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(cè)拱腰地表位置能感覺到鉆機鉆擊圍巖產(chǎn)生的震動現(xiàn)象，稍有不慎，就會發(fā)生冒頂事故。開挖斷面大。隧道設(shè)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(cè)山體上方洼田密布，且有大魚塘相連。洞頂?shù)乇韺訛閺婏L(fēng)化巖層，山體地表水極易滲透。同時，區(qū)內(nèi)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(xiàn)大面積滲水，呈線狀流出。地質(zhì)結(jié)構(gòu)差。隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造位于大盛場向斜東冀。在隧道穿越地段呈單斜構(gòu)造，巖層傾向296°，巖層傾角20°。受產(chǎn)狀及構(gòu)造影響，隧道內(nèi)巖層可能局部掉塊。圍巖等級高。隧道區(qū)穿越地層有第四系全新統(tǒng)殘坡積粘土；粉砂質(zhì)泥巖；砂巖夾粘土，在ZK155+423處為紫紅色粘土層，圍巖設(shè)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(cè)向左側(cè)偏壓突出。典型示范工程要求高。外環(huán)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(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、嚴(yán)要求。
2施工技術(shù)在該隧道進口淺埋層段的具體應(yīng)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(zhǔn)備工作之一。由于隧道埋層淺，管棚導(dǎo)管設(shè)計為熱軋無縫鋼管準(zhǔn)108×6m，環(huán)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(shè)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(nèi)設(shè)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(yīng)，在原設(shè)計準(zhǔn)108鋼管內(nèi)增設(shè)準(zhǔn)32×4mm無縫鋼管，鋼管外梅花型設(shè)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(zhì)情況和設(shè)計要求，結(jié)合施工技術(shù)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(zhì)、管超前、嚴(yán)注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早成環(huán)、勤量測”的總體施工方案。為避免左右線施工作業(yè)時對圍巖及結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(yù)先加固地層提高圍巖的穩(wěn)定性。隧道開挖后初期支護必須按時施作，各工序銜接應(yīng)緊湊。錨噴等支護必須按設(shè)計要求施工。防水隔離層及二次襯砌及施工，應(yīng)控制在初期支護的變形基本穩(wěn)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(shù)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(wěn)定圍巖應(yīng)力分布形成穩(wěn)定的受力層。為此，我們按設(shè)計在拱部及側(cè)壁導(dǎo)坑部分超前支護（管棚或小導(dǎo)管）施工完成后，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑上下臺階分部開挖法進行導(dǎo)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(dǎo)坑分序開挖：首先利用全站儀對預(yù)開挖導(dǎo)坑的設(shè)計輪廓線進行三維坐標(biāo)定位。風(fēng)動鑿巖機、超前人工打眼放炮。循環(huán)進尺1m。每個導(dǎo)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(shè)計開挖線30cm范圍內(nèi)采用風(fēng)鎬修整。拱部導(dǎo)坑初期支護施作。待拱部扇形導(dǎo)坑開挖支護超前30m之后，施作左側(cè)邊墻落底開挖及支護。待拱部扇形導(dǎo)坑開挖支護超前，施作右側(cè)邊墻落底開挖及支護。待右側(cè)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(cè)壁導(dǎo)坑開挖至ZK155＋423處時，出現(xiàn)自拱頂以下2m地質(zhì)圍巖變?yōu)樽霞t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(zhì)頁巖，出現(xiàn)圍巖與設(shè)計不符；左洞左側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后，掌子面為粉砂質(zhì)頁巖，層理發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)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(xiàn)象。右洞從已開挖的圍巖情況看，圍巖較破碎，屬強風(fēng)化泥質(zhì)頁巖，遇水極易坍塌，圍巖自身穩(wěn)定性極差。業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、業(yè)主邀請的隧道專家和施工單位一起，針對淺埋層地質(zhì)變化情況，對設(shè)計施工參數(shù)討論分析，決定對粘土段進行加固變更，其變更項目及相關(guān)技術(shù)參數(shù)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(wěn)定，在洞頂增設(shè)30cm×40×25cm截水溝一條。超前小導(dǎo)管環(huán)向間距由原設(shè)計50cm調(diào)整為25cm，長度由原設(shè)計4.5m調(diào)整為3.5m。工字鋼由原設(shè)計18號調(diào)整為20b工字鋼，錨桿間距由原設(shè)計50cm×100cm調(diào)整為50cm×70cm。噴射混凝土厚度由原設(shè)計25cm調(diào)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(yè)面施工，利用開挖施工面的時空效應(yīng)，以限制支護前的變形發(fā)展，阻止圍巖進入松動狀態(tài)。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(zhì)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(nèi)人工濕噴，噴射厚度為25cm。同時，按設(shè)計采用準(zhǔn)25×4.5m中空注漿錨桿，間距50cm×100cm，錨桿設(shè)置墊板并灌注早強水泥砂漿，并盡量垂直于巖石面和節(jié)理裂隙面施作；鋼筋格柵拱架間距50cm，鋼筋網(wǎng)2層準(zhǔn)8，20cm×20cm；小導(dǎo)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(shè)明洞20m，設(shè)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(xié)調(diào)，并植草皮，以緩坡解偏壓。隧道監(jiān)測由于巖體生成條件與地質(zhì)作用、施工條件的復(fù)雜性，以及對工程設(shè)計參數(shù)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(tài)和支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進行監(jiān)測，這是施工技術(shù)要求之一。
3結(jié)論
施工技術(shù)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(shù)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(xiàn)代化建設(shè)進程中發(fā)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
