李濟輝

（江西省嘉和工程咨詢監(jiān)理有限公司，江西南昌 330000）

1 工程概況

G109 小峽口（王家莊至昆侖路段）改建工程位于西寧市與海東市交界處，起點位于海東市河湟新區(qū)唐蕃大道與既有G109 線接線處，大南山隧道全長3849.7m，雙向六車道，該隧道為一級公路設(shè)計標準。大南山隧道出口段，隧道出口位于斜坡上，表層植被發(fā)育，主要為人工種植的松樹和低矮灌木，固坡能力較差；出口段洞身范圍內(nèi)土體成分為黃土狀土，為Ⅱ（中等）自重濕陷性黃土，以下為第四系上更新統(tǒng)沖洪積卵石、白堊系強風(fēng)化砂巖、加里東期花崗閃長巖。

卵石：稍密—中密，厚層構(gòu)造；

砂巖：青灰色，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體受風(fēng)化作用影響大，巖芯呈碎塊狀、碎石狀；

花崗閃長巖：褐紅色，細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈短柱狀、碎塊狀，完整性系數(shù)Kv=0.15，飽和抗壓強度Rc=6.0MPa，BQ=155.5，[BQ]=55.5，圍巖等級為Ⅴ級。

綜合評價：隧道出口段圍巖穩(wěn)定性較差，施工時易發(fā)生坍塌。

2 前期準備

隧道進洞前，應(yīng)先做好洞外防排水。

首先，做好洞口的防洪和排水措施，如洞口截水溝、淺埋段洞口地表壓漿等。

其次，堅持“防、排、堵、截相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的防排水原則，對與地下水有補給關(guān)系的水渠、管道等進行加固或改遷，洼地用黏土回填并夯實，按圖紙及規(guī)范要求做好截流導(dǎo)排。

最后，進行邊仰坡及套拱施工，施打大管棚時應(yīng)嚴格按設(shè)計圖紙及規(guī)范要求進行施工；須等套拱混凝土強度達到設(shè)計要求后，再進行洞身開挖。

3 洞身開挖

3.1 開挖、支護順序說明

第一，主洞全斷面長管棚超前注漿預(yù)支護。

第二，左（右）側(cè)導(dǎo)坑上導(dǎo)洞開挖。

第三，左（右）側(cè)導(dǎo)坑上導(dǎo)洞初期支護：初噴、安裝鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)（如有兩層鋼筋網(wǎng)應(yīng)分層掛設(shè)）、安裝錨桿（為減少對土體的擾動建議采用自進式中空錨桿）、噴射混凝土。

第四，左（右）側(cè)導(dǎo)坑下導(dǎo)洞開挖。

第五，左（右）側(cè)導(dǎo)坑下導(dǎo)洞初期支護：初噴、安裝鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)（如有兩層鋼筋網(wǎng)應(yīng)分層掛設(shè)）、安裝錨桿（為減少對土體的擾動建議采用自進式中空錨桿）、噴射混凝土。

第六，中隔壁上導(dǎo)洞開挖。

第七，中隔壁上導(dǎo)洞初期支護：初噴、安裝鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)（如有兩層鋼筋網(wǎng)應(yīng)分層掛設(shè)）、安裝錨桿（為減少對土體的擾動建議采用自進式中空錨桿）、噴射混凝土。

第八，中隔壁下導(dǎo)洞開挖。

第九，中隔壁下導(dǎo)洞初期支護：初噴、安裝鋼拱架（安裝仰拱底鋼拱架前先拆除側(cè)導(dǎo)坑臨時支撐）、噴射混凝土。

第十，中隔壁初期支護穩(wěn)定后，再將臨時支撐重新安裝，臨時支撐落在仰拱底鋼拱架上。

第十一，全斷面澆筑仰拱及填充混凝土，臨時支撐的拆除應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)決定，如不穩(wěn)定則在二襯施工前再進行拆除，拆除后應(yīng)及時進行二襯施工。

第十二，鋪設(shè)防水板、綁扎鋼筋等，采用二襯模板臺車一次全斷面澆筑二襯砌混凝土。

第十三，黃土隧道開挖時，應(yīng)遵循“管超前、短進尺、少擾動、早噴錨、強支護、緊封閉、勤量測”的施工原則，做到隨時開挖隨時支護，各道工序銜接緊密、緊密相扣。為減少對土體的擾動，在施工過程中實施短開挖和快循環(huán)，是目前黃土隧道施工中通常使用的施工方法。按開挖作業(yè)線、裝渣運輸作業(yè)線、噴錨支護作業(yè)線和襯砌作業(yè)線四條主作業(yè)施工作業(yè)線和通風(fēng)降塵作業(yè)線、注漿作業(yè)線和防排水作業(yè)線三條輔助施工作業(yè)線布置[1]。

3.2 施工注意事項

第一，超前支護輔助措施施工，先利用上一循環(huán)架立的鋼架施工完畢再開挖。超前支護應(yīng)與鋼架腹板開孔連接或焊接連接，形成棚架效應(yīng)。第二，鎖腳錨管應(yīng)及時設(shè)置，以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。第三，黃土隧道Ⅴ級圍巖開挖一榀為一循環(huán)，在開挖過程中如遇到掌子面坍塌，切記不可增加進尺長度，應(yīng)立即對掌子面坍塌處進行封閉，并加快拱架的安設(shè)工作，盡早封閉。為防止坍塌，每個導(dǎo)洞開挖時中間應(yīng)留核心土，可改善掌子面坍塌的現(xiàn)象并及時進行初期支護，加強支護和臨時支護，搭設(shè)系統(tǒng)錨桿。第四，施工過程中應(yīng)采取減少下導(dǎo)洞開挖對上導(dǎo)洞圍巖和支護擾動的措施，下導(dǎo)洞開挖時兩側(cè)應(yīng)交錯進行，即左右兩側(cè)應(yīng)錯開3～5m 為佳，下導(dǎo)洞開挖時應(yīng)在上導(dǎo)洞噴混凝土達到一定強度后再進行開挖，在開挖工作結(jié)束后立即開展初期支護與臨時支護，需及時封閉成環(huán)，保證有足夠的安全間距滿足施工要求。第五，現(xiàn)場施工階段應(yīng)按照設(shè)計方案的要求，落實規(guī)范和標準，落實監(jiān)控與管控，及時掌握各項數(shù)據(jù)信息，調(diào)節(jié)支護參數(shù)。當(dāng)拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d 或位移累計達100mm 時應(yīng)暫停挖掘，并加強監(jiān)控量測頻率，通過監(jiān)控測量數(shù)據(jù)及時分析原因，采取切實可行的處理措施進行加固處理。根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)，黃土隧道施工時可通過增加鎖腳錨管來降低拱腳及拱頂下沉的概率[2]。

3.3 支護作業(yè)

3.3.1 錨桿及鋼筋網(wǎng)施工

（1）主要設(shè)計參數(shù)

大南山隧道STS 襯砌類型Ⅴ級圍巖設(shè)錨桿及鋼筋網(wǎng)片支護，拱部設(shè)置直徑φ25mm 組合中空注漿錨桿，長度4.0m，間距0.6（環(huán)）×0.6m（縱）。鋼筋網(wǎng)片采用HPB300 直徑φ8mm 的鋼筋，網(wǎng)格間距15cm×15cm。

（2）錨桿及鋼筋網(wǎng)施工工藝

（a）錨桿施工工藝，錨桿采用自進式鉆進，鉆進完成后，安裝注漿管和止?jié){塞，注漿后強度滿足要求后錨固。

（b）錨桿安裝前做好下述檢查：第一，錨桿型號、規(guī)格以及種類都要達到要求，符合滿足設(shè)計標準要求。第二，錨桿安裝位置、尺寸、深度、形式都滿足標準要求。第三，孔內(nèi)沒有任何雜質(zhì)，如存在應(yīng)及時清理。

（c）錨桿孔執(zhí)行下述標準：第一，鉆進錨桿孔前應(yīng)根據(jù)設(shè)計方案以及圍巖進行確定，并做好標記。第二，錨桿孔孔距的允許偏差為150mm。第三，孔深的允許偏差為+50mm，-0mm。第四，錨桿尾端的托板應(yīng)緊貼壁面，用螺母擰緊，如果有圍巖掉落到?jīng)]有接觸的部位應(yīng)楔緊。錨桿外露長度應(yīng)比混凝土厚度要小，并根據(jù)需要進行拉拔試驗檢測，性能參數(shù)符合標準要求。第五，鉆孔作業(yè)時與巖層結(jié)構(gòu)面保持垂直，并進行孔內(nèi)清潔處理。第六，桿體插入深度超過設(shè)計方案的95%，安裝后不能敲擊或者擾動。

（d）注漿施工按照如下要求：第一，注漿應(yīng)連續(xù)進行，如中間斷開30min 以上，應(yīng)用水或者稀水泥漿潤滑處理，保持孔道的潤滑性。第二，注漿時，注漿管出漿口應(yīng)插入孔內(nèi)并離孔底50～100mm，隨著砂漿的注入緩慢勻速拔出，對孔口不飽滿的應(yīng)及時進行補注。第三，注漿孔口壓力應(yīng)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。

（e）鋼筋網(wǎng)施工工藝：第一，鋼筋網(wǎng)在鋼筋加工場集中加工成型，由專門運輸汽車運輸進洞，現(xiàn)場采用人工安裝，應(yīng)按現(xiàn)場實際施工需求加工網(wǎng)片尺寸。為防止鋼筋網(wǎng)片在噴射混凝土?xí)r掉落、晃動，網(wǎng)片應(yīng)用電焊的方式連接，直接焊接在錨桿頭部位置，搭接長度嚴格控制，需超過網(wǎng)格間隔距離。第二，鋼筋焊接前需先對鋼筋外觀進行檢查，對表面有削弱鋼筋截面的傷痕的予以剔除，并對鋼筋進行表面清潔，通過敲擊等方式去除水泥漿、浮皮、油漬等，無任何雜物影響質(zhì)量后再進行網(wǎng)片的平整處理。第三，為避免鋼筋網(wǎng)被摔產(chǎn)生變形，制作成型的鋼筋網(wǎng)片必須進行打包并輕抬輕放。鋼筋網(wǎng)片成品應(yīng)堆放在指定的成品存放倉庫。存放時應(yīng)按要求進行支墊，存放和運輸過程中應(yīng)避免受潮，防止銹蝕、污染和變形等。第四，按設(shè)計要求進行鋼筋網(wǎng)片的懸掛，現(xiàn)場鋪設(shè)施工應(yīng)隨時進行固定處理，并將之前鋪設(shè)結(jié)束的鋼筋通過焊接方式連接形成整體結(jié)構(gòu)。相鄰網(wǎng)片采取搭接方式，長度應(yīng)超過單個網(wǎng)格的長度。

3.3.2 鋼架施工

（1）主要設(shè)計參數(shù)

大南山隧道STS 襯砌類型Ⅴ級圍巖加強支護采用全環(huán)工I22 型鋼鋼架，鋼架縱向間距0.5m，鋼架之間通過φ22mm 連接筋相連，連接筋長0.73m，H18 格柵拱架，排距0.5m。

（2）型鋼鋼架施工工藝

在初噴4cm 厚度的混凝土結(jié)構(gòu)后開始安裝鋼架，同時與網(wǎng)架焊接連接形成整體，結(jié)束后再整體性噴射混凝土，表面覆蓋1cm 以上。鋼拱架縱向用φ22mm的鋼筋連接，并采取分層噴平的方式處理。鋼架拱腳有穩(wěn)定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，標記好垂直隧道中線，中線、高程、垂直度加強檢查，進行現(xiàn)場復(fù)核檢測，合格后才能繼續(xù)開展施工。

鋼架安裝工作結(jié)束后，及時進行混凝土的噴射施工，并且覆蓋處理，形成整體的結(jié)構(gòu)；采取分層方式噴射混凝土施工，單層5～6cm，首先從拱墻腳部噴射作業(yè)，保證結(jié)構(gòu)的密實度與強度符合要求，不會發(fā)生失穩(wěn)的情況，提高結(jié)構(gòu)的整體性，并施打φ42mm、L=3m的鎖腳錨管，鎖腳錨管的施打角度嚴格按設(shè)計及規(guī)范要求進行施打，為防止鋼架下沉，鎖腳錨管應(yīng)及時進行注漿施工[3]。

3.3.3 噴射混凝土施工

（1）主要設(shè)計參數(shù)

大南山隧道STS 襯砌類型Ⅴ級圍巖采用C25 噴射混凝土，采用22 工字鋼和18 鋼筋格柵拱架，厚度分別為27cm 和21cm。

（2）噴射混凝土施工工藝

噴射混凝土采用濕噴法施工，分三階段進行即初噴、復(fù)噴和終噴。噴射混凝土水泥用42.5 號普通硅酸鹽水泥；選用潔凈、硬度都符合要求的砂，采取中、粗砂；碎石符合耐久性要求，粒徑在12mm 以內(nèi)；選用合適的添加劑，通常為速凝劑、減水劑等。在投入使用前應(yīng)進行檢測試驗，速凝劑的性能達到要求，加入后混凝土初凝時間在5min 以內(nèi)，終凝不超過10min。

混凝土噴射前應(yīng)做好巖面的清理工作，去除松動的巖層，凹陷部位應(yīng)及時進行補充填平；黃土隧道表面應(yīng)用高壓風(fēng)清潔處理；現(xiàn)場施工前對濕噴機進行全面檢查，性能和質(zhì)量合格并進行試噴作業(yè)，各項參數(shù)檢驗合格后才能繼續(xù)開展噴射施工。

現(xiàn)場混凝土噴射施工的厚度需符合標準，超過90%的部位須達到設(shè)計要求，通常間隔3～5m 進行斷面檢測，全斷面循環(huán)斷面檢測使用埋釘法施工，斷面間距在2m 以內(nèi)。

混凝土噴射結(jié)束后，應(yīng)加強強度檢測，并根據(jù)現(xiàn)場施工的需要制作試塊，通常來說每個部位試塊有3組，拱部與邊墻都有試塊。對受噴面進行切割法施工，制作現(xiàn)場施工模型，在施工結(jié)束后強度達到要求時切割試塊，以100mm3為標準，在合格的條件下養(yǎng)護28d 進行試驗檢測。

3.4 控制要點

第一，兩側(cè)的導(dǎo)坑形狀幾乎是橢圓形，斷面的寬度為整個斷面的1/3。第二，兩側(cè)導(dǎo)坑、中槽部位應(yīng)采用短臺階法開挖施工作業(yè)，各部位的間距、埋深、斷面尺寸均需符合要求。為了保持掌子面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，各部位需預(yù)留核心土，經(jīng)過開挖后再進行臨時支護處理，制作成封閉的結(jié)構(gòu)。第三，兩側(cè)導(dǎo)坑的前中槽部位10～15m 的位置上同時開挖與支護施工。中槽應(yīng)用臺階法施工，步距合格的條件下進行兩側(cè)平行施工，滿足現(xiàn)場施工標準。第四，中槽開挖后，再進行拱部與兩側(cè)的鋼架連接的環(huán)節(jié)，兩側(cè)導(dǎo)坑施工過程中鋼架部位需精準，且各個部位應(yīng)在同一垂面進行連接。為了預(yù)防發(fā)生變形的問題，中槽部位在導(dǎo)坑部位上設(shè)置橫撐結(jié)構(gòu)。第五，現(xiàn)場進行監(jiān)控量測，達到穩(wěn)定性標準后才可開始臨時支護施工，單次拆除作業(yè)的長度在15m 以內(nèi)，確保數(shù)據(jù)精度合格。第六，拆除臨時支護后，即可進行二次襯砌、仰拱的施工。

4 仰拱及填充混凝土施工

隧道仰拱需及時進行，并盡早完成支護與閉合施工，保證結(jié)構(gòu)的受力符合要求，圍巖變形控制在合理范圍內(nèi)，以達到結(jié)構(gòu)的安全性。單次開挖仰拱的長度控制在3m 以內(nèi)，開挖后及時開展?jié)仓鳂I(yè)，且一次性完成斷面的施工，不能分兩次施工。填筑混凝土可采取半幅施工的方式，接縫達到平整性要求，然后開始混凝土的施工。仰拱、填充混凝土應(yīng)保持內(nèi)部交通正常通行，并采取搭設(shè)過梁或者棧橋的方法，以滿足現(xiàn)場運輸正常進行。

5 二襯施工

黃土隧道現(xiàn)場施工穩(wěn)定性較差，施工結(jié)束后應(yīng)立即開始二次襯砌施工。在剛進洞環(huán)節(jié)應(yīng)及時澆筑二襯的結(jié)構(gòu)，保持洞口的穩(wěn)定性合格。在含水量超過24%的黃土隧道、膨脹巖隧道等，二次襯砌施工中掌子面的間距應(yīng)在40m 以上。二次襯砌現(xiàn)場施工前，應(yīng)做好現(xiàn)場的防排水處理工作，以確保不會對施工的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。加強現(xiàn)場施工檢測工作，保證二襯施工性能和質(zhì)量合格、隧道內(nèi)部穩(wěn)定性合格。

6 結(jié)語

綜上所述，大斷面淺埋黃土隧道雙側(cè)壁開挖是一項關(guān)系到建筑安全和穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，在開挖過程中，須嚴格按施工方案進行控制，通過加大巡查力度和監(jiān)控量測等手段促進施工順利進行，從而為后續(xù)施工奠定堅實的基礎(chǔ)。