隧道明洞施工技術探討

■段長高 ■貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001

1 工程概況

某隧道均為連拱式隧道，設計車速為100km/h，為雙向4 車道隧道。單洞設計標準為:行車寬度為0.5 +2 ×3.75 +1.00m，行車道限界凈高5 米;隧道內(nèi)輪廓總寬度為11.70 米，周長為32.25 米，內(nèi)輪廓面積為70.128m2，內(nèi)輪廓高度為7.25 米，單洞隧道橫披為2%。

隧道區(qū)屬巖溶峰叢谷地地貌，山體侵蝕切割較強烈，地形連綿起伏，山峰高程在247～255m 之間，山坡上陡下緩，大部分基巖裸露，生長雜草、灌木等。進洞口側巖溶洼地呈北東-南東向分布，地面高程約119～123m，局部有落水洞發(fā)育;出洞口段巖溶洼地呈北西-南東向分布，地面高程約105～108m。巖溶洼地地形平坦，平面形狀不規(guī)則，覆蓋第四系沖洪積黏土層，種植玉米、甘蔗等作物。隧道勘查區(qū)未見滑坡、崩塌、危巖等不良地質(zhì)現(xiàn)象，隧道進出口自然斜坡較穩(wěn)定。

2 隧道施工方案

該均為連拱式隧道，采用復合式襯砌結構，按新奧法施工。隧道施工時，項目部將嚴格按照“管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、強支護、勤測量、早封閉、快襯砌”的原則組織施工。施工過程中采用超前預報系統(tǒng)進行超前地質(zhì)勘探，對不同圍巖類別采用不同鉆爆設計施工。總體實施掘進(鉆爆、無軌運輸出碴)、支護(超前導管、拌、運、錨、噴)、襯砌(拌、運、灌、振搗)三條機械化作業(yè)線。Ⅴ級圍巖中導洞采用上下臺階法、主洞采用單側壁導洞法施工，Ⅳ級圍巖中導洞采用全斷面法、主洞采用環(huán)形開挖留核心土法施工，Ⅲ級圍巖中導洞采用全斷面法、主洞采用上下臺階法施工。

3 洞口及明洞施工技術

3.1 洞口及明洞施工方法

(1)首先根據(jù)設計和實際地形開挖并施作洞口邊仰坡截水溝，以截排地表水，截水天溝開挖線距傾坡邊緣不小于5m，溝底縱坡不小于3%，排水溝與路基排水系統(tǒng)相銜接。

(2)明洞及仰坡開挖由外向里，從上而下分臺階、分層分段開挖，分層分段支護。根據(jù)地形條件，土方和強風化巖采用PC220 挖掘機挖裝，人工配合清理邊仰坡開挖面，局部陡坡地帶采用人工開挖，開挖形成的坡面按設計及時進行封閉防護，避免長時間暴露造成坡面坍塌。

(3)邊仰坡開挖后及時進行洞口套拱施工，套拱施工預埋導向管時要注意洞口平曲線的角度，做到保證20～30 米的超前長管棚不侵入隧道開挖界限。管棚壓漿前先用高壓水沖洗干凈管內(nèi)殘積物，再從兩側往拱頂方向對稱壓注，漿液先稀后濃，當孔口壓力達到設計值時即可結束注漿;全部注漿結束8 小時后即可進行套拱內(nèi)工作面的開挖。

(4)明洞開挖可視情況與仰坡開挖同步進行。挖到設計標高后，及時清理基底，檢驗基底地質(zhì)和承載力情況，并按設計要求進行地基處理，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查，合格后立即立模綁扎鋼筋，架立外模，灌筑明洞鋼筋混凝土。當拱圈砼達到設計強度的70%以上后拆除內(nèi)外支模，拱圈背部用砂漿找平，敷設防水板并應粘貼緊密，相互錯縫搭接良好，搭接長度不小于100mm，并向隧道內(nèi)拱背延伸不少于500mm，再涂抹水泥砂漿層。

3.2 半明半暗明洞施工技術

為了便于隧道進洞及保持原有自然環(huán)境、維護高邊坡和仰坡的穩(wěn)定，考慮隧道進出口山體陡峭，為減少山體落石危機高速公路行車安全，結合本工程路基邊坡情況，隧道右幅進口端采用了15 米長的半明半暗進洞方案。

施工時，先對“半明”段邊坡進行刷坡防護，然后根據(jù)設計輪廓線進行挖槽清方，挖槽清方的深度以滿足管棚施工和邊墻施工為準，挖槽完畢后檢測基底承載，若其基底承載力小于350KPa 時，則采用漿砌片石換填基底等措施進行處理。接著進行第一節(jié)護拱和邊墻的施工、大管棚施工、剩余護拱和管棚的施工;待所有護拱施工完成后，再按設計要求在護拱頂上回填漿砌片石，最后施工“半暗”段。

4 套拱施工技術

4.1 套拱

本工程套拱作為長管棚的固定端，長2m，厚70cm;拱內(nèi)設三榀I20a工字鋼鋼拱架，間距為70cm;在鋼拱架拱部均勻布設37 個Φ127 ×6mm孔口管，環(huán)向間距為50cm，孔口管用Φ22 鋼筋固定，并與I20a 工字鋼拱架焊接連成整體，可采用雙面焊接，焊縫長度大于5d(d 為鋼筋直徑)。套拱混凝土為C25，套拱施工時不可有大的切坡，只有待管棚施作完畢，才能擴挖。在管棚施工過程中，為了使套拱保持穩(wěn)定，不偏移、不沉降，可增加一些臨時支撐。

4.2 鉆孔

套拱施作完畢后，用潛孔鉆沿孔口管打孔，孔深25m，外插角控制在0.5 -1°，盡量避免以后不割管，以免影響管棚的支護效果。成孔后，用高壓風通過風管插入孔底進行吹孔，將孔內(nèi)殘渣清除干凈，以使插管順利進行。

4.3 鋼花管制作

本隧道管棚超前預支護采用外徑φ108mm，壁厚6mm 的熱軋無縫鋼管，鋼管前段20cm 制成尖錐形，尾部焊接φ10 加勁箍，管壁四周鉆3排φ10mm 的壓漿孔，孔眼間距為15cm，交錯布置，尾部2.5m 不設壓漿孔。長管棚需按順序編號為1～37#，奇數(shù)號鋼管為有孔，偶數(shù)號鋼管為無孔，有孔與無孔鋼管間隔布置。

4.4 插管

采用鉆機頂進的方法插管，插管時，將鋼管對準確孔口，調(diào)整鋼管方向與孔道方向一致，用鉆機液壓桿對淮鋼管端頭，由液壓桿逐漸加力頂進。鋼管的接長采用外徑φ102mm，壁厚5mm 的熱軋無縫鋼管，接長管每節(jié)長20cm，邊緣與超前導管焊接成一體。

4.5 注漿

本工程采用壓漿泵進行壓漿，注漿液采用C30 純水泥漿液。結合工程實踐經(jīng)驗，對本工程的注漿參數(shù)采取如下:水泥漿水灰比:1:1，注漿壓力:初壓0.5～1.0Mpa，終壓2.0～2.5Mpa。注漿時用套環(huán)將注漿管孔口與鋼管端頭通過絲扣連接牢固，防止漏漿而造成漿液壓不進去和壓漿不密實等現(xiàn)象的發(fā)生。必要時在孔口處設置止?jié){塞，止?jié){塞應能承受住最大注漿壓力。

5 結語

該隧道容易造成明洞偏壓，存在較大的安全隱患。針對本工程的地質(zhì)情況，系統(tǒng)地介紹了明洞施工關鍵技術，對明洞工程擬采用明挖法施工，開挖前先完成洞頂?shù)乇砼潘到y(tǒng)，采取分層開挖，分層支護，自上而下，邊挖邊護的明洞邊坡加固處理方法，同時采取套拱法施工方式，為同類工程提供參考借鑒。

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［2］楊紅艷.套拱法在隧道明洞施工中的應用［J］.石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報，2008(06):102 -104.

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