試論隧道淺層的施工辦法
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埋層淺。洞頂埋深僅為1.2~5.2m，在ZK155+440附近左側拱腰地表位置能感覺到鉆機鉆擊圍巖產生的震動現象，稍有不慎，就會發生冒頂事故。開挖斷面大。隧道設計為分離式單向行車三車道隧道上下行分離，凈寬14.5m，凈高5m，跨度大，圍巖受力承載大。滲水量大。隧道進口右側山體上方洼田密布，且有大魚塘相連。洞頂地表層為強風化巖層，山體地表水極易滲透。同時，區內年平均降雨量達1095mm，山體地表沖溝較多，匯水量大。在右洞邊仰坡開挖后，出現大面積滲水，呈線狀流出。地質結構差。隧址區地質構造位于大盛場向斜東冀。在隧道穿越地段呈單斜構造，巖層傾向296°，巖層傾角20°。受產狀及構造影響，隧道內巖層可能局部掉塊。圍巖等級高。隧道區穿越地層有第四系全新統殘坡積粘土；粉砂質泥巖；砂巖夾粘土，在ZK155+423處為紫紅色粘土層，圍巖設計勘察等級為Ⅳ、Ⅴ類圍巖。偏壓。進口段整體處于山體斜坡中下部，地形坡角為15~20°，微地貌為脊溝相間地形，局部形成砂巖陡坎，右側向左側偏壓突出。典型示范工程要求高。外環高速公路東段為交通部典型示范工程之一，實施“首件制工程驗收”制度，其施工總體上是高起點、高標準、高質量、嚴要求。
2施工技術在該隧道進口淺埋層段的具體應用
淺埋層管棚施工在對外層進行防水、加固施工后，管棚施工便成為進洞施工的重要準備工作之一。由于隧道埋層淺，管棚導管設計為熱軋無縫鋼管準108×6m，環向間距30cm，方向平行線路中線，與線路縱坡成1~2°，注漿孔按20cm間距交錯布置，左右洞各67根。設計采用25號混凝土套拱做管棚固定墻，套拱在進洞開挖線外，緊貼掌子面施作。套拱內設三榀格柵鋼拱架，鋼拱架與管棚鋼管焊成整體。為增強管棚的剛度和抗彎能力及梁效應，在原設計準108鋼管內增設準32×4mm無縫鋼管，鋼管外梅花型設置4根直徑22鋼筋，外焊直徑6.5的箍筋，最后用高壓灌注水泥漿。總體施工方案針對隧道的地質情況和設計要求，結合施工技術的理論與特點，我們采用了“鉆爆法掘進、無軌運輸出渣”及“重地質、管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早成環、勤量測”的總體施工方案。為避免左右線施工作業時對圍巖及結構穩定的影響，左右洞掘進縱向距離差為30m以上。合理確定施工方案，采用大斷面、少分塊的方法，減少對圍巖的擾動。Ⅴ級圍巖考慮預先加固地層提高圍巖的穩定性。隧道開挖后初期支護必須按時施作，各工序銜接應緊湊。錨噴等支護必須按設計要求施工。防水隔離層及二次襯砌及施工，應控制在初期支護的變形基本穩定后進行。淺埋層段外層防水、加固施工施工封閉圍巖防水、加固原理，必隔絕水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開。同時為注漿堵水加固圍巖，防止地表下沉，并封閉仰坡，防止雨水滲透，確保掌子面核心土順利開挖。淺埋層洞身掘進施工技術以“短進尺、弱爆破”為核心原理，在施工過程中盡量減少對破碎圍巖的擾動，穩定圍巖應力分布形成穩定的受力層。為此，我們按設計在拱部及側壁導坑部分超前支護（管棚或小導管）施工完成后，采用雙側壁導坑上下臺階分部開挖法進行導坑施工具體施工步驟為：拱部局部超前錨桿施工完成。拱部扇形導坑分序開挖：首先利用全站儀對預開挖導坑的設計輪廓線進行三維坐標定位。風動鑿巖機、超前人工打眼放炮。循環進尺1m。每個導坑開挖分三次成型，第一次掏心眼弱拋投爆破，電雷管起爆；第二次輔助眼松動爆破，火雷管起爆；第三次周邊設計開挖線30cm范圍內采用風鎬修整。拱部導坑初期支護施作。待拱部扇形導坑開挖支護超前30m之后，施作左側邊墻落底開挖及支護。待拱部扇形導坑開挖支護超前，施作右側邊墻落底開挖及支護。待右側邊墻落底開挖及支護超前10~15m之后，進行核心土及仰拱開挖、支護。
粘土段施工左洞左側壁導坑開挖至ZK155＋423處時，出現自拱頂以下2m地質圍巖變為紫紅色粘土層（巖層走向與隧道軸線成45°斜交），在其下還有1.7m厚的灰綠色砂質頁巖，出現圍巖與設計不符；左洞左側壁導坑開挖后，掌子面為粉砂質頁巖，層理發育，風化嚴重，且層間夾有粘土，有滑層和地下水滲出，開挖后有順層滑坍現象。右洞從已開挖的圍巖情況看，圍巖較破碎，屬強風化泥質頁巖，遇水極易坍塌，圍巖自身穩定性極差。業主、監理、設計、業主邀請的隧道專家和施工單位一起，針對淺埋層地質變化情況，對設計施工參數討論分析，決定對粘土段進行加固變更，其變更項目及相關技術參數為：為防止隧道淺埋段地表水的浸入，影響掌子面核心土的穩定，在洞頂增設30cm×40×25cm截水溝一條。超前小導管環向間距由原設計50cm調整為25cm，長度由原設計4.5m調整為3.5m。工字鋼由原設計18號調整為20b工字鋼，錨桿間距由原設計50cm×100cm調整為50cm×70cm。噴射混凝土厚度由原設計25cm調整為28cm。每次開挖進尺不得大于75cm，并做好地表和洞頂沉降觀測。淺埋層段噴錨支護施工采用噴錨支護為主要手段，可以最大限度地緊跟開挖作業面施工，利用開挖施工面的時空效應，以限制支護前的變形發展，阻止圍巖進入松動狀態。在初期支護施工中，為降低粉塵，減少回彈量，提高噴射混凝土的質量，我們采用濕噴法，噴射機型號為TK-961。混凝土由洞外拌合，運至洞內人工濕噴，噴射厚度為25cm。同時，按設計采用準25×4.5m中空注漿錨桿，間距50cm×100cm，錨桿設置墊板并灌注早強水泥砂漿，并盡量垂直于巖石面和節理裂隙面施作；鋼筋格柵拱架間距50cm，鋼筋網2層準8，20cm×20cm；小導管超前支護；噴射5cm厚混凝土封閉掌子面4.74.8明洞施工隧道進口左右洞各設明洞20m，設計回填土填坡率不大于1：1.5。洞門完工后，修整洞口地形，使之與洞門協調，并植草皮，以緩坡解偏壓。隧道監測由于巖體生成條件與地質作用、施工條件的復雜性，以及對工程設計參數的精確要求，需要通過許多量測手段，在施工過程中對圍巖動態和支護結構工作狀態進行監測，這是施工技術要求之一。
3結論
施工技術的核心理論因外界條件的變化而存在著許多不同的外在形式，需要我們工程技術人員和科技工作者在共同的實踐和努力中不斷完善，使之在我國的現代化建設進程中發揮出更加重要的作用。
作者：蔣良山單位：重慶建工集團物流有限公司
