軟弱圍巖隧道洞口施工技術(shù)研究

金 泉，徐宇彪，陳 提

浙江正方交通建設(shè)有限公司，浙江 金華 321025

0 引言

在公路工程施工過程中常常會遇到山嶺和峽谷，這時就需要修建隧道或橋梁。本工程是在需要穿越山嶺的背景下修建隧道。單飛通過采用洞口偏壓擋墻、三臺階開挖等技術(shù)使偏壓隧道洞口順利開洞［1］；肖辰裕、余杰通過對實際偏壓淺埋隧道洞口工程的施工技術(shù)進行了分析和研究。［2］［3］本工程的地質(zhì)復(fù)雜、受偏壓影響以及地下水等給施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)，所以做好施工前的準(zhǔn)備、規(guī)劃好施工流程和做好防排水措施至關(guān)重要。

1 工程概況

安吉至洞頭公路義烏赤岸至永康交界段工程起點位于赤岸鎮(zhèn)南楊村附近的義武公路（義武公路樁號K10+198），K24+265.730 樁號作為起點，從南楊村和后金宅村之間橫穿，南面從楓坑溪后穿過，繞過谷谷山，經(jīng)過毛店村公墓的東面，再往南，在市中小學(xué)生勞動基地西側(cè)、楓坑水庫東側(cè)設(shè)置隧道穿越山嶺，進入永康市，終點位于義烏與永康交界的楓坑隧道內(nèi)，終點樁號為K29+788，路線長5.522km。采用一級公路標(biāo)準(zhǔn)雙向六車道，時速80km/h。

2 施工難點分析

2.1 偏壓的影響

隧道洞口偏壓，單側(cè)壓力過大，隧道結(jié)構(gòu)受力不均，局部應(yīng)力集中，變形過量，可能會使隧道結(jié)構(gòu)遭到剪切破壞，洞內(nèi)偏壓不力因素影響較小。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜

隧道起點位于丘陵斜坡和河谷交匯處，喬灌木比較茂盛，自然坡度約24～60°。表部覆蓋較薄的含黏性土的碎石和角礫，含角礫粉質(zhì)黏土：灰黃色，稍密～中密。下伏基巖為熔結(jié)凝灰?guī)r。隧道穿過殘坡積、中強風(fēng)化巖體，灰黃色，巖體呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。隧道洞身頂板最深處約404.20m，圍巖為中風(fēng)化～微風(fēng)化巖體，巖性為熔結(jié)凝灰?guī)r，節(jié)理裂隙少量發(fā)育，巖芯面光滑新鮮，質(zhì)硬，總體圍巖工程地質(zhì)條件良好。

2.3 地下水的影響

地下水主要為基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水，賦存于裂隙內(nèi)，水量貧乏，通過降雨補充水分，水文地質(zhì)條件較簡單，進出口段隧道埋深淺，洞身受斷層影響段，隧道開挖可能造成裂隙張開發(fā)展，淺部裂隙發(fā)育，連通性好，雨季期間隧道內(nèi)可能會出現(xiàn)線狀水流現(xiàn)象。

3 隧道洞口施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

前隧道臨建臨時用地已完成審批，施工便道、工區(qū)駐地、鋼筋棚、砼攪拌站、炸藥房等臨建設(shè)施正在建設(shè)中，同時對隧道洞口施工場地也進行了布置規(guī)劃。當(dāng)前洞口邊仰坡植被已砍伐，開挖截水溝和洞外路基土石方，暴露洞口達到正式進洞條件。

3.1.1 工區(qū)駐地建設(shè)

隧道工區(qū)駐地設(shè)在焦山隧道右出洞口右側(cè)約170m 處，占地4600 m2，搭設(shè)板房10 幢，一層板房30 間，二層板房56 間，共86 間，設(shè)置會議室、辦公室、宿舍、食堂等能滿足辦公及生活需要，場地內(nèi)全部采用20cm 厚C25 砼硬化。

3.1.2 鋼筋加工棚建設(shè)

鋼筋加工棚設(shè)在焦山隧道右出洞口右側(cè)約90m 處，長54m，寬20m，場內(nèi)地面采用20cm 厚C20 混凝土硬化，按照中間高四周低設(shè)置橫坡，四周設(shè)置磚砌排水溝；鋼筋棚采用鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)，四周封閉，柱高9m，棚內(nèi)設(shè)置一臺5T 龍門吊。場內(nèi)設(shè)置型鋼堆放區(qū)、拱架制作區(qū)、拱架待檢區(qū)、拱架成品區(qū)、鋼筋原材料堆放區(qū)，下料區(qū)、加工制作區(qū)、半成品堆放區(qū)、成品待檢區(qū)、成品區(qū)、廢料區(qū)，中間預(yù)留一條4m 寬通道。

3.1.3 碎石加工場地建設(shè)

在焦山隧道左洞出口左側(cè)約500m 處設(shè)棄渣場和碎石加工場，占地約17000 m2，將隧道洞渣加工成碎石，用于拌制砼。共設(shè)置三分子、二分子、瓜子片、石粉、砂共五個成品出料口，場內(nèi)安裝兩臺400KVA 變壓器提供施工用電。

3.1.4 砼拌合站建設(shè)

攪拌站設(shè)在主線K26+200～K26+300 段左側(cè)，占地約12000 m2，配置一臺2000 型攪拌機、5 個150 噸粉罐，2 臺1000 型攪拌機、配6 個80 噸粉罐，安裝2 臺400KVA 的變壓器，并配備一套400KW 發(fā)電機組、2 臺裝載機、10 臺10 m3砼罐車。

3.1.5 施工便道

施工便道起點從三角毛店分離橋右側(cè)K25+570 開始，接現(xiàn)有水泥路，利用現(xiàn)狀已有的4m 寬機耕路，對便道進行整修、加寬；從K25+980 至焦山隧道進口處，利用紅線內(nèi)已征用林地結(jié)合地形進行便道規(guī)劃和施工；從焦山隧道進口至楓坑隧道進口，利用已審批的臨時用地進行便道施工，施工便道頂寬6m，頂層采用清宕渣填筑。

3.1.6 隧道洞口工作面

焦山隧道、楓坑隧道施工工作面集中設(shè)置在兩個隧道間的山谷中，洞口工作面面積約7300 m2，填筑高度平均為3m 左右，設(shè)置一道Φ1.25m 圓管涵做臨時排水；工作面范圍內(nèi)有主線新建小橋一座（紫溪坑小橋），計劃隧道完工后再進行紫溪坑小橋施工。

3.2 洞口施工流程

3.2.1 洞口段設(shè)計概況

隧道明洞進口埋深淺，圍巖整體性較差，為確保洞口段土體穩(wěn)定，焦山隧道進口左線義烏端明洞設(shè)計長度28m。

3.2.2 截水溝施工

洞外截水溝按設(shè)計圖紙要求在邊仰坡開挖線≥5m 處，采用挖掘機和破碎錘配合開挖、人工砌筑，開挖和砌筑應(yīng)按照現(xiàn)場情況自低向高分段（長度依坡度而定），一般情況下，為15～20m。為使坡面不產(chǎn)生破壞應(yīng)趕在仰坡和邊坡施工之前完工。作業(yè)過程中應(yīng)盡可能避免邊仰坡范圍以外植被的破壞。

3.2.3 邊仰坡開挖

（1）洞口邊坡放線需要根據(jù)相應(yīng)的高程、里程，并注明開挖需要的厚度。

（2）從上到下分層（高度3～5m）對洞口邊仰坡進行開挖，需要對邊坡的坡度進行檢查確認是否達到標(biāo)準(zhǔn)。利用挖掘機對厚度大的邊坡進行開挖和修坡。對于邊坡較硬的圍巖采用風(fēng)動鑿巖機鉆眼進行松動爆破，挖掘機破碎錘修鑿輪廓，減少對邊坡的擾動，保持邊坡穩(wěn)定。

3.2.4 邊仰坡防護

支護邊仰坡流程：風(fēng)鉆鉆孔、錨桿安裝、鋼筋網(wǎng)懸掛、混凝土噴射。設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 邊仰坡臨時防護設(shè)計參數(shù)表

3.2.5 洞口段施工方法

考慮洞口的實際情況，按照新奧法原理進行組織施工，避免圍巖發(fā)生收斂變形以及開挖時坍塌，用挖掘機對明洞進行開挖。為了保證進洞安全，暗洞進洞采用單Φ108×6mm超前大管棚施工，水泥注漿，套拱厚100cm。焦山隧道大管棚設(shè)置范圍右洞進口為K26+338～K26+368，管棚長32m；右洞出口為K26+763～K26+793，管棚長28m；左洞進口ZK26+351～ZK26+383 管棚長32m；左洞出口為ZK26+771～ZK26+803 管棚長32m。楓坑隧道大管棚設(shè)置范圍右洞進口K26+863～K26+895，管棚長32m；左洞進口為ZK26+915～ZK26+943，管棚長28m。

3.3 洞口防排水

隧道防排水遵循“以排為主，防、排、截、堵”的原則，目的是使排水流暢、防止進水、節(jié)約成本、杜絕隱患。結(jié)合洞口的地形情況，截水溝需要設(shè)置在邊仰坡刷坡線以外的5m 處，截引地表水，并與路基排水系統(tǒng)或天然水溝相連接，組成綜合排水系統(tǒng)。

4 結(jié)論

（1）施工前準(zhǔn)備包括施工便道、工區(qū)駐地、鋼筋棚、砼攪拌站、炸藥房等臨建設(shè)施，這些準(zhǔn)備為施工的順利開展提供了有力的保障。

（2）科學(xué)合理的施工流程明顯提升了工作的效率，縮減大量設(shè)備和人工成本。

（3）有效的防排水措施為工程的安全性提供了保障，同時提高了工程的質(zhì)量。