高速公路擴建工程小凈距隧道施工技術(shù)

萬海全

(江蘇東南交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇南京 210018)

1 工程概況

1.1 工程簡介

國家高速公路網(wǎng)沈海線福建省福廈漳高速公路擴建工程由原來的雙向四車道擴建為雙向八車道。泉廈高速公路泉州段屬于本次擴建工程中的一段，本路段所屬A5合同段蘇厝隧道需在原兩隧道之間新建一兩車道隧道，在原左洞的左側(cè)新建一兩車道隧道，形成了四洞的小徑距隧道(見圖1)。四個洞均位于直線段上，新右洞長度為356.58 m;新左洞長度為312.54 m。建筑界限:新建:1 m(左側(cè)檢修道寬)+0.75 m(左側(cè)寬度)+2 ×3.75 m(行車寬度)+1.25 m(右側(cè)檢修道寬)+1 m(右側(cè)向?qū)挾?，凈高5 m，蘇厝隧道進口洞門采用仰斜式洞門，出口采用端墻式洞門。

圖1 泉廈擴建蘇厝隧道新舊各隧道關(guān)系圖(單位:cm)

1.2 地形地貌

蘇厝隧道屬于構(gòu)造剝蝕微丘陵地區(qū)，山包呈渾圓狀，最大高程為105 m，山坡坡度一般為22°，植被發(fā)育，進出口現(xiàn)有洞口邊坡穩(wěn)定。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造特征及地震

蘇厝隧道地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，地震基本烈度為VI度。場區(qū)地下水主要有兩種類型:一是殘坡積土、砂土狀強風(fēng)化孔隙潛水，接受大氣降水補給水量隨季節(jié)變化，在隧道進口段，水位線多位于洞頂之上，對隧道施工不利，必要時采用井點降水法排除地下水對施工的干擾。二是基巖風(fēng)化層裂隙水，賦存于基巖連通裂隙中，在節(jié)理裂隙密集帶，地形上為沖溝凹地，是地表水、地下水匯集、排泄、下滲的通道。這些地段開挖應(yīng)特別注意排水和降低水位。

1.4 工程特點

本擴建項目的建設(shè)目標(biāo)是“邊施工、邊通車、兩不誤、兩安全”，也就是要求在施工期間確?，F(xiàn)有高速公路行車安全、暢通。因此，新建隧道在施工過程中需要保證原隧道正常運營，這就需要制訂相應(yīng)的交通組織保障方案。

隧道開挖中，爆破圍巖可能對臨近小凈距隧道產(chǎn)生影響，施工難度大，施工力學(xué)形態(tài)極為復(fù)雜，因此隧道的爆破開挖控制極為重要，也是本隧道工程施工的重點和難點。

2 隧道施工技術(shù)

蘇厝隧道新增兩洞小凈距隧道，結(jié)構(gòu)按新奧法原理進行設(shè)計，采用復(fù)合襯砌，以錨桿、濕噴(鋼筋掛網(wǎng))混凝土、鋼支撐等為初期支護措施。隧道工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜，施工場地狹窄，圍巖破碎，地下水發(fā)育，對此，施工中應(yīng)予高度重視，加強管理。

2.1 開挖施工方法

小凈距隧道開挖方法的選擇，應(yīng)以減少對中夾巖的擾動，控制中夾巖的圍巖變形，有利于保證開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性為原則，合理安排施工方法及施工工序。

蘇厝隧道左右線采取從出口單口施工。根據(jù)蘇厝隧道洞身所處圍巖地質(zhì)情況，擬定洞身鉆爆掘進開挖施工總體方案為:Ⅴ級圍巖地段采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，即在超前大管棚或超前小導(dǎo)管(根據(jù)設(shè)計要求)超前預(yù)支護下，按單側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖支護，中空式系統(tǒng)錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)、C25噴射混凝土構(gòu)成初期支護。Ⅳ級圍巖地段采用上下導(dǎo)坑法開挖，超前支護采用Φ50超前小導(dǎo)管、Φ22超前錨桿，Φ22系統(tǒng)錨桿、鋼格柵、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土作為初期支護;III、Ⅱ級圍巖采用上下導(dǎo)坑法開挖，安裝Φ22系統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土作為初期支護。

鉆爆主要采用風(fēng)動鑿巖機進行鉆眼，毫秒差導(dǎo)爆管雷管微差爆破，采用光面爆破技術(shù)。洞內(nèi)出碴采用側(cè)卸式裝碴機裝碴，12～17.5 t自卸車運碴。初期支護中中空注漿錨桿采用專用鉆機鉆孔安裝錨桿，人工配合機械安裝鋼拱架或鋼筋格柵，人工安裝鋼筋網(wǎng)，濕噴混凝土采用TK-961濕噴機配機械手作業(yè);襯砌作業(yè)采用全斷面液壓整體式鋼模襯砌臺車、泵送灌注二次襯砌混凝土?；炷寥坎捎米詣佑嬃堪韬险旧a(chǎn)，輸送罐車運輸。

由于新建左左隧道與原有左隧道中隔帶最小只有5.18 m，開挖爆破控制是關(guān)鍵，根據(jù)設(shè)計圖紙要求和現(xiàn)場實際情況，開挖爆破嚴(yán)格采用“短進尺、弱爆破、強支護”的原則。Ⅴ、Ⅳ級圍巖可采取單側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖，Ⅲ級圍巖采用上下導(dǎo)坑法進行開挖。在確保安全的前提下，可根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況調(diào)整施工方案和爆破參數(shù)，提高隧道的開挖掘進速度。洞口段Ⅴ級淺埋段采取超前大管棚進行超前支護，并按設(shè)計進行中夾巖超前小導(dǎo)管注漿和超前預(yù)應(yīng)力錨桿加固，待超前支護發(fā)揮作用后再進行開挖。每部分開挖后及時施工工字鋼支撐、中空錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射C25早強混凝土進行支護。隧道爆破參數(shù)和形式須制定詳細(xì)的隧道爆破專項方案。

2.2 小凈距隧道中夾巖加固方法

Ⅴ級圍巖單側(cè)中夾巖加固采用Φ50導(dǎo)管(L=700 cm或 600 cm)，環(huán)向間距 50 cm，縱向間距80 cm，梅花型布置。

Ⅴ級圍巖雙側(cè)中夾巖加固采用Φ50導(dǎo)管(L=700 cm)環(huán)向間距50 cm，縱向間距80 cm，梅花形布置。

Ⅳ級圍巖單側(cè)中夾巖加固，采用Ф25脹殼式預(yù)應(yīng)力錨桿(L=500 cm)，間距80 cm×80 cm，梅花形布置。

2.3 新建右線進出口明洞偏壓預(yù)防措施

隧道右線出口明洞開挖時，原有隧道會產(chǎn)生偏壓，但考慮原有隧道頂部回填高度不大(2 m左右)，故可采取明洞開挖一段(每段按5 m考慮)對原有右洞暴露邊坡采取小導(dǎo)管防護一段，避免大面積開挖造成偏壓，對原有隧道造成不良影響。隧道順利進洞后盡快施做明洞襯砌和洞門，并進行洞頂回填土施工，使山體壓力達到平衡。

2.4 新建左線原有塌方段施工方案

隧道洞身開挖接近原有塌方段時應(yīng)加強超前地質(zhì)預(yù)報，采用超前鉆孔并輔以TSP203、地質(zhì)雷達、紅外線探水儀等物探手段進行超前地質(zhì)預(yù)報，探明前方地下水的含量、壓力、分布等，提前發(fā)現(xiàn)涌水、涌泥、塌方的可能性及征兆，針對不同的情況采用相應(yīng)的技術(shù)措施。

對原塌方段，采用對拱部和中夾巖進行超前小導(dǎo)管預(yù)注漿，加固原松散體，單側(cè)壁導(dǎo)坑法縮短開挖進尺，加強初期支護措施，必要時可采用加密安設(shè)工字鋼架來進行加強支護。同時，二次襯砌要及時跟進，仰拱提前完成及早形成封閉環(huán)，確保隧道結(jié)構(gòu)物及施工人員的安全。

加強圍巖監(jiān)控量測頻率，隨時注意圍巖動態(tài)。嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)定進行錨噴支護，控制圍巖的變形量，防止坍塌。派專人負(fù)責(zé)，加強安全警戒措施，防止突發(fā)事件發(fā)生。

2.5 交通安全組織

隧道開挖爆破時，按照交通施工應(yīng)急預(yù)案的規(guī)定，配合交警、路政部門提前對該段線路進行交通管制，在確定所有車輛通過所施工隧道后，方可進行隧道爆破。爆破結(jié)束后，專職安全員對原有隧道和新建隧道進行現(xiàn)場隱患排查，確認(rèn)原有隧道襯砌斷面無異常和新建隧道開挖圍巖正常后，發(fā)出解除交通管制信號，從而確保原有隧道襯砌無異常，保證交通暢通、安全。

為了確保施工期間交通的正常運營和交通安全，在進行隧道口邊坡開挖時，盡量不采取爆破開挖，若要爆破就必須采取臨時防護措施，防止落石和碎石飛濺。隧道洞門石方爆破開挖盡可能采用小劑量爆破，并安裝防碎石飛濺的防護網(wǎng)。土方開挖按設(shè)計要求從上到下，逐級開挖，開挖前在該級邊坡平臺處設(shè)置防護設(shè)施。

2.6 隧道監(jiān)控量測

小凈距隧道監(jiān)控量測除了按一般隧道施工所需要的監(jiān)控量測外，還要加強新建洞室在開挖過程中對已建洞室的的影響的監(jiān)測。蘇厝隧道為四洞小凈距隧道，隧道開挖中，爆破圍巖可能對鄰近小凈距隧道產(chǎn)生影響，為及時掌握圍巖的穩(wěn)定性和永久(臨時)支護的力學(xué)狀態(tài)，特別是新建洞室和已建洞室的相互影響，隧道施工過程中須加強監(jiān)控量測，并堅持量測信息指導(dǎo)施工，要及時反饋量測信息，須根據(jù)量測反饋信息及時調(diào)整施工組織，保證安全。

小凈距隧道監(jiān)控量測應(yīng)根據(jù)不同圍巖級別制定量測計劃。應(yīng)將中間巖柱穩(wěn)定、淺埋段地表沉降和爆破震動對相鄰洞室的影響作為監(jiān)控量測的重要內(nèi)容。施工中所得到的現(xiàn)場量測資料對施工方法及工序及時進行調(diào)整，以確保工程安全、經(jīng)濟、合理。

3 施工注意事項

為確保小凈距隧道施工的安全，施工應(yīng)注意以下事項:

1)必須采取措施對鉆爆施工進行嚴(yán)格的監(jiān)測和控制。為避免爆破震動波的疊加，必須采取微差控制爆破，后行隧道爆破震動速度應(yīng)控制在15 cm/s以內(nèi)。針對本隧道的設(shè)計要求和實際情況，制定的爆破震速基準(zhǔn)為:相鄰隧道的爆破震速不大于10 cm/s。

2)中間巖柱的穩(wěn)定與加固是整個小凈距隧道施工的關(guān)鍵。Ⅵ～Ⅳ級圍巖段可采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、水平貫通預(yù)應(yīng)力錨桿、鋼支撐等預(yù)加固措施。

3)隧道開挖必須及時采取措施防止塌方(尤其是中夾巖處塌方)的發(fā)生，在發(fā)生塌方后，處治措施必須考慮相鄰隧道的安全。

4)特殊地質(zhì)段隧道的施工，應(yīng)采用輔助方法施工，特別要保護好圍巖，要以保護中夾巖體的穩(wěn)定完整為前提，并將“先治水、短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌、勤檢查、穩(wěn)步前進”作為指導(dǎo)的原則。

5)承包人應(yīng)通過監(jiān)控量測，隨時掌握圍巖和支護的變形情況，科學(xué)修正支護參數(shù)，及時修訂施工方案，保證施工安全。

4 結(jié)語

泉廈高速公路是福建省第一條高速公路，也是第一條擴建成八車道的高速公路，于2010年9月2日建成通車。泉廈高速公路是福建省的主干線之一，車流量非常大，由四車道擴建成八車道，要做到施工運營兩不誤，其難度可想而知。擴建工程泉州段A5合同段蘇厝隧道擴建兩座小凈距隧道在施工中克服了較為復(fù)雜的地質(zhì)條件、新舊隧道中間巖柱薄以及交通組織困難，在參建各級單位的團結(jié)協(xié)作下，精心組織，科學(xué)安排，最后克服了種種困難，隧道順利貫通。

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

［2］關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］吳煥通，崔永軍.隧道施工及組織管理指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.