北固山隧道右洞V級圍巖開挖專項施工方案

■劉秀麗，張 萍 ■河南科技大學土木工程學院，河南 洛陽 471023

1 工程概況

北固山隧道位于連云港市墟溝城區(qū)西部，屬于連云港港北港區(qū)疏港道路北固山段，起于大棺材山西南坡與墟溝互通相接，止于黃石嘴東坡與北港區(qū)I類進港道路相接。隧道左線長2810m，右線長2755m，屬長隧道，按80km/h雙向四車道高速公路標準(通長設置緊急救援車道)設計，通長設置4．5m寬緊急車道，建筑限界凈寬14m，凈高5．0m，設置車行橫洞3 處(寬4．5m，高5．0m)。人行橫洞4 處(寬2．0m，高2．5m)。隧道進、出口設置局部小凈距段落，其余段落按分離式隧道設置，進口最小凈距10m，中間最大凈距37m，出口最小凈距12m。隧道設計縱坡控制在0．3～3%范圍內，最小曲線半徑882米;最大曲線半徑3000米。按Ⅷ度地震烈度設防。

2 工程水文地質條件

2．1 水文條件

隧址區(qū)地表水主要為溝谷小型溪流和小型水庫，流量小，受季節(jié)影響明顯;地下水主要包括基巖裂隙水和第四系松散巖組孔隙潛水;主要節(jié)理密集帶局部富集基巖裂隙水，呈脈狀分布，無統(tǒng)一的地下水位。地表、地下徑流一般較弱，徑流途徑一般為幾百米。第四系松散巖組孔隙潛水主要為坡積層孔隙潛水;隧址區(qū)地下水對混凝土無腐蝕性。隧道洞室開挖后，在不考慮任何防水措施的條件下，其最大涌水量預測為:左線涌水量 846．7m3/d，右線 832．9m3/d。

2．2 地質條件

隧址區(qū)第四系坡積物，土性主要為可塑～硬塑狀粉質粘土層，黃色、褐黃色，含少量礫石，局部夾碎石或滾石，薄層狀分布，層厚度0．5～8．8m。隧址區(qū)基巖為中～晚元古代云臺組區(qū)域變質巖系。以鈉長淺粒巖、石英變粒巖為主;在隧道進口段巖性主要為云母片巖，巖質較軟。此外，隧址區(qū)局部地段見綠片巖，多呈夾層狀產出。變粒巖堅硬致密，為硬質巖，云母片巖和綠泥片巖抗壓強度較變粒巖低，且遇水后易軟化，抗風化能力較差。

隧道進口穿過殘坡積粉質粘土和全～強風化云母片巖層中，埋置淺，巖體裂隙發(fā)育，巖體破碎，地下水為孔隙潛水和基巖裂隙水，圍巖穩(wěn)定性差，綜合評定為Ⅴ級圍巖，施工時易坍塌。

3 開挖施工方案

根據該隧道的工程特點，采取“先排水，快進洞;短掘進，多循環(huán);早支護，形成環(huán);強支撐，策安全;勤監(jiān)測，細分析;速反饋，及時襯砌”的施工原則進行開挖，開挖時對不同巖石分類和根據地質監(jiān)控情況進行局部開挖方案調整，總計開挖方量479319m3。

3．1 V級圍巖開挖

Ⅴ級圍巖淺埋加強段為小凈距隧道，在施工開挖過程中先行隧道與后行隧道的掌子面應錯開2倍洞徑以上的距離，左右導坑錯開距離應不小于1倍洞徑，以減小左右洞開挖造成的相互影響。施工過程中嚴格按照Ⅴ級圍巖淺埋加強段隧道施工工序施工，加強監(jiān)控量測和超前地質預報，確保工程質量和施工安全。

3．1．1 V級圍巖開挖施工方法

V級圍巖淺埋加強段與淺埋近接段采用雙側壁正臺階留核心土法開挖施工，以人工或機械開挖為主，輔以弱爆破形成環(huán)形拱部;初噴混凝土封閉圍巖面，掛設鋼筋網架立鋼支撐;復噴混凝土;在拱部初期支護的保護下，用挖掘機或鉆爆開挖核心土和下部臺階，并及時準備下部初期支護的方法。臺階長度5～15米，上臺階每次開挖循環(huán)進尺控制在50cm，下臺階每次開挖循環(huán)進尺不得超過100cm，中部拱頂環(huán)形每次開挖循環(huán)進尺不得超過100cm，中部下部每次開挖循環(huán)進尺不得超過150cm，兩側導坑均采用正臺階法施工，開挖時，一側主洞的側導坑應滯后另一側主洞的側導坑約40m;在施工開挖過程中先行隧道與后行隧道的掌子面應錯開2倍洞徑以上的距離，左右導坑錯開距離應不小于1倍洞徑，以減小左右洞開挖造成的相互影響。施工過程中嚴格按照Ⅴ級圍巖淺埋加強段隧道施工工序施工，加強監(jiān)控量測和超前地質預報，確保工程質量和施工安全。

3．1．2 V級圍巖開挖施工工序

Ⅴ級圍巖淺埋加強段和淺埋近接段先行隧道與后行隧道的施工工序如下:

先行隧道開挖支護:左導洞上臺階超前支護①→左導洞上臺階開挖②→左導洞上臺階初期支護、中巖墻加固及臨時支護③→左導洞下臺階開挖④→左導洞下臺階初期支護、中巖墻加固及臨時支護⑤→右導洞上臺階超前支護⑥→右導洞上臺階開挖⑦→右導洞上臺階初期支護及臨時支護⑧→右導洞下臺階開挖⑨→右導洞下臺階初期支護及臨時支護⑩→拱部超前支護?→拱部開挖?→拱部初期支護?→中臺階開挖?→下臺階開挖?→仰拱初期支護?→拆除臨時支護→模筑二次襯砌仰拱施工?→鋪設環(huán)向導水管及防水層?→整體灌注拱墻二次襯砌→溝槽及路面結構施作。

后行隧道開挖支護:右導洞上臺階超前支護?→右導洞上臺階開挖?→右導洞上臺階初期支護、中巖墻加固及臨時支護?→右導洞下臺階開挖?→右導洞下臺階初期支護、中巖墻加固及臨時支護?→左導洞上臺階超前支護?→左導洞上臺階開挖?→左導洞上臺階初期支護及臨時支護?→左導洞下臺階開挖?→左導洞下臺階初期支護及臨時支護?→拱部超前支護?→拱部開挖?→拱部初期支護?→中臺階開挖?→下臺階開挖?→仰拱初期支護?→拆除臨時支護→模筑二次襯砌仰拱施工?→鋪設環(huán)向導水管及防水層?→整體灌注拱墻二次襯砌→溝槽及路面結構施作。

先行隧道和后行隧道施工工序示意圖如圖1所示;隧道施工步序立面與平面如圖2與圖3所示。

圖1 隧道進口Ⅴ級圍巖淺埋加強段施工步序設計

圖2 隧道施工步序立面

圖3 隧道施工步序平面

4 結束語

文章詳細介紹了連云港北固山隧道右洞V級圍巖條件下的開挖專項施工方案，該研究成果將對同類條件下隧道的設計和施工具有指導意義。

［1］關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］劉志剛.隧道隧洞施工地質技術［M］.北京:中國鐵道出版社，2001.