梅沙隧道中導(dǎo)洞開挖施工中的問題及處理方案

曾 莉 賴瑞澄

1 概述

武吉高速B15標(biāo)梅沙隧道為夾心聯(lián)拱四車道高速公路隧道，凈寬10.75 m(單洞)，凈高 5.0 m，計(jì)算行車速度為 100 km/h，隧道位于上高縣南港鎮(zhèn)梅沙村，里程樁號(hào)為K163+360～K163+572，全長(zhǎng) 212 m，最大埋深約50 m，隧道進(jìn)口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門。梅沙隧道在進(jìn)口段都屬于Ⅴ級(jí)圍巖，其中武寧端Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)20 m(SⅤ25 m)，吉安端Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)6 m(SⅤ11 m)。

2 施工工藝

施工時(shí)要結(jié)合洞外場(chǎng)地、氣候和相鄰的工程情況全面考慮，妥善安排及早施工，為隧道施工創(chuàng)造條件。在進(jìn)洞前宜將土石方及其有關(guān)工程做完。避免與洞內(nèi)施工干擾，影響工期，并且一定要保證邊、仰坡的穩(wěn)定，防止塌方，堵塞通道。

中導(dǎo)洞進(jìn)洞時(shí)采用虛擬洞門，主洞在管棚的保護(hù)下施工。在仰坡落至大洞拱頂標(biāo)高后留平臺(tái)，離仰坡坡腳線8 m～10 m，該平臺(tái)可作為一個(gè)工作平臺(tái)，方便制作大管棚及平臺(tái)外側(cè)土石方落底，然后在中導(dǎo)洞位置上沿路線方向定向掏槽落底。掏槽的寬度為開挖輪廓，寬度每側(cè)向兩邊擴(kuò)大50 m～80 m，以便中導(dǎo)洞兩側(cè)的平臺(tái)成為一個(gè)支擋體，保護(hù)仰坡，進(jìn)洞更安全。

在SⅣ～SⅤ圍巖偏軟地段，挖掘機(jī)能開挖地段采用全斷面開挖，留核心土。SⅣ及SⅢ圍巖較好地段采用光面爆破，全斷面法開挖。在開挖工程中，嚴(yán)格控制基底標(biāo)高，在SⅤ坡積層中，開挖線距基底設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm～70 cm，SⅣ為30 cm～50 cm，SⅢ為20 cm左右，并在澆筑中隔墻前一次性開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。作為施工中的磨耗層，如直接開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在排水和施工機(jī)械的共同作用下，將會(huì)使基底軟化，那么在澆筑中隔墻前就必須進(jìn)行基底處理。在SⅤ坡積層段每個(gè)進(jìn)尺在0.5 m～1.0 m左右，并打好超前小導(dǎo)管;SⅣ每個(gè)進(jìn)尺在1.0 m～1.5 m左右;SⅢ采用光面爆破，每個(gè)進(jìn)尺在2 m～3 m。由于斷面較小，且出渣量小，運(yùn)送距離短，洞內(nèi)工作空間小，直接采用裝載機(jī)出渣。

3 實(shí)際圍巖情況

中導(dǎo)洞開挖后發(fā)現(xiàn)隧道圍巖地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不同，推斷由以下部分組成:1)飽水高液限黏土分布于中導(dǎo)洞開挖截面2 m以下位置。無(wú)承載力，腳踩下陷、析水。無(wú)自穩(wěn)定能力，開挖后有水平應(yīng)力向內(nèi)擠壓支護(hù)邊墻。2)塊狀黏土、強(qiáng)全風(fēng)化頁(yè)巖互層:分布于開挖截面2 m以上位置。層理為水平態(tài)，巖石連體差，層間無(wú)咬合、摩阻及粘結(jié)內(nèi)應(yīng)力。巖石延層理面自由坍落;開挖機(jī)械行駛產(chǎn)生的振動(dòng)亦會(huì)導(dǎo)致左邊墻、拱部處發(fā)生坍塌。3)K163+382斷面為灰?guī)r、溶蝕物、孤石互層。巖石間聯(lián)系差，極破碎、塊狀、松散，易坍塌。層理面與水平面約15°角，層間夾溶蝕物，開挖后有向內(nèi)擠壓支護(hù)邊墻的水平應(yīng)力。巖體破碎為地下水提供通道形成高飽水帶。此類巖體受力之后，其應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系曲線不成線性關(guān)系。變形和破壞容易沿軟弱結(jié)構(gòu)層面、破碎斷層處首先產(chǎn)生應(yīng)力集中，使巖體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力條件改變，軟弱部位出現(xiàn)應(yīng)力達(dá)到或超過其抗剪強(qiáng)度，產(chǎn)生整體變形和破壞。

4 處理方案

K163+382前方斷面，拱部左上側(cè)空洞高約 3.5 m，寬約4.6 m，處理方案如下:1)在中導(dǎo)洞坍方段處理:首先用C20噴射混凝土將空洞斷面進(jìn)行封閉，噴射厚度10 cm。然后在已支護(hù)好的臨時(shí)支護(hù)凈空內(nèi)再增設(shè)2 m初期支護(hù)，采用9.0 m長(zhǎng)43輕軌從支護(hù)端穿過空洞段，輕軌間距為30 cm，再在輕軌上方鋪設(shè)模板封閉空洞后用C20噴射混凝土回填空洞。2)S5型襯砌中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)拱部120°范圍增設(shè)φ 25中空注漿錨桿，環(huán)向間距40 cm，縱向間距100 cm。錨桿長(zhǎng)度在拱頂30°范圍為6 m，其余長(zhǎng)度為4 m。3)在邊墻位置靠溶洞一側(cè)(左側(cè))增 L型鋼角鋼插板，間距為100 cm。4)S5型襯砌中隔墻基礎(chǔ)底垂直地面采用水泥—水玻璃雙液漿注漿堵水固結(jié)基底，漿液配比及注漿工藝參照大管棚注漿設(shè)計(jì)。注漿管采用φ 108×6 mm鋼花管，花眼直徑8 mm，花眼間距25 cm，地面以下1.0 m不鉆眼，鋼管間距為0.5 m×0.5 m，梅花狀布置，深度25 m，注漿量以實(shí)際施工為標(biāo)準(zhǔn)，并在注漿管上設(shè)置1.5 m厚鋼筋混凝土承臺(tái)。

K163+428中導(dǎo)洞，因圍巖極其破碎，導(dǎo)致隧道坍塌，產(chǎn)生高4.5 m，寬5.6 m，長(zhǎng)3.6 m的空洞。處理方案如下:1)在中導(dǎo)洞坍方段處理:首先保留掌子面洞渣，防止因清除洞渣后產(chǎn)生更大的坍塌現(xiàn)象，然后采用水泥漿液將坍方空洞段注漿固結(jié)圍巖。在已支護(hù)好的臨時(shí)支護(hù)凈空內(nèi)再增設(shè)2 m初期支護(hù)，采用9.0 m長(zhǎng)43輕軌從支護(hù)端穿過空洞段，輕軌間距為30 cm。2)在邊墻位置增設(shè)Ⅰ14工字鋼鋼插板，間距為100 cm。3)S5型襯砌中隔墻基礎(chǔ)底垂直地面采用水泥—水玻璃雙液漿注漿堵水固結(jié)基底，漿液配比及注漿工藝參照大管棚注漿設(shè)計(jì)。注漿管采用φ 108×6 mm鋼花管，花眼直徑8 mm，花眼間距25 cm，地面以下1.0 m不鉆眼，鋼管間距為 0.5 m×0.5 m，梅花狀布置，深度 10 m，注漿量以實(shí)際施工為標(biāo)準(zhǔn)，并在注漿管上設(shè)置1.5 m厚鋼筋混凝土承臺(tái)。

[1] JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG E41-2005，公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] 王發(fā)明.浣溪隧道進(jìn)口段施工技術(shù)[J].山西建筑，2008，34(14):323-324.