大跨徑小凈距隧道施工工藝研究

池州市公路管理服務(wù)中心，安徽 池州 247100

1 工程案例

G318池州至殷匯段改建工程位于安徽省池州市南部，路線整體呈東北至西南走向，全線路基采用雙向四車道一級公路改建工程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，隧道共2座，其中洪村隧道左洞長180m、右洞長158m，蓮花山隧道左洞長556m，右洞長536m。由于隧道改擴(kuò)建難度大、投資高，為提高隧道通行能力，降低全壽命周期成本，因此項(xiàng)目兩隧道按遠(yuǎn)期雙向六車道大跨徑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度80km/h。隧道建筑限界凈寬14m，其中，行車道凈寬為0.5m+2×3.75m+3.75m+0.75m，凈高5m，檢修道凈寬2×0.75m，凈高2.5m。圍巖等級為Ⅳ、Ⅴ級，其中，洪村隧道為小凈距隧道，間距為17m，襯砌采用三心圓內(nèi)輪廓。隧道兩端洞口均設(shè)置明洞，洞內(nèi)采用復(fù)合式襯砌，即以中空注漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)片、鋼拱架等為初期支護(hù)。二次支護(hù)采用鋼筋混凝土或模筑混凝土，并在二次支護(hù)前安設(shè)PVC防水板+無紡?fù)凉げ肌?/p>

2 施工工藝

2.1 隧道開挖

隧道明洞段采用明挖法施工，在開挖前應(yīng)確保洞口邊坡穩(wěn)定的條件下，然后就地模筑全斷面整體式鋼筋混凝土。暗洞均采用新奧法施工，洞口段采用超前注漿大管棚作為預(yù)支護(hù)，加固地層確保安全進(jìn)洞，初期支護(hù)采用錨噴支護(hù)為主，輔以鋼拱架；洞身段采用以注漿小導(dǎo)管為超前支護(hù)，初期支護(hù)以錨網(wǎng)噴支護(hù)為主，輔以鋼拱架，仰拱和二襯混凝土應(yīng)按照隧道規(guī)范要求及時完成。

隧道開挖方式應(yīng)根據(jù)圍巖等級、支護(hù)類型、斷面形式以及開挖后的應(yīng)力分布特征等具體情況綜合確定。Ⅴ級圍巖段采用CRD法施工時，每循環(huán)進(jìn)尺為1榀鋼拱架間距，支護(hù)距掌子面距離不大于0.5m，初期支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一分部開挖，左右兩側(cè)導(dǎo)洞開挖工作面縱向間距不小于15m，中隔壁及臨時支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時逐段拆除。Ⅳ級圍巖段采用CD法施工，每循環(huán)進(jìn)尺為1.0～2.0m，支護(hù)距掌子面距離不大于1.0m，初期支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一分部開挖，左右兩側(cè)導(dǎo)洞掌子面錯開距離不小于15m，中隔壁應(yīng)在澆筑二次襯砌時逐段拆除。

洪村隧道全線左右洞凈距較小，施工時采用左右洞錯開施工工序法施工，對隧道內(nèi)側(cè)中間巖柱采用加長系統(tǒng)錨桿進(jìn)行加固，先行洞開挖后應(yīng)及時施做二次襯砌，后行洞上半斷面開挖掌子面應(yīng)落后先行洞開挖掌子面不小于2倍隧道開挖寬度，并加強(qiáng)中夾巖處監(jiān)控量測，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及施工安全。

2.2 爆破作業(yè)

為了充分發(fā)揮圍巖的自承能力，減輕對圍巖的振動破壞程度，隧道爆破采用單向掘進(jìn)方式。洞口部分采用毫秒延時爆破，隧道洞內(nèi)采用微差爆破技術(shù)控制爆破振動，采用光面爆破技術(shù)控制隧道的形狀減少超欠挖，并根據(jù)圍巖情況及時修正爆破參數(shù)，以期取得最佳爆破效果，形成整齊圓順的開挖斷面，達(dá)到減少超挖，杜絕欠挖的效果。

炸藥選用低密度低爆速、低猛度的炸藥，采用φ32mm的2號巖石乳化炸藥。雷管選用1～17段（奇數(shù)段）非電毫秒雷管起爆，采用微差爆破。周邊眼也可以采用外徑不大于6.2mm導(dǎo)爆索起爆，以減小起爆時差。

2.3 洞口不良地質(zhì)淺埋段

由于項(xiàng)目隧道洞口段圍巖穩(wěn)定性差、埋深淺，個別洞口存在沖積淤土以及山體沖溝，隧道開挖易發(fā)生淋雨?duì)畛鏊?、掉塊、坍塌、冒頂?shù)痊F(xiàn)象，因此在進(jìn)洞之前應(yīng)先做好隧道洞口邊仰坡的防護(hù)和加固，確保盡量少對圍巖造成擾動，做到“管超前、強(qiáng)支撐”以確保隧道進(jìn)洞施工安全。同時，對沖溝及淺埋段落采用φ50mm×5mm小導(dǎo)管進(jìn)行地表環(huán)向注漿加固，導(dǎo)管長4.5m，環(huán)向間距為1m，縱向間距為0.55m。對沖積淤土段落由原設(shè)計(jì)暗洞改為明洞施工，明洞二襯施工完成后再回填恢復(fù)原地貌，仰拱以下不良地質(zhì)翻挖并采用風(fēng)化石分層填筑，在不增加造價的同時確保質(zhì)量。

2.4 超欠挖

（1）超挖：在隧道段掘進(jìn)中，超挖程度為0～80cm不等，需根據(jù)超挖程度不同，采取對應(yīng)處理措施。當(dāng)隧道超挖超過10cm以上，首先對其部位初噴素混凝土，然后根據(jù)其超挖程度確定是否要加設(shè)額外鋼架或者鋼筋網(wǎng)片。對超挖部位超過30cm以上的，先按照圍巖初期支護(hù)加工鋼架并架立，再對超挖部位加設(shè)異形鋼架，附加鋼筋網(wǎng)片。采用砂漿錨桿（長度可取系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)長度的1/2）將異形鋼架錨固在超挖部位，同時將其兩端焊接到主鋼架上，立即噴射纖維混凝土形成穩(wěn)固的整體，防止處理部位無受力點(diǎn)。隧道超挖為10～30cm的，可對其掛網(wǎng)噴漿，錨桿頭做“L”形彎頭，以便與鋼架或鋼筋網(wǎng)片連接。隧道超挖小于10cm的，可初噴后，按照未超挖處理，隧道整體支護(hù)后，噴射纖維混凝土。隧道超挖必須及時處理，防止初期支護(hù)背后出現(xiàn)空洞，影響施工安全及質(zhì)量。

（2）欠挖：對于大面積、嚴(yán)重欠挖（欠30cm以上）的部位，可對其施作小炮眼，弱爆破處理，以減少對其他合格成型部位的擾動；對于小面積、輕微超挖（欠30cm以下）的部位，可對欠挖部位根據(jù)圍巖情況做處理。一般來說，當(dāng)圍巖較軟（Ⅴ級圍巖）時，可采用挖掘機(jī)直接摳除；當(dāng)圍巖較硬（Ⅳ級圍巖）時，可采取人工鉆孔以形成“支離破碎”情況，機(jī)械輔助排除。

2.5 支護(hù)施工

（2）超前支護(hù)。Ⅴa型復(fù)合式襯砌、Ⅴ小凈距型復(fù)合式襯砌超前小導(dǎo)管宜采用φ50mm×5mm的熱軋無縫鋼管，小導(dǎo)管施工與鋼拱架配套，每隔5榀一環(huán)；Ⅳ型復(fù)合式襯砌超前小導(dǎo)管宜采用φ42mm×4mm的熱軋無縫鋼管,每隔3榀一環(huán)。小導(dǎo)管上仰角均為10°～15°，設(shè)置于襯砌拱部120°范圍，鋼管尾端須焊接于鋼拱腹部，以增強(qiáng)共同支護(hù)作用。

（2）初期支護(hù)。噴錨作業(yè)緊跟開挖工作面進(jìn)行。先將圍巖面初噴砼4～6cm厚，布置錨桿孔位，而后鉆孔安裝錨桿，鋼筋網(wǎng)片先綁扎成片再運(yùn)至洞內(nèi)安裝，在錨桿尾部固定牢固。錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架安裝后復(fù)噴砼，噴射混凝土厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.6 防排水施工

隧道二次襯砌主要防排水措施如下：在初期支護(hù)與二次襯砌之間安設(shè)PVC防水板（1.2mmPVC防水板+350g/m2無紡?fù)凉げ迹┓浪捎脽o釘鋪設(shè)工藝。在施工過程中，應(yīng)防止防水板破損，尤其是鋼筋焊接時應(yīng)采取有效措施防止電焊火花燒傷防水板。在洞內(nèi)邊墻腳處設(shè)置縱向排水管，采用φ160mmPVC波紋管，沿隧道兩側(cè)全隧道貫通。隧道每10m布設(shè)環(huán)向半圓排水管，沿隧道拱背環(huán)向布設(shè)將水排入縱向PVC波紋管，然后通過PVC塑料排水管將水導(dǎo)入隧道底部側(cè)式排水溝，通過側(cè)式水溝引水至洞外排水溝。在此過程中，一旦發(fā)現(xiàn)隧道局部滲水嚴(yán)重地方，就應(yīng)加密增設(shè)環(huán)向排水管。

2.7 二襯施工

隧道二村施工前，應(yīng)根據(jù)圍巖和初期支護(hù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)確定。當(dāng)各測試項(xiàng)目所顯示的位移率明顯減緩并已基本穩(wěn)定，已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移量達(dá)預(yù)計(jì)位移量80%～90%，周邊位移速率小于0.2mm/d，拱頂下沉速率小于0.15mm/d，就說明圍巖基本穩(wěn)定，可以進(jìn)行二次襯砌的施工。二次襯砌施工應(yīng)使用模板臺車，臺車應(yīng)在模板廠加工到場后進(jìn)行拼裝，混凝土采用輸送泵從臺車預(yù)留孔處入模，主要采用二襯臺車上安裝的附著式振搗器，輔以人工插入式振搗器振搗。

3 控制要點(diǎn)

（1）隧道二次襯砌的施工時間應(yīng)根據(jù)圍巖監(jiān)測情況靈活調(diào)整，圍巖變形較大就要盡快施作襯砌；圍巖完整性較好時，為了避免爆破震動的影響，可在開挖及支護(hù)施作完成一段時間后再做襯砌。

（2）隧道圍巖、初期支護(hù)、二次襯砌的變形和應(yīng)力量測監(jiān)控特別重要，應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測頻率，且量測結(jié)果應(yīng)及時反饋給施工人員，作為指導(dǎo)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和變更施工方法的依據(jù)。

（3）隧道先行洞圍巖在施工時產(chǎn)生變形，在后行洞施工時會再次出現(xiàn)松弛變形。針對圍巖變形的影響，要考慮盡快加強(qiáng)支護(hù)，加大襯砌結(jié)構(gòu)的剛性。如采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，就要控制水平位移值。

（4）隧道后行洞圍巖在先行洞造成的臨空面會產(chǎn)生較大變形。針對隧道圍巖變形的影響，要考慮盡快加固地層，分割開挖面，盡早閉合斷面，加強(qiáng)支護(hù)，有效強(qiáng)化結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等措施加固開挖面，改良前方地層。

4 結(jié)束語

當(dāng)前我國已經(jīng)進(jìn)入城鎮(zhèn)化建設(shè)的關(guān)鍵階段，區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開公共交通基礎(chǔ)設(shè)施的支持，而隧道施工工藝是提升整個工程項(xiàng)目建設(shè)水平的核心要素。這就需要建設(shè)單位在管理項(xiàng)目時，做好質(zhì)量管控工作，最大限度地延長隧道的使用壽命，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展提供良好的交通環(huán)境。在隧道施工工藝方面，建設(shè)單位需要在技術(shù)上不斷突破，使措施更加成熟、更加有效。