土石夾雜連拱隧道施工技術

馮海暴

(中交一航局第二工程有限公司，山東青島266071)

桂林二雙連拱隧道是九瑞高速公路最長的一座連拱隧道，隧道洞門為削竹式結構，斷面造型美觀，位于江西瑞昌市桂林辦事處，東洞口在桂林辦事處徐家山，西洞口位于嚴家。隧道起訖樁號為K33+830－K34+343，全長513 m。隧道處于半徑等于4 000 m的曲線段中，無超高。隧道縱坡為雙向坡，坡度為+1.5%、－0.56%。進、出洞門均為1:1.5削竹式。

該隧道處于構造剝蝕區(qū)，最高點在軸線右側(cè)山脊(獅子山)，標高為234.2 m，最低點在隧道出口，標高為95.50 m，相對高差為138.7 m，出口仰坡開挖過程發(fā)現(xiàn)煤矸石，圍巖破碎，孤石夾雜粘土。在進洞20 m后，圍巖節(jié)理發(fā)育，有溶蝕現(xiàn)象，但規(guī)模不大，其中K34+291～284段圍巖非常破碎，其它地段圍巖稍好，但仍較破碎。

1 隧道掘進方案

在桂林二連拱隧道施工過程中，由于隧道地質(zhì)為粘土夾雜孤石，為減少開挖對圍巖的擾動次數(shù)，保證施工的安全和質(zhì)量，桂林二隧道決定Ⅴ級圍巖采用側(cè)導洞法施工，并在施工中盡量采用人工配合小型機械(如風鎬等)進行開挖，盡可能地減小施工對圍巖的擾動，當進入Ⅲ類圍巖后，采用全斷面開挖以提高施工速度。

桂林二隧道出口中導洞進洞方式原設計進洞里程K34+325，由于該位置處中導洞右側(cè)拱部位于巖層破碎地段，仰坡經(jīng)過塌方加固，出口端邊仰坡最高處達23 m之高，進、出口均為V級淺埋段圍巖，并且在中導洞的右半部出現(xiàn)大面積的人工開挖過的回填土，圍巖承載力太小，達不到設計要求，經(jīng)過實地考查后，決定對中導洞采取“假擬洞門”的削竹進洞方法施工，即把中導洞進洞里程調(diào)整為K34+334，加長9 m，使中導洞仰坡坡度減小，進、出口端主洞護拱頂，護拱管棚延削竹式護拱按設計間距排列施工。

2 中導洞施工

桂林二隧道圍巖極度破碎，為增加支護強度，開挖采用鉆爆法施工，并遵循“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的方針。中導洞Ⅴ級圍巖掘進過程中采取上、下部分開挖，上部分超前3－5 m。根據(jù)圍巖情況每循環(huán)進尺1.0－2.0 m，在施工中每個斷面面積約為32.6 m2，在施工中由于中導洞面積較小，Ⅲ、Ⅳ類圍巖都采用了全斷面掘進方法。見表1桂林二隧道中導洞開挖工序時間。

桂林二隧道中導洞加寬車道設置兩個，加寬道長度為20 m，寬度為9 m，高7 m。分別設置在K33+967處和K33+206兩處，在中導洞從K34+343后退施工至K34+100處時轉(zhuǎn)為進口施工。在裝載機裝運期間，需要在洞內(nèi)打開排風設備，保持洞內(nèi)環(huán)境，桂林二隧道每循環(huán)出碴設備及時間耗費見表2。

因隧道圍巖較為破碎，且嚴重風化，為保證施工安全，開挖后應及時封閉，具體施工措施采用了錨桿和網(wǎng)片聯(lián)合支護的方式，結合實際施工經(jīng)驗，總結出正常情況下每榀拱架安裝需要40 min，錨桿鉆機每分鐘約0.25 m(視圍巖不同，效率也不同)，掛鋼筋網(wǎng)20 m2/h，每臺噴漿機噴射混凝土2 m3/h，可供參考，由于不同的地質(zhì)和不同的操作水平，都會影響施工效率。

鋼架施工是初支的關鍵工序，直接影響初期支護中的圍巖受力狀況，尤其在鋼架應力集中的地方，如兩節(jié)鋼架連接處每個螺栓的連接情況。在鋼架安裝過程中防止兩拱腳標高不一致和前傾后仰現(xiàn)象的出現(xiàn)，傾斜角度不得超過2°，并在下一榀鋼架中找平。為保證拱架安裝的規(guī)范性，在施工中，我們總結出一套快速檢查鋼架中心偏離隧道中線情況的方法。從兩拱腳拉線找出與隧道中心線的交點，設為A點，從鋼架頂中心點處吊垂點設為B點，采用A、B兩點的比較以確定其偏差情況，適當校合調(diào)整，達到規(guī)范要求。

3 中隔墻頂部三角區(qū)密實性控制

頂部三角區(qū)指在中隔墻頂部和圍巖緊貼過渡的一個三角區(qū)域(見圖1)。中隔墻頂部三角區(qū)混凝土的密實程度是中隔墻控制的質(zhì)量重點，由于中隔墻直接傳遞兩側(cè)圍巖的對稱受力，三角區(qū)又是中隔墻頂部的一個薄弱點，在澆筑混凝土過程中，操作原因或混凝土工作性等都會使得頂部出現(xiàn)空隙，這樣就會形成一個圍巖受力傳遞的盲區(qū)，會因為中部空隙導致量測圍巖受力不均出現(xiàn)擾動或垮塌現(xiàn)象。對中隔墻頂部三角區(qū)混凝土密實性控制是不可忽視的重點。

表1 桂林二隧道中導洞開挖工序時間Tab.1 The activity time of pilot tunnel excavating in the No.2 tunnel of Guilin

表2 桂林二隧道中導洞出渣配備設備及耗時表Tab.1 The instrument and time sonsuming of pilot tunnel tap slag in the No.2 tunnel of Guilin

中隔墻頂部三角區(qū)混凝土密實性控制。通常對中隔墻頂部三角區(qū)混凝土密實性控制的方法有膨脹混凝土結合注漿法控制和使用噴射混凝土控制法。

桂林二隧道中隔墻施工中，中隔墻和圍巖交界處縫隙較大，容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，注漿壓力也很難控制，采用噴射混凝土補強的方法進行施工，在進行典型施工后，經(jīng)取芯驗證各項指標都可以滿足設計要求。

在中隔墻混凝土澆筑時由于在中導洞頂部是一個弧形，而混凝土澆筑的頂面經(jīng)附著式振搗器振搗后卻是一個平面，在弧面和平面的中部往往會形成一個三角區(qū)是空洞，為保證中隔墻頂部三角區(qū)的密實性，使用噴射混凝土進行后期補強。在澆筑完成中隔墻混凝土后，留置5－10 cm空間，然后使用噴射混凝土逐層噴射，先從左側(cè)進行加強，然后再轉(zhuǎn)移至右側(cè)，使用噴射混凝土兩側(cè)補強后，采用取芯方法驗證，混凝土的強度和密實性都可以滿足設計要求。

4 主洞支護優(yōu)化工法

4.1 鋸齒形開挖

在桂林二隧道斷面開挖過程中，鑿巖機施工需要一定空間，尤其是進行周邊眼鉆孔時，需要緊貼設計開挖輪廓線(預留沉降量包括在內(nèi))，而鑿巖機卻不能完全無縫隙緊貼圍巖，就需要在周邊眼施工時有一定的仰角，結合實際施工經(jīng)驗一般開挖過程中需要進行鋸齒形開挖，一般循環(huán)開挖正坡隧道(前進方向為上坡)在循環(huán)的循環(huán)末端超挖控制為30－70 mm，在第二循環(huán)開始的始端起鉆一般都是緊貼開挖設計輪廓線，鑿巖機的仰角根據(jù)實際循環(huán)進尺計算確定，如果為負坡隧道(前進方向為下坡)，則開挖時可以根據(jù)隧道坡度適當控制超挖量，在起始端一般都是水平施鉆，在端部控制超挖量為30－70 mm，也可以根據(jù)循環(huán)進尺調(diào)整，見圖2。

4.2 錨桿受分析

在隧道開挖過程中，初期支護錨桿是不可缺少的項目，錨桿受力主要受剪切力和拉拔力，拱部錨桿主要受拉拔力，剪切力在拱頂時趨近于0。邊強錨桿主要受剪切力，拉拔力在邊墻端部時趨近于 0(圖 3、圖4)。

桂林二隧道Ⅳ級、Ⅴ級圍巖初期支護時設置鋼拱架作為受力結構，往往鋼架較重，施工時會斷開，兩節(jié)鋼架之間連接采用螺栓連接，根據(jù)隧道斷面受力趨勢，拱架分段節(jié)點設置往往是避開隧道拱頂部位。為了施工方便，往往會將安裝節(jié)點設置在拱頂，根據(jù)受力分析在拱頂部位往往拉應力和彎矩最大，故鋼架節(jié)點避開拱頂。

5 結束語

在雙連拱隧道施工中做好排水和超前地質(zhì)預報是隧道施工中重要工序，建議在隧道施工中要根據(jù)坡度正坡掘進，在隧道兩側(cè)做好排水;在溶蝕地段、特殊地段施工時，超前地質(zhì)預報結合超前鉆掘進施工，做到“短進尺、強支護、勤量測”，針對不同的地質(zhì)情況，選擇合適的施工方案，可以為隧道施工安全、質(zhì)量和進度起到保障作用。建議在以后的雙連拱隧道施工中，不斷總結提高，提供一套先進完整的連拱隧道施工工藝。

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