哥倫比亞與國內(nèi)隧道施工的對比分析

康超

（中國港灣工程有限責任公司，北京100027）

1 工程概況

哥倫比亞Mar2 公路項目是哥倫比亞政府“4G 路網(wǎng)項目”之一，位于哥倫比亞安提奧基亞省，項目起點靠近省會Medellin（麥德林）市，終點連接該省北部唯一出?？贜ecoclí（尼可可里）市。中國港灣作為EPC 承包商負責其中的5 個標段，項目總長110.9km，其中新建段落17.7km，改擴建93.2km，共有橋梁42 座3 430m，隧道9 座共7 480m（包含1座逃生隧道2 180m、擴建隧道1 座446m）, 隧道工程為本項目重、難點工程。

本項目隧道設計為雙向兩車道，每側(cè)行車道寬4m，硬路肩寬0.5m，消防、電纜溝各寬1m，隧道開挖寬度12.34～13.8m，開挖斷面約100m2（根據(jù)圍巖不同略有變化），復合式襯砌，直墻式洞門，路面形式為25㎝厚水泥混凝土，30㎝厚級配碎石基層。其中，1 號隧道全長2 180m，隧道內(nèi)左右側(cè)間隔900m 分別設置緊急停車加寬段2 處，雙側(cè)每150m 設置避人臺，隧道左側(cè)平行30m 修建1 座2 180m 逃生隧道，每450m 設1 處連接橫洞與主隧道相接。

2 Mar2 項目隧道特點

Mar2 項目隧道的特點為：地質(zhì)構造復雜、傍山隧道、斷層多。

3 哥倫比亞隧道施工特點及與國內(nèi)的差異

3.1 隧道洞口

3.1.1 哥倫比亞常規(guī)做法

哥倫比亞常規(guī)做法為：

1）洞口設計理念與國內(nèi)差異較大，當?shù)囟嗖扇　按箝_挖、強支護”，在挖除洞口不穩(wěn)定區(qū)域，后以主動錨索、被動錨桿及掛網(wǎng)噴混支護作為邊坡永久防護。

2）邊仰坡防護完成后直接進行管棚施工，無導向墻控制管棚施工角度。

3）哥倫比亞隧道設計洞口多斜交（二襯也為斜交），洞口二襯無端墻設計，對偏壓隧道洞口無特殊處理設計，導致隧道在交工后，存在洞口斜交部分受力不對稱而產(chǎn)生破壞，且隧道邊仰坡上部異物掉落，對運營產(chǎn)生安全風險。

3.1.2 國內(nèi)常規(guī)做法

我國的常規(guī)做法為：

1）國內(nèi)隧道洞口本著“早進晚出”的理念進行設計，盡可能減少洞口開挖，注重與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，減少對原地貌的擾動，以保證洞口安全。

2）邊仰坡防護完成后進行導向墻施工，采用導向墻的方式進行管棚施工進洞。

3）一般均對斜交隧道口進行優(yōu)化，二襯采用正交加端墻設計理念，確保隧道洞口的運營安全。

3.2 圍巖判定

3.2.1 哥倫比亞常規(guī)做法

哥倫比亞隧道圍巖判定多采用Bieniawski 巖體分組（RMR）法，RMR 法最初以300 多條隧道的記錄為基礎，數(shù)據(jù)庫開始主要以非洲的經(jīng)驗為基礎，此后在世界范圍內(nèi)不斷擴充數(shù)據(jù)，目前應用的版本是RMR89，采用5 個巖體特征參數(shù)量化值，即A1巖石強度（集中荷載強度系數(shù)Is、單軸抗壓強度σc）、A2巖石質(zhì)量指標（RQD）、A3結構面間距、A4不連續(xù)結構面特征、A5地下水，計算出巖體分級基數(shù)（RMRbasic），然后通過不連續(xù)結構面方向修正系數(shù)（B），綜合計算出標準RMR（或RMR89）值，RMR 值為在0～100 范圍內(nèi)的數(shù)值。RMR 法是國際上比較流行的圍巖級別分級方法。

國內(nèi)通常采用BQ 法，該方法采用兩步分級，是根據(jù)巖石的2 個基本因素，既巖石堅硬程度（單軸飽和抗壓強度σc）和巖體完整程度（巖體完整性系數(shù)Kv），計算出巖體基本質(zhì)量指標（BQ），然后通過修正因素（地下水影響修正系數(shù)K1、主要軟弱結構面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2、初始應力狀態(tài)影響修正系數(shù)K3）修正，綜合計算出圍巖基本質(zhì)量指標修正值[BQ]。

3.3 超前地質(zhì)預報

根據(jù)項目設計圖和哥倫比亞規(guī)范的要求，超前地質(zhì)預報為勘探孔（需要時采用）及導向孔（必做）2 種方式。探孔的施工周期長，能探測的內(nèi)容也極為有限，不能全面真實地反映掌子面前方的圍巖情況。

國內(nèi)超前地質(zhì)預測工作堅持“長短結合、貫穿全程”的工作原則。根據(jù)設計圖紙與建設指標要求，采用以長距離預報為主短距離為輔，長短互補的預報原則，為設計安全支護提供比較準確的地質(zhì)信息。超前地質(zhì)預報主要采用以下方法實施：地質(zhì)調(diào)查法、超前地質(zhì)鉆探、紅外探測法、地質(zhì)雷達、時域變電電磁法、地質(zhì)描述、TSP 地震波法和加深炮孔探測法。通過對不同超前地質(zhì)預報方法的組合優(yōu)化應用，可以互相補充、驗證，提高準確率，規(guī)避了單種方法的局限性。

3.4 開挖及支護

3.4.1 哥倫比亞常規(guī)做法

哥倫比亞的常規(guī)做法為：

1）哥倫比亞隧道施工主要為大機施工（鑿巖臺車、機械手、升降機等），隧道設計與大機作業(yè)相匹配，掌子面施工人員少。

2）二襯不參與受力，全靠初期支護控制圍巖變形，特別重視錨噴支護系統(tǒng)，徑向錨桿需逐環(huán)跟進，同時需給予初期支護充分的變形時間，無二襯安全步距要求。

3）哥倫比亞隧道Ⅴ級圍巖設計均采用φ108mm 管棚，12m長，搭接3m 進行超前支護，并且，拱架支護與管棚密切搭接。根據(jù)當?shù)卦O計Ⅴ級圍巖開挖支護后，會形成環(huán)向擴大三角區(qū)域，在進行二襯施工前，需對該環(huán)形擴大三角區(qū)域進行噴射混凝土填充至設計斷面。

等到人群散去，我才跑過去調(diào)侃他，說：“你現(xiàn)在跟以前完全不一樣了，簡直是脫胎換骨?？磥泶髮W把你改造得挺好?。　?/p>

4）初期支護鎖腳方式不同，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖設計無鎖腳錨桿，Ⅴ類圍巖采用型鋼斜支撐鎖腳。

3.4.2 國內(nèi)常規(guī)做法

我國的常規(guī)做法為：

1）國內(nèi)通常采用自制開挖臺架，人工鉆孔，臺階可根據(jù)現(xiàn)場實際情況經(jīng)監(jiān)理同意后可靈活調(diào)整。

2）隧道施工有安全步距要求，軟弱圍巖及不良地質(zhì)隧道的二次襯砌應及時施作。

3）國內(nèi)采用小導管或者超前錨桿，不會出現(xiàn)管棚施工造成的喇叭口，可大大減少隧道超挖回填的工程量。

4）國內(nèi)采用鎖腳錨管或錨桿方式，穩(wěn)定性更好，避免了拱腳脫空問題。

3.5 監(jiān)控量測

哥倫比亞隧道洞口設置監(jiān)控量測點及測斜儀，以監(jiān)測洞口的邊仰坡穩(wěn)定，每條隧道均設計有水壓監(jiān)測，隧道施工過程中不得降低山體水壓，最深監(jiān)測的水壓孔深度120m。洞內(nèi)監(jiān)控量測監(jiān)測的數(shù)據(jù)為5 個點6 條測線，但無拱頂下沉監(jiān)測，且未在設計圖及規(guī)范中明確速率值、累計變形值及充分變形收斂時間，監(jiān)控量測缺少了對拱頂下沉的關注，是該項目監(jiān)控量測的一大漏洞，為確保施工安全，過程中按國內(nèi)的要求對拱頂下沉進行監(jiān)測，根據(jù)位移變化速度判別凈空變化。

國內(nèi)的監(jiān)控量測主要分為必測項目和選測項目，必測項目主要為洞內(nèi)、外觀察，拱頂下沉、周邊收斂以及地表沉降等4 項工作，選測項目是為滿足隧道設計與施工的特殊要求進行的監(jiān)控量測項目。隧道洞口設置地表監(jiān)測點用于監(jiān)測地表的沉降變化，地表埋設的沉降斷面與隧道埋設的監(jiān)控量測斷面要對應能夠更好地反映隧道施工對地表的影響[1]。

3.6 仰拱填充及二襯

3.6.1 哥倫比亞常規(guī)做法

哥倫比亞的常規(guī)做法為：

1）隧道設計重視初支的強度和成環(huán)，Ⅴ級圍巖初支封閉成環(huán)，二襯的設計中地梁作為承載二襯重量的結構，未進行封閉成環(huán)。

2）Ⅲ、Ⅳ級圍巖初支不封閉成環(huán)，二襯的設計中地梁作為承載二襯重量的結構，也未進行封閉成環(huán)。

3）仰拱填充采用經(jīng)篩選的洞渣回填、夯實，與國內(nèi)一般采用混凝土回填不同。

4）二襯施工無安全步距要求，二襯基本不受力。

5）根據(jù)設計圖紙隧道埋深小于25m 時安裝φ7.5mm 雙層鋼筋網(wǎng)片，采用掛鉤穿透防水板工藝固定，穿透防水板的掛鉤處理質(zhì)量對防水質(zhì)量影響很大。

3.6.2 國內(nèi)常規(guī)做法

我國的常規(guī)做法為：

1）國內(nèi)隧道設計中隧道的V 級圍巖是初支和二襯均成環(huán)設計，通過調(diào)整襯砌厚度、混凝土強度以及鋼筋等進行設置。

2）國內(nèi)Ⅲ、Ⅳ級圍巖初支不封閉成環(huán)，但二襯封閉成環(huán)。

3）仰拱填充均采用較低標號的混凝土進行回填。

4）二襯施工與開挖掌子面有安全步距要求。

5）國內(nèi)采用鋼筋綁扎作為鋼筋混凝土骨架。

3.7 滲水管理

哥倫比亞環(huán)境要求嚴格，施工過程中的廢水及巖體滲水必須經(jīng)過三級沉淀處理后才可排至指定排污點。為了減少隧道施工時對山體水系的影響，當?shù)貙λ淼纼?nèi)施工期間的允許滲水量有嚴格的規(guī)定，嚴禁施工期排水量超出環(huán)評允許滲水量，當隧道滲水量超標時，當?shù)囟嗖捎妙A注漿及后注漿方案進行止水，若不及時對滲水進行處理，將面臨停工、經(jīng)濟處罰等風險。與國內(nèi)以排為主，防、截、堵相結合的原則大不相同。

允許滲水量是堵水方案的重要的控制指標，隧道開挖過程中安全有效的堵水方案是施工安全控制的重要內(nèi)容。

4 結語

整體而言，國內(nèi)外隧道雖結構大體相同，但各個國家均有其不同的設計施工理念與特點，國內(nèi)企業(yè)只有充分了解其設計意圖，仔細研讀圖紙及規(guī)范，通過不斷地解釋與溝通，取其精華,去其糟粕，各個方面齊抓共管，以安全質(zhì)量保進度，從而避免工程進度的延誤以及成本的增加，以項目保市場，從而為企業(yè)自身創(chuàng)造更大的發(fā)展空間。