隧道土石分界圍巖淺埋施工技術(shù)研究

祝傳旭

中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266100

蒙華鐵路麻科義隧道1#斜井與正洞交界里程為DK360+500，主要承擔(dān)其正洞大小里程方向各施工1000m的任務(wù)。根據(jù)實際的考察發(fā)現(xiàn)，其周圍圍巖的實際情況主要為砂泥巖互層，并伴有多股水滲出，因此施工的地質(zhì)條件較差，而在拱部下1～3m都為粉質(zhì)黏土，使得在施工中需要對巖石部分進行爆破處理。同時，在對土質(zhì)進行處理時需使用挖掘機進行挖掘處理，要預(yù)留出5～10cm的距離進行人工方式的開挖。文章主要分析土石分界淺埋段落施工技術(shù)。

1 施工技術(shù)要點

1.1 圍巖的分層要點

在處理圍巖情況時，其施工的基本順序主要為三臺階施工。

上臺階主要為粉質(zhì)黏土，在砂質(zhì)老黃土與泥巖互層方面呈現(xiàn)出空隙發(fā)育的特征，以高角度節(jié)理發(fā)育；而在土石交界處，由于滲水的情況較多，經(jīng)常會在圍巖處理環(huán)節(jié)出現(xiàn)一定的坍塌問題。

中臺階施工主要是在土石交界面的位置，由于裂隙發(fā)育，巖面的交界處十分容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，在沒有完成初期支護前可能發(fā)生一定程度的坍塌問題。

下臺階以及仰拱的部分，則是泥巖夾砂巖，裂隙較發(fā)育并伴隨股狀水流出。

1.2 開挖支護要點

進行開挖支護時，需要基于管超前、短進尺、少擾動、強支護以及早成環(huán)的方式進行施工。隨著施工的進行，要合理控制步距。上臺階的長度應(yīng)控制在3～5m，在爆破開挖的過程中要采取一定的保障措施，減少爆破產(chǎn)生的震動對周邊圍巖的影響，這就需要在上臺階步距的控制階段，對其進行一定程度的延長，但是總體上需控制在6m以下。中臺階則需控制在5m以下。下臺階及仰拱需同時施工，快速封閉成環(huán)。在整個開挖及初期支護的安全步距控制上，需嚴(yán)格控制在2倍洞徑以下。

爆破開挖時，需要有機械開挖進行配合操作，同時在完成開挖處理后，還需要及時進行支護作業(yè)。在拱架安裝的過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計要求的間距進行施工，但要注意控制在0.6m以下。

對于地質(zhì)為土石互層以及粉質(zhì)黏土的圍巖，要采取弱爆破方式處理，控制爆破的震動對周邊圍巖的影響，這就需要根據(jù)圍巖的變化情況對爆破參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整。在進行支護施工的過程中，對于這種軟弱圍巖要遵循“寧強勿弱”的原則，提高支護強度，使用H230四肢格柵拱架，并保障間距控制在0.6m以下。施工超前小導(dǎo)管時，則要保證超前小導(dǎo)管的間距、長度及搭接長度能有效地控制拱部圍巖掉塊、坍塌，施工范圍一般控制在拱部120°范圍內(nèi)，在保障施工安全的前提下，也可根據(jù)施工現(xiàn)場實際的圍巖情況適當(dāng)加大范圍。

施工人員要嚴(yán)格控制施工步距不超標(biāo)，可以先施工上、中臺階再施工下臺階及仰拱，也可上、中、下臺階共同開挖支護。在這樣的施工方式下，可以有效保障施工建設(shè)的合理步距，同時也可以保障施工項目的安全以及施工進度的合理控制效果。

在圍巖較為穩(wěn)定的情況下，在上、中臺階開挖支護時，可以進行兩榀拱架的施工；而在下臺階及仰拱施工時，可在開挖支護的過程中安裝四榀拱架，這樣可以迅速地封閉成環(huán)。開挖時，要依據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，對其炮眼間距及單孔裝藥量進行相應(yīng)的調(diào)整。

1.3 仰拱、二襯及沉降要點

進行隧道底部的開挖支護時，還需要在完成初期支護施工后及時進行仰拱的澆筑工作，以便填充混凝土，從而進一步提高施工的安全等級。需要注意的是，仰拱以及填充應(yīng)分開澆筑，以充分保障混凝土的施工質(zhì)量。

在隧道施工中，超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測是重要的工作。在進行土石結(jié)合圍巖類型的隧道沉降觀測時，需要充分保障監(jiān)控量測點布置的及時性，以便第一時間對圍巖的變形情況進行監(jiān)控。布置位置及間距時應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)控量測方案的要求進行。在上臺階安裝拱架的同時，需要針對拱頂位置埋設(shè)一個沉降觀測點，在拱腳處就要埋設(shè)第一組收斂觀測點；而在中、下臺階的施工過程中，要在拱腳的位置埋設(shè)第二組收斂觀測點。在進行沉降量的觀測時，還需合理控制監(jiān)控次數(shù)，確保每天的觀測頻率不少于1次。對于重點的監(jiān)控區(qū)段，應(yīng)增加觀測的頻次，以便及時獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。對于隧道中壓力最大的位置，同時也是隧道投入使用后十分容易發(fā)生變形的位置，需要進行詳細(xì)的觀測，使相關(guān)工作人員可以及時掌握實際的形變情況。

2 施工控制措施

項目施工的過程中，為了保障淺埋段順利實現(xiàn)施工目標(biāo)，同時保障施工中不會出現(xiàn)塌方、地表房屋損壞等諸多的問題，就需要合理控制爆破。開挖隧道時，由于對山體進行了一定的改變，因而會對其中的內(nèi)摩擦角以及摩擦系數(shù)造成一定的影響，其拱頂會受到一定的壓力，隨著周圍兩側(cè)圍巖的開挖，要嚴(yán)格控制超欠挖，使其受到的不均勻剪力達到最小值。在傳統(tǒng)的施工建設(shè)過程中，采用的施工原則是基于圍巖穩(wěn)定性，降低圍巖所受到擾動的角度。在進行施工建設(shè)的過程中，不僅要對圍巖的擾動強度方面進行考量，還需要考慮震動所發(fā)生的頻率，要根據(jù)工程實際情況進行具有針對性的調(diào)整，有效提高施工建設(shè)的質(zhì)量，確保施工的合理性。

2.1 進尺控制

施工建設(shè)過程中，還需要合理控制進尺，使導(dǎo)管有著較長的尺寸，并降低擾動的效果，同時在施工現(xiàn)場的周邊進行環(huán)境方面的管控和檢測，以便順利開展支護施工。

控制圍巖擾動時，采用的導(dǎo)爆管要能對起爆網(wǎng)絡(luò)進行充分的優(yōu)化，同時在進行上、中臺階的處理時，分為不同的爆區(qū)，并要延緩起爆，以減少震動對周邊圍巖的擾動，這就需要在實際的施工建設(shè)中，確保爆區(qū)的合理劃分。

2.2 隧道掘進控制

隧道掘進時，其產(chǎn)生的擾動效果是由爆破過程中所產(chǎn)生的地震波形成的。在這樣的擾動影響下，就需要在其強度以及頻率方面進行有效控制，強度一旦過大，就會對圍巖造成較為嚴(yán)重的擾動效果。因此，圍巖在產(chǎn)生擾動時，其產(chǎn)生的累計疊加效果需得到有效的控制。在傳統(tǒng)的施工模式下，采用的施工方式基本上都是在寬度為12m的位置上進行定點的爆破處理，而在最大藥量的設(shè)置上，往往需要對不同的起爆區(qū)進行合理的控制。此階段的施工建設(shè)由于涉及起爆工作，要格外重視施工中的安全問題，還要安全且有效地使用起爆裝置。

2.3 超前小導(dǎo)管長度控制

設(shè)置超前小導(dǎo)管時，要確保長度在3.5m以上。在密實的粉質(zhì)黏土中，小導(dǎo)管的搭接長度需控制在1m以上，使其可以很好地承擔(dān)起導(dǎo)管兩端的實際承載力。在淺埋地段的超前小導(dǎo)管以及短管棚的施工過程中，需要承載更大的垂直方向的壓力，因此短管棚需要施作31根，同時環(huán)向間距控制在0.4m以下，在管棚施工段內(nèi)輔以小導(dǎo)管施工，在隧道拱頂軸線的位置上，可向兩側(cè)1m的范圍內(nèi)延伸，縮短小導(dǎo)管的施工間距，從而讓間距從原本的0.4m轉(zhuǎn)變?yōu)?.2m，盡可能地提升拱部的承載力，管棚施工現(xiàn)場圖見圖1。另外，還需要重視施工的安全性，使施工人員可以在安全合理的環(huán)境下進行高效率的施工建設(shè)，只有這樣才能確保施工人員準(zhǔn)確控制超前小導(dǎo)管的長度。

圖1 管棚施工現(xiàn)場圖

3 結(jié)束語

綜上所述，文章主要針對現(xiàn)階段隧道土石分界圍巖淺埋施工技術(shù)進行了詳細(xì)的研究及分析，從圍巖的分層、開挖支護以及仰拱、二襯及沉降方面詳細(xì)論述了施工的技術(shù)要點，并提出了進尺控制、隧道掘進、超前小導(dǎo)管長度控制的施工控制措施。施工企業(yè)應(yīng)重視施工中的技術(shù)要點，從而保障施工項目的質(zhì)量及安全。