云中山隧道工程施工技術(shù)探討

趙國(guó)鋒

在當(dāng)前隧道工程施工地質(zhì)條件日趨復(fù)雜的背景下，施工技術(shù)也日趨完善，有很多技術(shù)難題有待攻克，在本隧道工程中，針對(duì)特殊地質(zhì)條件，分析其地質(zhì)條件并尋找適合此條件的施工技術(shù)，提煉其技術(shù)特點(diǎn)和要點(diǎn)，工程取得了較好的效果。

1 隧道概況及主要工程量

本隧道工程隧址區(qū)位于山西省中北部地區(qū)的忻州境內(nèi)，為山嶺土隧道，該區(qū)為云中山隆起區(qū)，山體高程 1 000m～1 900m，路線通過(guò)出最大高程位于云中山花崗巖體上，山頂高 1 835.5m。由于受河流及其他內(nèi)外因素的影響，該區(qū)內(nèi)地形完整性差，溝壑發(fā)育，多呈“V”字形溝谷，相對(duì)高差 100m～300m。區(qū)內(nèi)出露巖性主要為不同期的侵入巖，太古界、元古界各種變質(zhì)巖及第四紀(jì)各種成因的松散堆積物，后者主要分布于溝谷及局部寬緩山脊上。隧道出口位于干枯河灘上。

隧道通過(guò)主要地層有:隧道出口及洞身溝谷內(nèi)為沖、洪積卵石、塊石及碎石土;在部分山坡及坡腳地段為殘坡積物;其余地段基巖裸露，為全強(qiáng)風(fēng)化的灰紅～灰白色花崗巖。

隧址區(qū)內(nèi)的地表水系，主要分布于擬建隧道溝谷內(nèi)，河水清澈，水量受大氣降水的影響，呈季節(jié)性變化，大氣降水為其主要補(bǔ)給來(lái)源。地下水主要賦存于花崗巖裂隙中，因受巖性風(fēng)化、構(gòu)造與地形條件控制，各含水層成補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng)，相互間水力聯(lián)系甚弱，無(wú)統(tǒng)一的地下水面，以泉水的方式分散排泄。

忻保高速公路 TS(L9)合同段云中山隧道，左線長(zhǎng) 2.540 km，右線長(zhǎng) 2.530 km。主要工程量:開挖 437 568m3;C25噴射混凝土12 996m3;錨桿 191 134m;鋼拱架和格柵拱架 867 297 t，襯砌混凝土 46 860m3;片石仰拱混凝土回填 2 817m3;襯砌鋼筋 341 603 t。

2 云中山隧道施工重點(diǎn)和難點(diǎn)及其對(duì)策

本隧道工程中的施工難點(diǎn)為隧道內(nèi)的 V級(jí)偏壓帶施工及防滲漏、防坍塌。

2.1 隧道洞口段淺埋、淺埋偏壓圍巖段技術(shù)措施

1)施工原則:早預(yù)報(bào)、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、緊封閉、勤量測(cè)，步步為營(yíng)，以防為主，穩(wěn)步前進(jìn)。

2)加強(qiáng)超前預(yù)報(bào)工作:開挖前切實(shí)掌握軟弱破碎帶及偏壓段圍巖的情況，包括寬度、填充物及地下水等地質(zhì)特性，以便采取相應(yīng)措施。

3)施工方法:出口淺埋段均為 V級(jí)圍巖，隧道跨度大，埋深淺，巖層風(fēng)化嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，開挖中極易坍塌，甚至冒頂。針對(duì)這種軟弱及偏壓圍巖可能發(fā)生大變形的情形，采用了增大預(yù)留變形量和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和Ⅰ型鋼拱架復(fù)合式襯砌手段，采用分部開挖方法，初期支護(hù)及時(shí)封閉，噴射混凝土分2次 ～3次施工，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，利用反饋信息指導(dǎo)施工(見表 1)。

表1 云中山隧道復(fù)合襯砌支護(hù)斷面分布及開挖方法表

4)通過(guò)軟弱破碎帶及偏壓段富水段時(shí)，先治水，采用排堵結(jié)合等治理措施。開挖過(guò)程中配備有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師 24 h輪流值班，及時(shí)監(jiān)控地質(zhì)變化情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

5)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)文件，精確計(jì)算出線路百米樁的坐標(biāo)及結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸和標(biāo)高，并按每 10m編制出本標(biāo)段隧道標(biāo)高表。測(cè)量工程師利用洞內(nèi)測(cè)量控制點(diǎn)，及時(shí)向開挖面?zhèn)鬟f中線和高程;由測(cè)量班用斷面測(cè)量?jī)x測(cè)設(shè)隧道開挖輪廓線、支護(hù)鋼架架立前后和二次襯砌模前后輪廓尺寸，進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)后方可進(jìn)行下道工序施工，并對(duì)混凝土凈空斷面應(yīng)用激光隧道限界檢測(cè)儀檢查。當(dāng)初期支護(hù)變形異常且無(wú)收斂趨勢(shì)時(shí)，調(diào)整支護(hù)參數(shù)，必要時(shí)施作二次襯砌。

2.2 施工防排水、結(jié)構(gòu)防排水、防滲漏技術(shù)措施

1)隧道進(jìn)口為順坡開挖，在施工中為防止洞內(nèi)施工用水及圍巖滲水漫流，結(jié)合設(shè)計(jì)利用中心排水溝作為臨時(shí)水溝，坡度與隧道縱坡一致進(jìn)行排水。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)布設(shè)盲溝，根據(jù)水量適當(dāng)增加盲溝數(shù)量，以利于排水。

2)豎井施工工作面為反坡施工，根據(jù)距離、坡度、水量選好排水管路和抽水機(jī)并有備用設(shè)備，采用分段設(shè)集水坑，接力方式將水排出洞外。反坡開挖施工做好停電備用發(fā)電機(jī)及隧道大量涌水的應(yīng)急排水的準(zhǔn)備工作。

3)洞內(nèi)集水排出洞外先存入過(guò)濾池凈化，凈化后排入既有溝渠，防止對(duì)環(huán)境造成污染。

4)明洞采用土工布夾防水板防水施工時(shí)采用干砌片石盲溝和φ160半邊打孔HDPE縱向排水管排水;靠近回填地表設(shè)一層粘土隔水層防止地面徑流下滲，并在回填地表坡度的作用下流入洞頂排水溝排走。在洞口邊仰坡刷坡線 5m外布設(shè)天溝排水。暗洞采用土工布夾防水板防水，φ100環(huán)向Ω排水管將巖面滲流水排入 φ160半邊打孔 HDPE縱向排水管，在縱向排水管檢查井處通過(guò)橫向引水管將暗洞襯砌背后水引入隧道中心排水管排出隧道外。

5)施工縫、沉降縫采用橡膠止水帶及止水條防水，后澆帶采用微膨脹混凝土。止水帶、邊溝、電纜溝施工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)操作規(guī)程施工，確保不滲不漏。

2.3 圍巖、支護(hù)、防坍塌技術(shù)措施

坍方是隧洞施工中的大害，防止坍方是確保隧道施工順利進(jìn)行及保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在，防坍措施如下:

1)認(rèn)真做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和地質(zhì)描述以及監(jiān)控量測(cè)工作，預(yù)測(cè)地層變化情況，根據(jù)探測(cè)情況制定相應(yīng)施工方案。如有圍巖變形速度急劇加快，圍巖面不斷掉塊剝落，支護(hù)噴混凝土表面龜裂、裂縫或脫皮掉塊，鋼架嚴(yán)重變形的現(xiàn)象，立即組織指揮撤出工作面的施工人員和機(jī)械設(shè)備。2)選用合理的施工方法。充分認(rèn)識(shí)隧道地質(zhì)的復(fù)雜程度，在不同地質(zhì)條件下選用合理的施工方法是防坍的重要手段，以便穩(wěn)中求快。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)職工的教育，樹立“安全第一，質(zhì)量第一，進(jìn)度第二”的施工意識(shí)，使職工認(rèn)識(shí)到隧道地質(zhì)的特殊性，以及坍方對(duì)安全、質(zhì)量及工期影響的嚴(yán)重性，在工作中自覺養(yǎng)成程序化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。3)采用減震爆破，盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。開挖成型后及時(shí)施作噴混凝土等初期支護(hù)，使圍巖盡早達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、快襯砌”的二十四字施工原則，穩(wěn)扎穩(wěn)打，堅(jiān)持“不塌就是進(jìn)度”的施工思想，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，實(shí)行隱蔽工程及關(guān)鍵工序“三檢制”，確保施工安全、質(zhì)量。4)對(duì)圍巖自穩(wěn)能力較差地段，采用超前支護(hù)或超前加固前方圍巖，堅(jiān)持先護(hù)頂后開挖的原則組織施工。5)本合同段的Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段采用加強(qiáng)超前支護(hù)，加固圍巖的措施進(jìn)行預(yù)防。6)圍巖含水地段先治水。當(dāng)有滲水流時(shí)設(shè)置橡膠帶盲溝引排;滲水面積較大時(shí)橡膠帶盲溝可并排設(shè)置。當(dāng)有集中股水流時(shí)設(shè)置彈簧盲溝引排，將水壓力對(duì)初期支護(hù)的影響降至最小。7)加強(qiáng)施工過(guò)程控制。開挖過(guò)程中配備有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師 24 h輪流值班，及時(shí)監(jiān)控地質(zhì)變化情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。軟弱不穩(wěn)定圍巖地段，主要領(lǐng)導(dǎo)輪流值班，強(qiáng)管理，嚴(yán)要求，及時(shí)處理緊急問題。

3 結(jié)語(yǔ)

隧道淺埋圍巖的施工、防排水、防滲漏、防坍塌的施工技術(shù)及處理措施是隧道工程施工技術(shù)控制的關(guān)鍵注意點(diǎn)，針對(duì)不同的地質(zhì)條件能否采取相應(yīng)的處理技術(shù)是隧道工程能否成功的重要條件之一，在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)這些重點(diǎn)工序加強(qiáng)監(jiān)管與修正，使工程順利實(shí)施。

[1] 鄭聯(lián)偉，羅雪峰.軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)，2010，10(1):97-98.

[2] 張繼恒.軟弱圍巖隧道施工坍方處理技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)，2010，10(1):12-20.

[3] 蔣海洪，耿斯濱.軟弱圍巖隧道工程安全技術(shù)措施[J].建筑安全，2009(4):45-46.

[4] 揭選松.軟弱圍巖大斷面公路隧道施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2008(1):32-33.

[5] 黃利全.軟弱圍巖段隧道進(jìn)洞施工技術(shù)[J].中外公路，2008，28(4):145-146.