基于嚴(yán)重偏壓地形下隧道半明半暗進(jìn)洞技術(shù)研究

杜時(shí)波

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

基于嚴(yán)重偏壓地形下隧道半明半暗進(jìn)洞技術(shù)研究

杜時(shí)波

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

就高速公路隧道施工概況進(jìn)行闡述，對(duì)隧道洞口進(jìn)洞施工方案設(shè)計(jì)進(jìn)行合理分析，提出嚴(yán)重偏壓地形下的隧道半明半暗進(jìn)洞技術(shù)，以促進(jìn)高速公路施工順利完成。

嚴(yán)重偏壓地形；隧道；半明半暗；進(jìn)洞技術(shù)

1 高速公路隧道施工概況

本文介紹的高速公路施工工程是位于某個(gè)山區(qū)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是單洞兩車道，設(shè)計(jì)速度是80 km/h，高度是11 m左右，開挖跨度是13 m左右，高速公路隧道右洞的起止長(zhǎng)度是YK20+000到Y(jié)K22+320,全長(zhǎng)為2 320 m左右。在實(shí)際施工時(shí)，采用的設(shè)計(jì)方法是新奧法，其中，在隧道的西側(cè)有一個(gè)溝谷，隧道是沿著溝谷穿過埡口的，出口段所在的曲線段徑長(zhǎng)R為1 850 m，縱坡是單向坡，占比為3%，自然坡度是45°，整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件較差，圍巖是V級(jí)，因而出現(xiàn)較多風(fēng)化的砂巖，是粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，并且，拱部已經(jīng)屬于第四系殘坡積層，巖石強(qiáng)度為185 kPa，如果是雨季是施工，可能出現(xiàn)涌流狀的地下水，因而在開挖洞室時(shí)，巖體是沒有自穩(wěn)能力的。所以，在實(shí)際施工過程中，如果不采取合適的支護(hù)措施，則洞頂、側(cè)壁都很可能出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

2 隧道洞口進(jìn)洞施工方案設(shè)計(jì)和隧道半明半暗進(jìn)洞技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 施工方案設(shè)計(jì)分析

根據(jù)以往隧道進(jìn)洞施工的情況來看，隧道洞周邊需要有一定面積的覆蓋層，才能順利進(jìn)入到隧道洞中，因此，隧道進(jìn)洞面的開挖長(zhǎng)度必須不低于YK22+305，才能確保施工過程的安全性。隧道洞口的臨時(shí)邊坡高度在50 m左右，因此，需要使用大管棚進(jìn)行支護(hù)，其型號(hào)為108，壁厚是8 mm，每根的長(zhǎng)度是24 m，每根大管的間距在30 cm和50 cm之間，并且，一個(gè)環(huán)向設(shè)置的根數(shù)是35根。但是，在洞內(nèi)爆破開挖產(chǎn)生的震動(dòng)、自然降水等因素的影響下，洞口邊坡可能出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，需要采區(qū)恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，才能避免洞口被堵塞、失穩(wěn)等，從而保障施工人員、施工設(shè)備等的安全。

根據(jù)實(shí)地勘察的數(shù)據(jù)來看，YK22+305處的邊坡坡口到隧道中線的平均距離在38 m左右，因此，在按照施工要求操作的情況下，坡口外6 m左右需要合理設(shè)置截水溝，從而大大提高施工難度。在這種情況下，隧道洞口施工與邊坡防護(hù)施工會(huì)產(chǎn)生矛盾，如果繼續(xù)采用噴射混凝土的方式施工，則可能給生態(tài)環(huán)境、水土、道路美觀度等帶來極大影響，并且，其可能增加施工成本、引發(fā)落石與坍方等地質(zhì)災(zāi)害，所以，這種施工方式已經(jīng)不提倡使用。

2.2 半明半暗進(jìn)洞技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行高速公路隧道的施工時(shí)，如果出現(xiàn)偏壓地形的情況下，施工人員則將靠山內(nèi)側(cè)的路基邊坡高度降低，那么靠山體外側(cè)的隧道通常會(huì)出現(xiàn)“露天”現(xiàn)象。因此，為了避免這種情況出現(xiàn)，施工設(shè)計(jì)采用的是人工補(bǔ)做護(hù)拱的方式施工，以便隧道施工可以順利進(jìn)行。對(duì)隧道進(jìn)口的地質(zhì)情況進(jìn)行全面分析后發(fā)現(xiàn)，按照其地表就讀、邊坡高度的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出，護(hù)拱拱腳到比較堅(jiān)實(shí)的坡體上、洞頂?shù)竭@個(gè)地方的高度都不超過5 m，因此，YK22+312到Y(jié)K22+305這一段隧道施工采用半明半暗進(jìn)洞技術(shù)。

2.3 半明半暗進(jìn)洞技術(shù)的施工工序

(1)對(duì)邊坡進(jìn)行少量的開挖施工，并逆作進(jìn)行邊坡的防護(hù)，以同時(shí)進(jìn)行開挖施工、防護(hù)。在進(jìn)行邊坡開挖時(shí)，通常采用人工方式與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的方式，如果出現(xiàn)巖體較大或孤石情況，則需要對(duì)其采取微震爆破施工，是比較常見的扇形掏槽炮眼的布置方式。邊坡的防護(hù)一般采用錨、噴和網(wǎng)相結(jié)合的方式，其中，噴射混凝土的厚度在10 cm左右，特別是護(hù)拱長(zhǎng)度不長(zhǎng)、護(hù)拱腳在隧道中線靠山外側(cè)的情況下，錨桿防護(hù)發(fā)揮著無可代替的作用。在上述情況下，錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)盡量調(diào)整、適當(dāng)增加，并采用長(zhǎng)度為4.6 m的錨桿，將其布置為100 cm×100 cm的梅花形，才能在錨桿防護(hù)范圍適當(dāng)擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，提高隧道進(jìn)口施工的安全性。在這個(gè)過程中，需要注意的是噴錨網(wǎng)防護(hù)的主要是隧道洞州外的邊坡部位，洞內(nèi)的坡面一般看作具有一定穩(wěn)定性，只需要適當(dāng)進(jìn)行防護(hù)便可，即通過C20噴射5 cm左右的混凝土，則可以達(dá)到封閉洞內(nèi)表層的目的。

(2)耳墻和護(hù)拱的具體施工。在本文的隧道施工工程中，護(hù)拱的耳墻厚度是60 cm左右，并且，其型號(hào)是C25的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部預(yù)埋有I20a型的鋼拱架，縱向間距為60 cm左右。在詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，護(hù)拱中這個(gè)鋼拱架的位置和隧道初期支護(hù)鋼拱是一樣的，它們之間的連接采用的是型號(hào)為20的二級(jí)鋼筋，并且，護(hù)拱位置的鋼拱架兩側(cè)采用的型號(hào)為8的鋼筋網(wǎng)來填鋪。在護(hù)拱的上部邊緣和下部邊緣處，布置有型號(hào)為22的二級(jí)鋼筋，并呈現(xiàn)環(huán)向分布，每根箍筋之間的距離在30 cm左右，其型號(hào)為12，并與護(hù)拱的外側(cè)主筋保持緊密連接。在實(shí)踐過程中，護(hù)拱上部擋土耳墻的澆注是與護(hù)拱分開進(jìn)行的，需要預(yù)留一部分鋼筋接頭，并高度重視混凝土澆筑的每個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)禁空洞情況出現(xiàn)。

(3)護(hù)拱、山體交界處的施工。一般使用型號(hào)為50的注漿毛管來鎖定預(yù)埋的鋼筋架，數(shù)量為兩根，并且，該拱腳處需要連接鋼板、螺栓進(jìn)行焊接施工，以便暗洞開挖施工時(shí)，與初期支護(hù)鋼拱架保持良好連接狀態(tài)。在進(jìn)行護(hù)拱混凝土的澆注時(shí)，需要使用泡沫板或模板多位套筒，以保護(hù)連接鋼板，避免其與混凝土連接到一起。

(4)反回填施工。在耳墻和護(hù)拱的施工完成以后，需要對(duì)護(hù)拱上方位置進(jìn)行反壓回填，一般通過人工方式夯填土石，并將填土合理綠化，其中，拱頂回填的厚度是50 cm到80 cm，以分層方式進(jìn)行操作，并且，壓實(shí)度大于或等于85%。

(5)洞內(nèi)的施工操作。一般先施工的暗洞部分是型號(hào)為50的超前注漿鋼花管，在暗洞拱部的范圍是120°左右。因此，在實(shí)際施工時(shí)，通過上下臺(tái)階的方式，保持I20a鋼拱架之間的距離為60 cm左右，以便進(jìn)行逐榀鋼拱位置的開挖施工、初噴施工。在暗洞鋼拱架、護(hù)拱內(nèi)部鋼拱架栓接和焊接穩(wěn)定以后，需要對(duì)接頭位置進(jìn)行噴實(shí)處理，以通過噴射26厘米厚的混凝土的方式，提高整個(gè)連接位置的牢固性。另外，還需要合理進(jìn)行二次襯砌、防排水層的施工，并且，二次襯砌的厚度應(yīng)在50 cm左右。

[1] 于波.偏壓地形下大斷面隧道進(jìn)洞技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù),2013,(1):60-62.

[2] 趙海濤.半明半暗進(jìn)洞方案整治洞口塌方技術(shù)[J].城市建筑,2013,(4):106.

[3] 韓華軒,馬志富,許占良,李冬生.高速鐵路隧道洞口工程設(shè)計(jì)研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,(S2):13-17.

2016-10-08

杜時(shí)波(1976-)，男，貴州安順人，工程師，研究方向：公路土建。

U455

C

1008-3383(2017)03-0175-01