩(wěn)定，若發(fā)現(xiàn)位移—時(shí)間曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)，必須立刻暫停開(kāi)挖，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，確保施工安全。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然當(dāng)前國(guó)內(nèi)小凈距淺埋隧道的施工方法已比較成熟，但對(duì)于特殊地形、特殊地質(zhì)條件下的小凈距淺埋隧道，采用常規(guī)施工方法一概而論是不合理的，只有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有針對(duì)的制定科學(xué)合理的方案和施工方法，才能安全順利地完成施工任務(wù)。

本文對(duì)進(jìn)洞口處存在待建道路，出洞口處左洞存在偏壓的軟弱泥巖條件下的大斷面小凈距淺埋隧道洞口段的施工關(guān)鍵技術(shù)，所進(jìn)行的總結(jié)，經(jīng)實(shí)踐證明是行之有效的，為今后類似工程提供了一定參考依據(jù)。