淺埋軟巖小凈距隧道施工方法方案研究

曾群榮

（福建路橋建設(shè)有限公司，福建 福州 350000）

現(xiàn)階段，城市化進(jìn)程在不斷推動的同時，隨著我國交通行業(yè)發(fā)展速度的日益提升，高速鐵路以及高速公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工項目逐漸增多，土地資源越來越緊張，所以小凈距隧道也就相對的越來越多。通常，由于高速公路隧道會涉及到全國多個地方，因此在施工期間，經(jīng)常會存在各種各樣的地質(zhì)情況。并且，在不同的地質(zhì)施工中，所應(yīng)用的施工工藝對隧道施工安全以及質(zhì)量都有著很大影響。故而，為了能夠更好的提升施工效果，在今后的淺埋軟巖小凈距隧道施工階段，一定要科學(xué)的選擇施工方法，有效的制定施工方案。

1 工程概況

延慶至崇禮高速公路河北段赤城支線大嶺堡隧道位于赤城縣大嶺堡村東北，為分離式長隧道,隧道左幅 ZK10+252～ZK10+910,長 658m,隧道右幅K10+248～K10+958，長710m，屬于中隧道，隧道最大埋深約93.5m.

在本工程施工區(qū)域，其屬于大陸性季風(fēng)氣候中溫帶亞干旱區(qū)，四季分明，全年日照時間長，溫差較大，多以西北風(fēng)以及靜風(fēng)為主。同時，年降水量約在424mm左右，且分布具有較強(qiáng)的不均勻性。平均氣溫5.5℃。最大積雪9 厘米，最大凍土深度126 厘米。

在地形地貌層面，大嶺堡隧道地處冀北山區(qū)，屬于變質(zhì)巖中山區(qū)，區(qū)內(nèi)地形起伏較大，溝壑發(fā)育。隧道標(biāo)高為1187.3～1286.9 米，相對高差99.6 米，入口端洞口坡度為32 度到45 度，出口端洞口坡度為18 度到24 度。

隧道區(qū)地層主要為太古界古嘴字組花崗片麻巖，局部為第四系覆蓋層。其中，太古界谷嘴子片麻巖，其屬于一套遭受強(qiáng)烈混合巖化的中—高級變質(zhì)巖系，普遍達(dá)到角閃巖相和麻粒巖相，構(gòu)成該區(qū)古老結(jié)晶基底，其原巖為一套中基性火山巖、太古界回旋侵入基性巖。此外，局部坡腳處有零星分布的第四系覆蓋層，以粉土、碎石為主，地層分層如表1所示。

表1 地層分層表

2 淺埋軟巖小凈距隧道施工難點以及重點分析

綜合對延慶至崇禮高速公路河北段赤城支線大嶺堡隧道工程的分析得知，隧道洞口段地質(zhì)條件較差，多為V 級圍巖，加之洞口段埋深較小，并且存在明顯的偏壓，洞口段施工難度大。所以，做好洞口防護(hù)以及確保進(jìn)度安全，則是施工的難點以及重點。對于可能通過斷層破碎帶段的開挖也是隧道施工重點控制之一。這就要求在進(jìn)行長管棚的施工中，鉆孔角度一定要嚴(yán)格的進(jìn)行把控，確保其精準(zhǔn)度。通常情況下，如果角度過大，那么則會導(dǎo)致管棚到開挖輪廓線之間的間距較大，在開挖工作開展期間非常容易出現(xiàn)塌落問題。如果角度相對較小，那么則會導(dǎo)致管棚進(jìn)入隧道開挖輪廓線內(nèi)，破壞管棚超前支護(hù)作用，從而對隧道施工的安全性造成了很大影響[1]。

3 淺埋軟巖小凈距隧道施工方法優(yōu)化方案研究

3.1 施工方法的選擇

通過對延慶至崇禮高速公路河北段赤城支線大嶺堡隧道現(xiàn)場實地勘測，對地質(zhì)勘探資料的進(jìn)一步分析了解，領(lǐng)會設(shè)計資料的意圖，對采用不同的施工方法進(jìn)行論證，優(yōu)化方案，全面分析驗證施工的難易以及安全質(zhì)量，對圍巖下沉以及收斂控制等進(jìn)行處理，經(jīng)過綜合的研究，確定施工工藝[2]。為確保開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性，減小因隧道間凈距小引起的圍巖變形、爆破震動等不利因素的影響，根據(jù)不同的圍巖我們采取了不一樣的開挖方法：首先，對于破碎的Ⅴ級圍巖段，我們均采取單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法進(jìn)行掘進(jìn)施工。該方法施工的斷面較小，爆破過程中也不會對圍巖產(chǎn)生太大的擾動，在質(zhì)量和安全方面都能夠得到有效把控。其次，對于相對較好的IV 級圍巖段，我們對先行洞和后行洞又采取了不一樣的方法進(jìn)行掘進(jìn)開挖，對于先行洞，我們采取了上下臺階開挖掘進(jìn)的施工方法，該方法施工時具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，同時臺階的存在有利于開挖面的穩(wěn)定性，特別是上導(dǎo)坑開挖支護(hù)后，下導(dǎo)的作業(yè)較為安全。而對于后行洞，我們則采取了預(yù)留核心土開挖法施工。該方法同樣具有安全穩(wěn)固的工作面。

3.2 淺埋軟巖小凈距隧道施工

在隧道施工工作開展過程中，為了能夠有效的提升施工水平，那么還應(yīng)該嚴(yán)格的依照施工流程以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

第一，在開展開挖階段，每一步的開挖高度都需要依照地質(zhì)情況以及隧道斷面大小來明確，盡可能的采用機(jī)械作業(yè)，有效的對施工效率進(jìn)行提升，以便圍巖能夠得到及時的封閉，支護(hù)可以快速成環(huán)，有效的對圍巖變形問題進(jìn)行控制。并且，各個部分在開挖階段，圍巖堅硬部分應(yīng)該選擇爆破技術(shù)，以確保能夠進(jìn)一步的對爆破后的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行強(qiáng)化，不會出現(xiàn)剝落或者坍塌問題，同時應(yīng)該確保周邊輪廓具有一定的圓滑性，有效的對應(yīng)力集中問題進(jìn)行規(guī)避。同時，每開挖一步，需要及時的做好錨噴支護(hù)以及安設(shè)鋼架等工作，及時的進(jìn)行支護(hù)封閉，保證各個環(huán)節(jié)能夠有效連接，盡可能的縮短施工時間。此外，在具體的隧道施工工作開展過程中，可以選擇利用探測預(yù)報方法，對前方地質(zhì)情況進(jìn)行精準(zhǔn)的探測預(yù)報，這樣可以及時的了解前方的地質(zhì)現(xiàn)狀，然后科學(xué)的制定防范辦法，進(jìn)而達(dá)到對施工質(zhì)量進(jìn)行有效提升的目的。

第二，為了確保施工期間的安全性，在本項目段隧道施工期間，還采用了必要的輔助施工手段。其中，針對超前大管棚，一般設(shè)于兩端洞口，通過注漿來有效的對圍巖自身承載能力進(jìn)行提升，提高對結(jié)構(gòu)的彈性抗力，科學(xué)的對結(jié)構(gòu)受力條件進(jìn)行改善。管棚鋼管均采用Φ108×6mm 熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，鋼管設(shè)置于襯砌拱部，管心與襯砌設(shè)計外輪廓線間距大于20cm。針對超前小導(dǎo)管，其適用于隧道V 級以及Ⅳ級較差為圍巖地段，如表2為圍巖級別以及圍巖特征表，通過小導(dǎo)管注漿來進(jìn)一步的對圍巖自身能力進(jìn)行強(qiáng)化，不斷提升其彈性抗力，有效對結(jié)構(gòu)受力條件進(jìn)行緩解。同時小導(dǎo)管采用外徑50mm 長450cm 的熱軋無縫鋼管，橫向間距為35 或者40cm，外傾角為15 度到20 度。對于超前錨桿，其一般設(shè)置在隧道中間的Ⅳ級圍巖較差地段，采用長450cm 的20MnSiΦ25 螺紋鋼筋形式[3]。

表2 圍巖級別以及圍巖特征表

3.3 坍塌處理

為了能夠保證隧道施工工作的開展相對順利，那么還應(yīng)該強(qiáng)化對隧道局部坍塌的有效處理，科學(xué)的制定預(yù)防方案。一方面，隧道局部坍塌預(yù)防。應(yīng)該對設(shè)計文件中的地質(zhì)情況以及特點難點等進(jìn)行深入的了解，開展施工實際地質(zhì)描述，并隨時與設(shè)計進(jìn)行對比，能夠?qū)υO(shè)計精準(zhǔn)度以及意圖進(jìn)行合理的判斷。并且，應(yīng)該加大對地質(zhì)超前預(yù)報的重視，有效的開展監(jiān)控量測工作，保證能夠提前的進(jìn)行預(yù)測以及定量實測分析，確保及時提出變更要求，有效的對施工方案進(jìn)行調(diào)整。如若施工中突然出現(xiàn)大涌水、大變形等情況，應(yīng)該第一時間對施工方案進(jìn)行改變，并且利用光面控制爆破等手段，盡可能的對圍巖的擾動進(jìn)行減小，保證能夠讓圍巖變形問題得到控制。另一方面，洞內(nèi)巖石類塌方處理。依照實踐統(tǒng)計分析，洞內(nèi)巖石類塌方規(guī)模通常為中小型，個別為大型塌方，一般塌方數(shù)量不會超過50 方。對于中小型塌方，從塌腔口可以觀察到坍臂的穩(wěn)定性，明確其是否需要制定清查方案，同時依照塌腔的矢跨比，科學(xué)的制定處理方案。如若塌腔矢跨比小于0.7時，可以采用WNF 方法進(jìn)行處理，借助圍巖暫時穩(wěn)定狀態(tài)，邊清渣邊處理，并利用噴錨支護(hù)，加固未塌地層。如若塌腔矢跨比大于等于0.7，可以選擇WF 法進(jìn)行處理利用。此外，對于大型塌方，可以采用“注漿+管棚”整體加固手段，設(shè)置止?jié){墻，然后充填注漿，完成之后，在管棚支護(hù)下利用短進(jìn)尺，分步的開展施工，保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜合而言，在具體的淺埋軟巖小凈距隧道施工工作開展過程中，要想確保施工具有較強(qiáng)的安全性，能夠有效的提高施工質(zhì)量，那么就一定要強(qiáng)化對隧道圍巖變形以及初期支護(hù)變形的把控，通過超前地質(zhì)預(yù)報，能夠?qū)鷰r變化規(guī)律進(jìn)行有效的掌握，及時了解前方的地質(zhì)情況。同時，加大監(jiān)控力度，實時的掌握圍巖變化，快速反饋信息，科學(xué)開展施工現(xiàn)場作業(yè)，通過優(yōu)化施工方法，對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不斷的對支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行加大，主動進(jìn)行二次加固注漿，提升地表防排水工作效率，保證可以有效規(guī)避地表水滲入隧道圍巖，進(jìn)而全面提升施工效果。