金雞山隧道不同地質(zhì)條件下三種施工技術(shù)分析

郭 嘉

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410132)

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金雞山隧道不同地質(zhì)條件下三種施工技術(shù)分析

郭 嘉

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410132)

以金雞山隧道拓寬施工為例，介紹了上下臺(tái)階法、預(yù)留核心土法及CRD法三種隧道的施工工藝，并對(duì)不同施工方法的技術(shù)要求進(jìn)行了總結(jié)，從而保證工程的施工質(zhì)量與效益。

隧道，上下臺(tái)階法，預(yù)留核心土法，CRD法

隧道施工工藝發(fā)展到今天應(yīng)該說(shuō)已經(jīng)比較成熟了，不同的地質(zhì)情況和施工環(huán)境需要運(yùn)用不同的工藝。在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行的隧道施工有可能會(huì)存在多種施工方法，本文以金雞山隧道拓寬施工為例，重點(diǎn)介紹其三種施工方法。

1 工程概述

金雞山隧道是福州市二環(huán)路的重點(diǎn)工程。道路設(shè)計(jì)等級(jí)為城市主干道Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)速50 km/h，雙向四車(chē)道規(guī)模，城市二類隧道,建筑限界寬9.25 m，高5 m。

隧道暗挖段采用分離式雙孔隧道，線形整體呈魚(yú)腹形布置，線路東西走向，全長(zhǎng)825.4 m，最小曲線半徑700 m。在K0+524.6進(jìn)入西端隧道暗挖段，下穿學(xué)校及鶴林村民房，在K1+350進(jìn)入東端明挖暗埋段。殘坡積層(Qel)基本覆蓋整個(gè)區(qū)域，主要有花崗巖和火山巖類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期物理、化學(xué)風(fēng)化等形成。場(chǎng)地下部埋藏不同風(fēng)化程度的巖層，巖性以花崗巖為主，偶見(jiàn)斑巖類，另發(fā)現(xiàn)閃長(zhǎng)巖、玢巖，以巖脈形式穿插其間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，隧道全線Ⅲ級(jí)圍巖占6%，Ⅳ級(jí)圍巖占15.2%，Ⅴ級(jí)圍巖占21.4%，Ⅵ級(jí)圍巖占57.4%。

2 施工工藝及技術(shù)要求

隧道Ⅴ級(jí)土質(zhì)圍巖(包括洞口小凈距段、洞身小凈距段)采用淺埋暗挖法中CRD法施工，Ⅴ級(jí)巖質(zhì)圍巖及Ⅳ級(jí)圍巖段采用鉆爆法中兩臺(tái)階預(yù)留核心土法施工，Ⅲ級(jí)圍巖采取鉆爆法中上下臺(tái)階法開(kāi)挖。

2.1 Ⅲ級(jí)圍巖上下臺(tái)階法施工

本隧道Ⅲ級(jí)圍巖里程為南線54 m，開(kāi)挖采用上下臺(tái)階法進(jìn)行施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在3 m以內(nèi)。開(kāi)挖時(shí)先開(kāi)挖上部導(dǎo)坑，并進(jìn)行初期支護(hù)，再開(kāi)挖剩余部分的施工方法。

1)工序說(shuō)明：a.隧道開(kāi)挖采用光面鉆爆法施工，嚴(yán)格控制超欠挖，保證施工質(zhì)量；b.開(kāi)挖上部土體，并立即施作初期支護(hù)(砂漿錨桿+掛網(wǎng)噴混)；c.在滯后上臺(tái)階14 m～15 m后開(kāi)挖下臺(tái)階土體，并進(jìn)行下導(dǎo)坑初期支護(hù)；d.根據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果，及時(shí)鋪設(shè)防水層，適時(shí)施作二次襯砌。2)上下臺(tái)階法施工技術(shù)要求。a.初期支護(hù)采用系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴混，系統(tǒng)錨桿采用φ22砂漿錨桿，桿體長(zhǎng)3.0 m，間距1.2 m,梅花形布置；鋼筋網(wǎng)采用φ6.5鋼筋@20 cm×20 cm單層布置；噴射混凝土采用C25混凝土，厚度為10 cm；b.每部開(kāi)挖完成后立即噴射混凝土，并做好初期支護(hù)，施工中嚴(yán)格遵循新奧法的基本原則；c.隧道洞身開(kāi)挖嚴(yán)禁采用長(zhǎng)臺(tái)階施工。初支必須嚴(yán)格執(zhí)行每循環(huán)進(jìn)尺不得大于3 m的規(guī)定，非爆破開(kāi)挖和爆破開(kāi)挖初支應(yīng)分別于8 h和12 h內(nèi)完成開(kāi)挖、噴射混凝土作業(yè)，確保初支快挖、快支、快速封閉；d.要改進(jìn)仰拱開(kāi)挖方法，下臺(tái)階開(kāi)挖底面標(biāo)高可適當(dāng)下落。

2.2 預(yù)留核心土法施工

本隧道Ⅴ級(jí)巖質(zhì)圍巖里程為176 m，開(kāi)挖采用鉆爆法兩臺(tái)階預(yù)留核心土法進(jìn)行施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1 m以內(nèi)。上部環(huán)形導(dǎo)坑以人工風(fēng)鎬或挖掘機(jī)開(kāi)挖為主，輔以弱爆破，開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，再采用控制爆破開(kāi)挖核心土，最后開(kāi)挖剩余部分土體并及時(shí)施作仰拱和仰拱回填的施工方法。

1)預(yù)留核心土法施工工序說(shuō)明：a.施作超前支護(hù)，開(kāi)挖拱部土體及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，架設(shè)鋼架并噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，形成較穩(wěn)定的承載拱。b.在滯后拱部土體開(kāi)挖3 m～5 m后開(kāi)挖核心土土體。c.在滯后核心土土體開(kāi)挖6 m后開(kāi)挖下部土體、施作初期支護(hù)并及時(shí)施作仰拱混凝土、仰拱填充混凝土，及早封閉成環(huán)。d.根據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果，適時(shí)施作二次襯砌。

2)施工技術(shù)要求。a.施工時(shí)，先對(duì)隧道拱部采用超前加固，然后分部開(kāi)挖；b.開(kāi)挖時(shí)，為減輕對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)，盡可能采用風(fēng)鎬或機(jī)械法開(kāi)挖，確需爆破時(shí)，應(yīng)控制好裝藥量，采用弱震動(dòng)爆破法開(kāi)挖。各部位開(kāi)挖后，及時(shí)按設(shè)計(jì)要求完成初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，使各部位能及時(shí)封閉，提高其受力性能，減少地層沉降變形；c.各部開(kāi)挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順，減小應(yīng)力集中；d.各部的底部高程應(yīng)與鋼架接頭處一致，每一步的開(kāi)挖高度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況確定。

2.3 小凈距段、下穿房屋段CRD法施工

本工程隧道暗挖段東、西端豎井進(jìn)出口、Ⅴ級(jí)圍巖下穿房屋段，以上工段隧道開(kāi)挖采取淺埋暗挖法CRD法施工。

1)CRD法施工技術(shù)要求。

a.超前支護(hù)。洞身小凈距段：超前支護(hù)形式采取雙排注漿小導(dǎo)管支護(hù)，外圈注漿小導(dǎo)管φ42×4@30×400，小導(dǎo)管長(zhǎng)度600 cm，內(nèi)圈注漿小導(dǎo)管φ42×4@30×100，小導(dǎo)管長(zhǎng)度200 cm；掌子面采取φ42×4 TSS小導(dǎo)管全斷面注漿@50×50，TSS小導(dǎo)管L=600 cm(外插角10°～15°)。

下穿房屋段：超前支護(hù)形式采取φ108×6@30 cm超前大管棚+φ42×4超前注漿小導(dǎo)管@30×300支護(hù)，管棚長(zhǎng)度為30 m，超前小導(dǎo)管L=450 cm；掌子面采取φ42×4 TSS小導(dǎo)管全斷面注漿@50×50，TSS小導(dǎo)管L=600 cm(外插角10°～15°)。

b.初期支護(hù)。洞身小凈距段：初期支護(hù)措施有徑向注漿小導(dǎo)管φ42×4@100×50 cm+Ⅰ22a工字鋼架@50 cm+φ6.5@20×20鋼筋網(wǎng)(雙層)和C25噴射混凝土30 cm厚；工字鋼拱架架立時(shí)在拱頂及邊墻部位的每根鋼拱架兩端均打入2根φ22錨桿，夾在工字鋼架兩側(cè)。

下穿房屋段：初期支護(hù)采取徑向注漿小導(dǎo)管φ42×4@100×50+Ⅰ22a工字鋼拱架@50 cm+φ6.5@20×20鋼筋網(wǎng)(雙層)+C25鋼纖維噴射混凝土30 cm厚；工字鋼拱架架立時(shí)在拱頂及邊墻部位的每根鋼拱架兩端均打入2根φ22錨桿，夾在工字鋼架兩側(cè)。

c.臨時(shí)支護(hù)。均采?、?2a工字鋼架@50 cm，φ6.5@20×20鋼筋網(wǎng)(單層)和C25噴射混凝土10 cm厚。

d.施工用混凝土商品混凝土站集中拌制，混凝土罐車(chē)運(yùn)輸。

e.混凝土施工配合比由試驗(yàn)室確定。

2)施工工序。嚴(yán)格執(zhí)行“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早封閉”的施工基本原則。首先應(yīng)完成管棚護(hù)拱(管棚工作室)，長(zhǎng)管棚的施工或完成超前小導(dǎo)管支護(hù)的施工，然后按此工法進(jìn)行施工。CRD法施工工序橫斷面如圖1所示。

a.超前支護(hù)完成后，小型挖掘機(jī)配合人工風(fēng)鎬開(kāi)挖①部，控制每次開(kāi)挖進(jìn)尺0.5 m，噴射混凝土封閉掌子面，施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，初噴4 cm厚混凝土，安裝鋼筋網(wǎng)片，架立型鋼鋼架和臨時(shí)鋼架與橫撐，并設(shè)鎖腳錨桿，鉆設(shè)徑向注漿小導(dǎo)管孔并打入小導(dǎo)管后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，最后再進(jìn)行徑向注漿作業(yè)。b.滯后①部1 m采取小型挖掘機(jī)配合人工風(fēng)鎬開(kāi)挖②部，噴射混凝土封閉掌子面，導(dǎo)坑周邊部分初噴4 cm厚混凝土。安裝鋼筋網(wǎng)片，接長(zhǎng)型鋼鋼架和臨時(shí)鋼架及橫撐，并設(shè)置鎖腳錨桿。鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。c.在滯后于②部10 m～15 m距離后，開(kāi)挖③部，噴射混凝土封閉掌子面，施作周邊和臨時(shí)支護(hù)，步驟同①部。d.在滯后于③部1 m距離后，開(kāi)挖④部，接長(zhǎng)型鋼鋼架和臨時(shí)鋼架、橫撐，并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，步驟及工序同②部。e.在滯后于④部約10 m～15 m距離后，開(kāi)挖⑤部并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，步驟及工序同③部。f.在滯后于⑤部約1 m距離后，開(kāi)挖⑥部。隧底周邊部分噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，步驟和工序同④部。g.隧底開(kāi)挖后盡快施作仰拱與填充，仰拱一次性灌注，且與隧底填充混凝土分開(kāi)施工。中隔壁暫不全部拆除，保留仰拱中隔壁鋼架部分，將鋼架埋入仰拱及填充。仰拱滯后⑥部土體不超過(guò)10 m。h.根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，圍巖和初期支護(hù)基本穩(wěn)定后拆除臨時(shí)鋼支撐，鋪設(shè)防水層澆筑二襯混凝土。臨時(shí)支撐拆除一次拆除長(zhǎng)度小于5 m。i.南線北線進(jìn)口段設(shè)置先行與后行洞，本工程先行洞東、西線均選擇南線，后行洞掌子面滯后先行洞距離約為20 m。

3 結(jié)語(yǔ)

不同的隧道施工方法有不同的適應(yīng)范圍，不同的施工方法技術(shù)要求也不盡相同，施工管理人員要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況具體分析。選擇合適的施工方法不僅可以滿足工期和質(zhì)量的要求，更加能夠使現(xiàn)場(chǎng)施工事半功倍，企業(yè)獲得更多利潤(rùn)。

[1] 金 波，韓常領(lǐng)，王萬(wàn)平，等.既有隧道改建施工的安全風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策[J].公路，2008(7):269-271.

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Analysis on three kinds of construction technologies of Jinji mountain tunnel under different geological conditions

Guo Jia

(HunanTransportationVocationalTechnicalCollege,Changsha410132,China)

Taking the Jinji mountain tunnel widening construction as an example, this paper introduced the construction technology of benching tunneling method, provided core soil method, CRD method three kinds of tunnel, and summarized the technical requirements of different construction methods, so as to ensure the construction quality and benefit of engineering.

tunnel, benching tunneling method, provided core soil method, CRD method

1009-6825(2016)05-0199-03

2015-12-01

郭 嘉(1983- )，男，碩士，講師

U455

A