雙層超前小導(dǎo)管在中短隧道單向出洞施工中的應(yīng)用

高文韜

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州511430）

雙層超前小導(dǎo)管在中短隧道單向出洞施工中的應(yīng)用

高文韜

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州511430）

對于中短隧道的經(jīng)濟(jì)開挖方式為單向掘進(jìn)，在洞口貫通。以廣佛肇高速公路羅日免隧道工程為例，介紹了“零開挖單向出洞”的施工工藝，特別是采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)替代長管棚洞口工程，打破傳統(tǒng)貫通方式，實(shí)現(xiàn)安全出洞，取得較好經(jīng)濟(jì)價值，可為今后類似工程提供參考依據(jù)。

雙層超前小導(dǎo)管；中短隧道；單向出洞；施工應(yīng)用

0 引言

在山區(qū)中短隧道施工中，為節(jié)約工程成本，通常采用從一端向另外一端的單向掘進(jìn)施工工藝，并在洞口處實(shí)現(xiàn)單向貫通。對于洞口段圍巖為全風(fēng)化粉砂質(zhì)土、全風(fēng)化砂巖或全風(fēng)化花崗巖的V級圍巖隧道，一般設(shè)計(jì)為長管棚[1]。若按設(shè)計(jì)施工邊仰坡和長管棚，會遇到洞口場地狹窄，無施工便道或修建施工便道困難大等自然條件。而且需要搭建宿舍、加工廠、拌合站、空壓機(jī)房、倉庫、接通高壓電等大量的臨建設(shè)施，需投入一筆臨建費(fèi)用，費(fèi)工費(fèi)時。

廣佛肇高速公路羅日免隧道作為中隧道，在貫通中打破傳統(tǒng)的隧道貫通方式，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，取消設(shè)計(jì)長管棚，改用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)單向掘進(jìn)，對洞口邊仰坡實(shí)現(xiàn)零開挖出洞，最大限度保護(hù)生態(tài)環(huán)境，取得較好效果。

1 工程及地質(zhì)概況

1.1 工程概況

廣佛肇高速公路為雙向四車道高速公路，羅日免隧道位于肇慶市德慶、封開兩縣交界處，隧道全長740 m，屬于中隧道，按左、右線分離布設(shè)，為小凈距隧道。羅日免隧道進(jìn)口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門，最大埋深約為138.11 mm，該隧道左右洞進(jìn)出口均位于直線上。隧洞中縱坡為人字坡，縱坡為2.5%～2.96%。隧道左洞進(jìn)口里程為K144+270，明暗分界設(shè)在K144+280，明洞長10 m；采用機(jī)械通風(fēng)方式[2]。

1.2 地質(zhì)概況

隧址區(qū)第四系覆蓋層主要為全新世坡積成因粉質(zhì)黏土，分布不均勻，厚度較小，約1.00～4.50 m。部分地段基巖出露，出露基巖地層巖性為燕山旋回晚侏羅世花崗巖和寒武系八村群砂巖。

該隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大。隧道范圍內(nèi)中線高程150.00～228.50 m，最大高差78.50 m。山體自然坡度26°～35°，植被較發(fā)育。進(jìn)、出口均處于丘陵斜坡地帶，自然狀態(tài)下邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。隧址區(qū)附近僅有狹窄山路通過，交通條件差。

2 雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù)

2.1 方案比選

羅日免隧道洞口超前支護(hù)措施設(shè)計(jì)為30 m長管棚，長管棚規(guī)格為Φ108 mm×6 mm熱軋無縫鋼花管，鋼花管內(nèi)壓注1∶1水泥漿。長管棚的作用是在暗洞進(jìn)洞或出洞之前，對洞口段圍巖起預(yù)加固作用，防止洞口段圍巖在開挖時發(fā)生坍塌或較大沉降，缺點(diǎn)是需要大型機(jī)具和施工場地。若按設(shè)計(jì)施工邊仰坡和長管棚，山嶺區(qū)隧道出洞端場地狹窄，無施工便道或修建施工便道存在較大困難。

為節(jié)省造價和工期，根據(jù)掌子面圍巖情況，結(jié)合施工監(jiān)控量測和地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)果，羅日免隧道決定取消洞口設(shè)計(jì)長管棚，改用雙層超前注漿小導(dǎo)管作為超前支護(hù)措施。

2.2 施工工藝

雙層超前小導(dǎo)管的安裝和壓漿施工質(zhì)量是控制的重點(diǎn)。超前小導(dǎo)管規(guī)格為直徑42 mm，壁厚4 mm，長4.0 m的熱軋無縫鋼管，支護(hù)施工見圖1。

圖1 超前小導(dǎo)管施工設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

（1）為保證超前支護(hù)小導(dǎo)管的數(shù)量。按照原圖紙V級圍巖淺埋段支護(hù)參數(shù)規(guī)定的數(shù)量安裝超前小導(dǎo)管，要求在設(shè)計(jì)長管棚段落施工雙層超前支護(hù)小導(dǎo)管，即每2榀拱架打設(shè)一環(huán)。

（2）施打。雙層超前小導(dǎo)管施打角度為：第一環(huán)12°，第二環(huán)30°，第三環(huán)12°，第四環(huán)30°…交替布置。施打完成后超前支護(hù)小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接起來。

（3）注漿。超前支護(hù)小導(dǎo)管確保壓注配比為1: 1的水泥漿。壓漿完成后，在超前注漿小導(dǎo)管末端進(jìn)行有效封堵。壓注水泥漿的注漿泵、注漿管與小導(dǎo)管采取可靠的連接。現(xiàn)場需準(zhǔn)備2套注漿泵，配套量程為1.5M P a左右的壓力表[1]。

3 零開挖單向出洞關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 方案簡介

該隧道V級圍巖一般表現(xiàn)為原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，節(jié)理裂隙發(fā)育，掌子面自穩(wěn)性較差，根據(jù)洞口段圍巖特點(diǎn)，采用保留核心土三臺階法開挖方案，上、中臺階每循環(huán)不超過2榀拱架長度，下臺階每循環(huán)開挖不超過4榀拱架長度，仰拱每循環(huán)開挖不超過3 m。

3.2 施工工藝

此開挖工藝開挖斷面小，每循環(huán)時間短，多個工作面可同時作業(yè)，既能加快施工進(jìn)度，又能保證施工作業(yè)安全。施工工藝流程見圖2。

圖2 零開挖單向出洞流程示意圖

（1）開挖方式。上、中臺階盡量采用機(jī)械結(jié)合人工風(fēng)鎬開挖，若需要爆破，采用弱爆破，打淺眼(眼深控制在60～80 c m）、密眼、少裝藥（裝藥集中度控制在0.15～0.2 k g/m），分次松動爆破。下臺階和仰拱采取弱爆破技術(shù)措施，結(jié)合機(jī)械開挖。在開挖中、下臺階時，盡量減少對上部支護(hù)的擾動。為保證施工作業(yè)人員及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，中、下臺階左、右側(cè)必須交錯開挖，兩側(cè)開挖面錯開距離不小于3 m。嚴(yán)禁在開挖中、下臺階時，兩側(cè)對稱開挖[2]。

（2）增設(shè)洞外鋼拱架。為保證隧道暗洞出洞后，拱頂上方有一個碎落平臺，并降低洞口邊仰坡開挖高度，保證洞口仰坡和邊坡的穩(wěn)定和安全，需在緊跟暗洞的洞口2 m范圍內(nèi)，增設(shè)3榀鋼拱架，鋼拱架間距為100 c m。

（3）加強(qiáng)監(jiān)控。在V級圍巖淺埋段施工時，特別是單向出洞過程中，由于覆蓋層埋深淺，圍巖自穩(wěn)性較差，必須加強(qiáng)施工監(jiān)控量測，每5 m布置一道監(jiān)測斷面，每個斷面布置5個點(diǎn)。每日監(jiān)測不少于1次，主要監(jiān)測地表沉降、拱頂下沉與洞身水平收斂[3]。每日及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)向現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。當(dāng)監(jiān)測出地表或初期支護(hù)發(fā)生較大沉降，或發(fā)生較大收斂，達(dá)到監(jiān)測預(yù)警值時，立即通知現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，以及時采取科學(xué)合理的應(yīng)急救援措施[3]。

4 結(jié)語

廣佛肇高速羅日免隧道采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)單向出洞（見圖3），成功解決了出口貫通段邊仰坡及施工便道修建的難題，特別是洞口植被基本不被破壞，無需開挖仰坡，只需對少部分的邊坡進(jìn)行臨時防護(hù)，減少了洞口邊仰坡的開挖及噴錨支護(hù)工程量，有效縮短了工期，節(jié)約的大量的建設(shè)用地，極大限度的保護(hù)了原生態(tài)環(huán)境，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。也為今后類似工程提供參考依據(jù)。

圖3 羅日免隧道零開挖單向出洞方案實(shí)例

[1]許發(fā)燦,鄭仲欽.雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2008(6):134-135,146.

[2]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.廣佛肇高速公路兩階段施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)文件[Z].2014.

[3]張蓓,王建鵬,王復(fù)明,等.隧道超前小導(dǎo)管對掌子面穩(wěn)定性影響分析[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2009,30(4):30-34.

U455.4

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1009-7716（2017）06-0223-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.066

2017-02-23

高文韜（1987-），男，山東臨朐人，工程師，從事公路工程施工管理工作。