龍文斌

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550008)

1 工程概況

老何家隧道工程位于貴州省六盤水市水城縣長流鄉(xiāng)文筆村境內(nèi)，為路線穿越北西走向山體而建設(shè)。擬建隧道進(jìn)出口附近均無公路通過，僅有簡易鄉(xiāng)村路，交通條件差，隧道建設(shè)時需修建便道。隧道左線起訖樁號為ZK108+233～ZK111+270，長3 037 m；右線起訖樁號為YK108+233～YK111+221，長2 988 m。為分離式隧道。隧道左線位于A=520、R=1 500、A=520、R=1 500圓曲線上；右線進(jìn)口位于R=4 000、R=1 500、A520、R=1 500圓曲線上。隧道采用單向坡，左線縱坡依次為-2%/2 426.344、-0.6%/2 215.684，右線縱坡依次為-2%/2 254.729、-1.1%/1 767.220。

2 隧道施工的常見問題

1)穩(wěn)定性問題。隧道施工中易發(fā)生局部乃至整體失穩(wěn)的情況，并且失穩(wěn)的覆蓋范圍較廣，體現(xiàn)在爆破不穩(wěn)定、隧址區(qū)圍巖不穩(wěn)定、加固結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等方面，而某部分的不穩(wěn)定性均會作用于隧道工程整體，不利于建設(shè)進(jìn)程的順利推進(jìn)[1]?？梢?，以有效的方法規(guī)避失穩(wěn)、處理穩(wěn)定問題至關(guān)重要。

2)隧址區(qū)巖體的問題。隧道開挖具有擾動作用，易誘發(fā)巖土坍塌、掉落現(xiàn)象，產(chǎn)生穩(wěn)定性不足的巖體斷層，此類斷層的規(guī)模較大時將明顯制約正常施工。針對特殊地段所顯現(xiàn)出的巖體問題，必須從技術(shù)可行性、施工安全性等角度出發(fā)合理選擇，維持巖體的原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)，規(guī)避巖體問題對隧道造成的危害[2]。

3 斷層破碎帶施工

由于斷層破碎帶地質(zhì)條件差，圍巖級別一般為V、VI級且通常地下水較豐富，施工中應(yīng)施作超前鉆孔探測前方地質(zhì)及地下水情況。根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)成果，首先采用超前小導(dǎo)管注漿、超前帷幕注漿作為施工輔助描施對斷層破碎帶或接觸帶圍巖進(jìn)行堵水和加固。如發(fā)現(xiàn)承壓性地下水，應(yīng)采用全斷面超帷前幕注漿堵水方案，并在開挖后沿洞周設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔。斷層破碎帶或接觸帶地段采用預(yù)留核心土的上下臺階分部開挖法施工；其中土質(zhì)地段以機(jī)械開挖為主，并輔以微量的弱爆破進(jìn)行開挖：巖石地段的上臺階采用控制爆破技術(shù)開挖。開挖遵循“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則，二次襯砌與仰拱施做應(yīng)緊跟開挖面進(jìn)行。

1)考慮到隧道破碎帶地質(zhì)條件的特殊性，施工遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”等基本原則，以安全為前提，有序開展建設(shè)工作。適配水平鉆機(jī)、地質(zhì)預(yù)報(bào)儀、地質(zhì)雷達(dá)等，以此為硬件支撐；綜合應(yīng)用地質(zhì)法、聲波法、地球物理法，以此為軟件支撐。通過軟硬件的共同應(yīng)用做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，根據(jù)探測的前方地質(zhì)狀況靈活采取應(yīng)對措施，提升施工的主動性，例如施作封閉襯砌、修筑排水設(shè)施。

2)斷層破碎帶的防水施工要點(diǎn)有：地下水的來源形式主要為地表水補(bǔ)給時，重點(diǎn)從源頭上截流，即在地表設(shè)置截排水系統(tǒng)；在處理斷層承壓水時，沿巷道方向鉆鑿深度超4 m的超前鉆孔，用于探明地下水的具體狀況，鉆孔數(shù)量至少為2個；緊密結(jié)合工程施工進(jìn)度，隨工作面的向前推進(jìn)，適時修筑合適尺寸的排水溝；反坡施工時，一方面配備高性能的機(jī)械設(shè)備用于快速抽水，另一方面修筑積水坑；部分地層的強(qiáng)度偏低或偏松散、偏脆弱，遇地下水時更易坍塌，出于安全考慮，宜采取先支護(hù)后開挖、邊挖邊封閉的方法。

3)斷層帶施工期間，防排水是基礎(chǔ)工作，需要優(yōu)先落實(shí)到位，為其他工序的作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好的條件。合理協(xié)調(diào)工序，盡快封閉全斷面，縮短圍巖開挖后的暴露時間，以免在外部環(huán)境影響下失穩(wěn)。開挖前展開設(shè)計(jì)與分析，確定炮眼數(shù)量、深度、裝藥量，在保證爆破效果的同時減小對周邊的破壞性影響。遇兩側(cè)軟硬不均的地質(zhì)條件時宜采用偏槽法開挖。

4)斷層破碎帶施工采用中隔壁法，必要時加以調(diào)整，即應(yīng)用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。下臺階施工時，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和現(xiàn)場安全，采用左、右錯進(jìn)的方法，有秩序地推進(jìn)施工進(jìn)程。

5)開挖后安排混凝土噴射施工，采用此方法有效封閉巖面，起到防護(hù)的作用；而后聯(lián)合應(yīng)用鋼架支撐、錨、網(wǎng)、噴多重方法構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)體系。

4 隧道軟巖地段的施工技術(shù)

在軟巖地段施工時，適當(dāng)進(jìn)行應(yīng)力釋放，待該值被調(diào)控到特定的區(qū)間后施作初期支護(hù)裝置，即綜合采用預(yù)支護(hù)、噴錨網(wǎng)、鋼架、鋼筋混凝土，通過多類結(jié)構(gòu)的應(yīng)用共同維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]，此外需保證圍巖不侵入凈空。

針對軟巖地段易變形的特點(diǎn)，采取如下應(yīng)對措施。

1)合理規(guī)劃，分部開挖、隨即支護(hù)及封閉，避免開挖面長期暴露于外界。

2)圍巖噴射施工以分層的方法有序完成，此舉在保證噴層結(jié)構(gòu)完整性的同時，還有利于增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔性。

3)塑性圍巖區(qū)施工期間設(shè)置合適尺寸的加長錨桿，起到加固的作用。

4)較之于正常段，軟巖地段的位移量較大，考慮到此特點(diǎn)，適當(dāng)增加預(yù)留變形量，以免因變形過大而引發(fā)侵限問題。

5)合理施作二次襯砌，例如選擇標(biāo)號相對較高的混凝土，加大襯砌結(jié)構(gòu)的厚度。為有效控制初期支護(hù)的變形量，在條件允許時盡快設(shè)置二次模筑襯砌，此結(jié)構(gòu)與初期支護(hù)共同作用，承受圍巖壓力，以防因受力效果差而誘發(fā)變形、失穩(wěn)坍塌等問題。

6)在掌子面設(shè)置小導(dǎo)管，依托于此方法達(dá)到應(yīng)力釋放的效果，還可在此基礎(chǔ)上壓注水泥漿，隨著漿液的固結(jié)加固掌子面。

5 隧道洞口及淺埋段的施工技術(shù)

地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，隧道進(jìn)出口及淺埋段的地質(zhì)條件特殊，具體體現(xiàn)在巖體完整性差、強(qiáng)度不足等方面，若盲目施工將明顯加大隱患。對此，根據(jù)特殊地段的地質(zhì)條件選擇相適應(yīng)的開挖方法，設(shè)置足夠強(qiáng)度和剛度的初期支護(hù)，利用此結(jié)構(gòu)控制土體的變形量；此外，根據(jù)施工進(jìn)度及時施作二次襯砌和仰拱，聯(lián)合應(yīng)用，共同組成完整、封閉的結(jié)構(gòu)[4]。部分地段呈破碎狀，以注漿的方法加固，使原本相對松散的圍巖轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾麪顟B(tài)。施工期間加強(qiáng)監(jiān)控量測，以實(shí)測數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，動態(tài)優(yōu)化施工方法。

5.1 主要施工內(nèi)容

淺埋隧道施工時，非必要不刷坡，分部開挖，以循序漸進(jìn)的方法完成開挖作業(yè)。主要的施工內(nèi)容為如下。

1)洞口段加固：洞內(nèi)管棚注漿和小導(dǎo)管注漿兩種方法相結(jié)合，其中管棚的規(guī)格為φ108 mm×6 mm,打設(shè)施工中將單次打入長度控制在10～40 m，具體視現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件而定，確保打設(shè)到位的管棚均具有足夠的穩(wěn)定性；聯(lián)合應(yīng)用注漿方法，在漿液固結(jié)作用下提升加固效果。

2)洞身超前支護(hù)：基礎(chǔ)裝置為I20b型鋼鋼架支撐，按照縱向2.0～2.5 m的間距依次打設(shè)超前小導(dǎo)管，并安排注漿，有效加固洞身。

3)短開挖：開挖施工采取的是預(yù)留核心土臺階法，嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，以1.0 m以內(nèi)較為合適。

4)加強(qiáng)初期支護(hù)：支護(hù)體系集多類結(jié)構(gòu)于一體，包含鋼拱架、注漿錨桿、掛網(wǎng)、噴射混凝土，部分區(qū)段地質(zhì)條件偏薄弱時額外增設(shè)I18工字鋼，增強(qiáng)該處圍巖的穩(wěn)定性，以防坍塌。

5)掌子面加固：施工方法為噴射混凝土和注漿。

6)快襯砌，早成環(huán)：在設(shè)置初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程進(jìn)度適時安排二次襯砌施工，及時發(fā)揮出二襯的支護(hù)作用，以免因支護(hù)的時間滯后而影響整體加固效果。

5.2 關(guān)鍵施工技術(shù)

1)切實(shí)保證初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，聯(lián)合應(yīng)用噴射混凝土、格柵鋼架等方法。以噴射混凝土為例，采取的是分兩次逐步施工的方法，首先噴射厚度為10～20 cm，再繼續(xù)噴射10 cm，直至成型結(jié)構(gòu)的厚度達(dá)到要求為止。由于噴層變形后易侵入二次支護(hù)凈空，在許可范圍內(nèi)適當(dāng)加大預(yù)留變形量。

2)開挖的破壞性較強(qiáng)，若缺乏有效的防控措施，極易導(dǎo)致周邊無關(guān)的結(jié)構(gòu)以及圍巖受損。開挖時，按照“短進(jìn)尺、弱爆破”的思路施工，控制好炮孔參數(shù)以及裝藥量，在不影響爆破開挖效果的前提下適當(dāng)減小對巖體的擾動性影響，使圍巖在開挖后具有足夠的穩(wěn)定性。及時施作支護(hù)，為了保證支護(hù)效果，時間盡可能安排在圍巖剝落松弛前，進(jìn)而給后續(xù)施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。開挖施工需具有靈活性，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇相適應(yīng)的方法，例如限定進(jìn)尺、弱爆破，由此保證開挖效果。

3)加強(qiáng)監(jiān)控量測，用實(shí)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，保證開挖方法、支護(hù)方法的合理性。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示某處存在異常時，深入分析原因，采取針對性的處理措施。

6 可能產(chǎn)生突水、突泥地段施工

由于隧道埋深較大，受斷層破碎帶等地下富水帶影響，在隧道施工時局部地段可能產(chǎn)生涌水現(xiàn)象。針對該種情況，本次施工圖設(shè)計(jì)中考慮了幾種預(yù)案與應(yīng)對措施。

1)施工階段應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。由于本隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜，隧道施工階段應(yīng)堅(jiān)持全程進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，情況未探明前不得貿(mào)然向前開挖施工。

2)對于已探明的含水體(段)，若水量較大、水壓較高，可采用全斷面(帷幕)注漿方式加固掌子面前方軟弱圍巖和封堵隱伏含水體，然后采用分步開挖方式掘進(jìn)。

3)對于已探明的小型含水體(段)，經(jīng)評估后可考慮采用局部鉆孔泄水的疏排、降壓方式。

4)承壓性富水地段施工時，不管是超前鉆孔還是系統(tǒng)錨桿及超前錨桿等均應(yīng)采取可靠的孔口防突裝置，以避免鉆孔安裝時鉆桿或高壓水柱突出傷人。

5)對于承壓性富水地段，在采取上述輔助施工措施的基礎(chǔ)上，可根據(jù)不同情況分別采用全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)或半封閉式襯砌結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對襯砌周邊的靜水壓力，保證結(jié)構(gòu)安全可靠。

7 結(jié)束語

隧道施工難度大、質(zhì)量要求高，遇特殊地段時更是如此。本文著重圍繞特殊地段的施工技術(shù)、具體優(yōu)化措施等方面展開了分析，提出一些工作要點(diǎn)，希望給類似工程提供參考。

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