淺談科木其隧道施工方法總結(jié)

杜智慧

摘 要：科木其隧道圍巖為中風(fēng)化泥巖和左右洞拱頂砂卵礫層。隧道前期開挖過(guò)程中，拱頂坍塌現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)法正常施工，后對(duì)設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行了優(yōu)化，使隧道得以順利貫通。本文結(jié)合該工程施工的成功案例，簡(jiǎn)述了砂卵石層隧道開挖的施工方法及注意事項(xiàng)，對(duì)后期類似隧道的施工具有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：砂卵石層；坍塌；施工方法

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.工程概況

1.1 設(shè)計(jì)圍巖情況

科木其隧道全長(zhǎng)1225m，其中左洞長(zhǎng)605m，起訖樁號(hào)為ZK10+080～ZK10+685；右洞長(zhǎng)620m，起訖樁號(hào)為YK10+070～YK10+690。設(shè)計(jì)全隧道明洞42m，Ⅳ級(jí)圍巖700m；Ⅴ級(jí)圍巖483m。

科木其隧道原設(shè)計(jì)圍巖（IV級(jí)）為中風(fēng)化泥巖，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，夾有薄層-中厚層狀砂卵石層，巖體較完整，圍巖穩(wěn)定性較好，呈塊狀結(jié)構(gòu)，施工時(shí)拱頂和側(cè)壁無(wú)支護(hù)時(shí)有掉塊或易產(chǎn)生坍塌，側(cè)壁較穩(wěn)定，雨季施工有點(diǎn)滴狀出水現(xiàn)象。

1.2 實(shí)際圍巖情況

左右洞拱頂均存在較厚的砂卵礫層，大部分段落厚度為1m～2m，局部達(dá)3m厚，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)，隧道圍巖核準(zhǔn)為Ⅴ級(jí)圍巖。

1.3 左洞進(jìn)口洞頂為砂礫堆積層（圖1）。

2.施工中存在問(wèn)題

按原設(shè)計(jì)施工存在主要問(wèn)題：

（1）洞頂砂卵礫層松散，鋼花管間距較大、地表注漿固結(jié)范圍有限，且砂卵礫層厚度較大，處理深度不足，易形成滑塌。

（2）洞內(nèi)砂卵礫層礫石大小不一，較密實(shí)，按照原來(lái)的施工方法，超前施工靠近掌子面直接打鉆時(shí)，砂礫極易滑落（圖2），對(duì)施工操作人員造成極大的安全隱患。

（3）拱頂范圍內(nèi)砂卵礫層較厚、寬度較大，原設(shè)計(jì)間輔助施工桿體距難以滿足實(shí)際的承載（圖3），且鉆孔施工中難以形成有效的孔徑，超前小導(dǎo)管難以安裝。

（4）洞內(nèi)巖層交界處，下層泥巖極易風(fēng)化，形成剝落，帶動(dòng)掌子面砂卵礫層滑落形成塌腔。

（5）施工振動(dòng)帶動(dòng)掌子面砂礫下滑形成塌腔。

3.施工中形成的方法

3.1 洞頂處冒頂?shù)奶幚矸椒ǎ▓D4）

科木其隧道在2013年11月11日晚進(jìn)行開挖施工，22∶40開挖至ZK10+125處，挖機(jī)開始找頂排險(xiǎn)。23∶10在拱頂發(fā)現(xiàn)一孤石侵限，進(jìn)行處理，孤石掉落后，施工人員發(fā)現(xiàn)拱頂松散堆積體開始緩慢滑落，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后，施工人員及機(jī)械退至安全地方。至23∶40左右洞頂處松散堆積體滑落停止，地表冒頂，形成長(zhǎng)19.2m，寬12.4m平均5.8m深塌腔，里程為ZK10+122～+141.2。

3.1.1 排水

（1）在冒頂處修環(huán)向排水溝或采用彩條布覆蓋，避免地表水流入塌方體。

3.1.2 洞內(nèi)加固措施

（1）在靠近掌子面處采用編織袋裝土予以加載碼砌，保證塌方段處松散層不再向下流動(dòng)。

（2）對(duì)塌方體坡腳處予以堆土加強(qiáng)，起到護(hù)腳的作用，防止冒頂處堆積層向下擠壓推動(dòng)塌方體。

（3）對(duì)塌方體進(jìn)行噴射砼進(jìn)行封閉。

3.1.3 洞外加固措施

（1）對(duì)塌腔處松散體予以清理。

（2）塌腔的填埋采用C15砼，對(duì)堆積體未注漿部分采用打入橫向小導(dǎo)管，按間距1m×1m，層距0.5m，角度15°，長(zhǎng)度4m布置，塌腔周圍環(huán)向預(yù)埋小導(dǎo)管，間距按1m布置，對(duì)塌腔處理后進(jìn)行注漿。

3.1.4 洞內(nèi)塌方體開挖

在掌子面處先注漿加固塌方體頂部，對(duì)塌腔處理后進(jìn)行開挖，按先上部后下部的原則進(jìn)行。

3.1.5 洞內(nèi)正常開挖

在洞頂塌方段及前后里程增加監(jiān)控量測(cè)的頻率，按原方案正常開挖支護(hù)施工。

3.2 洞內(nèi)施工的主要方法

（1）開挖采用環(huán)形開挖留核心土，為減小振動(dòng)對(duì)砂卵礫層的擾動(dòng)，采用機(jī)械開挖。

（2）輔助施工采用自進(jìn)式錨桿，解決了難以成孔的問(wèn)題。

（3）打鉆時(shí)在已噴錨的拱架上施做，在此拱架上安裝鋼管作為導(dǎo)向及保證安全的防護(hù)棚（圖5）。

（4）輔助施工桿體間距縮小、數(shù)量已實(shí)際砂卵礫層寬度而定。

（5）對(duì)難以控制形成的塌腔及時(shí)泵送砼，填充飽滿，無(wú)空洞（圖6）。

4.洞內(nèi)施工方法

初期支護(hù)參數(shù)為按原設(shè)計(jì)執(zhí)行。為了盡量減小開挖過(guò)程中對(duì)砂礫卵石層的擾動(dòng)，掌子面采用挖機(jī)配合鑿巖機(jī)進(jìn)行開挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1榀，開挖結(jié)束后及時(shí)支護(hù)。實(shí)際施作過(guò)程中，在砂卵層中施做超前小導(dǎo)管成孔比較困難，且成孔后易塌孔，很難保證超前支護(hù)的效果。掌子面開挖過(guò)程中，拱頂砂礫卵石層坍塌嚴(yán)重，立架過(guò)程中不時(shí)有大卵石掉落，卵石粒徑由1cm～80cm不等，存在較大的安全隱患。

為了保證拱頂砂礫層的穩(wěn)定，防止塌方掉塊、保證隧道施工安全，經(jīng)我方多次的摸索試驗(yàn)。實(shí)際施工中我標(biāo)段采用先預(yù)埋小導(dǎo)管、數(shù)量由37～164根不等然后施做自進(jìn)式錨桿。我標(biāo)段對(duì)自進(jìn)式中空注漿錨桿進(jìn)行了加密。左洞錨桿采用先施作導(dǎo)向管噴射砼后施工超前的形式進(jìn)行施工，錨桿根數(shù)由設(shè)計(jì)的37根依據(jù)砂礫層的厚度及寬度增加到46～74根，錨桿間距由設(shè)計(jì)的40cm間距調(diào)整到0.2m，集中至拱頂砂礫層施工，不足時(shí)增加輔助施工桿體數(shù)量，保證支護(hù)范圍布滿砂礫層。相當(dāng)于采用雙排超前施工，確保了拱頂砂礫層的穩(wěn)定，隧道施工的安全，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)超限。較好地解決了隧道砂礫層塌方現(xiàn)象。對(duì)不可控制塌方，及時(shí)進(jìn)行了泵送回填，對(duì)較小空隙進(jìn)行注漿，保證無(wú)空洞。

結(jié)語(yǔ)

就目前施工方法而言，能較好地解決施工中的安全問(wèn)題。輔助施工，能起到較好的作用，安全質(zhì)量可控，施工進(jìn)度較慢，但也在穩(wěn)妥推進(jìn)。下一步將結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)做好隧道超前施工，確保安全、質(zhì)量。精心組織，科學(xué)管理，保證隧道勝利貫通！

參考文獻(xiàn)

[1]任建凱.隧道工程施工技術(shù)和方法淺談[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2013（1）：194-195.

[2]卿明忠.淺談隧道工程施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2015（24）：4-5.