研究刺溝隧道工程的地質(zhì)條件與施工方案

宋 健

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550008)

1 隧道概況

刺溝隧道屬于分離式特長隧道，左線長3 380 m(ZK5+275～ZK8+655)，右線長3 328 m(K5+290～K8+618)，隧道最大埋深為249 m。湄潭端洞門為端墻式，石阡端洞門為削竹式。該隧道局部段落為小凈距隧道，根據(jù)《公路隧道設計細則》的規(guī)定，該隧道無需對襯砌結(jié)構(gòu)予以加強，施工需按照小凈距隧道進行。刺溝隧道概況如表1所示。

表1 刺溝隧道概況

2 地質(zhì)條件

2.1 地形、地貌

隧道區(qū)地貌條件為構(gòu)造剝蝕中低山丘陵，地勢起伏相對較大，隧道軸向進口端較低，而出口端較高。進口端地形坡度為20°～25°，旱地，出口端地形坡度也為20°～25°，同樣為旱地。洞身段的地形有很大起伏。山體總體上呈東西走向。海拔823～1 149 m，相對高差為326 m。

2.2 地質(zhì)概況

本項目位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節(jié)北東構(gòu)造變形區(qū)和鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)過渡帶。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為復雜，先后形成了緯向、經(jīng)向和華夏式構(gòu)造體系。

隧道區(qū)內(nèi)發(fā)育有以下三條區(qū)域斷層：F1斷層，走向為351°，平面上和隧道的ZK6+675～K6+675處斜交。斷裂帶寬5～10 m，為正斷層，斷層上、下盤巖性一致，均為泥巖，其中，上盤地層產(chǎn)狀為300°∠16°，下盤地層產(chǎn)狀為315°∠29°，對隧道施工有較大影響。鉆孔LGSZK06揭露斷層F1的破碎帶，深39.3～47.8 m，厚18.8 m；F2斷層，走向為350°，平面上和ZK7+518～K7+520處斜交。斷裂帶寬5～10 m，為平移斷層，小樁號側(cè)的巖性為泥巖，巖層產(chǎn)狀為75°∠19°，大樁號側(cè)的巖性為泥巖，地層產(chǎn)狀為300°∠16°，對隧道施工有較大影響；F3中壩斷裂，走向為341°，平面上和隧道出口ZK8+590～K8+575處斜交。斷裂帶寬5～30 m，斷層上盤巖性為泥巖，巖層產(chǎn)狀為75°∠19°，下盤巖性為泥巖，地層產(chǎn)狀為213°∠16°，對隧道施工有較大影響。除以上斷層外，隧址區(qū)內(nèi)沒有新構(gòu)造運動跡象，區(qū)域穩(wěn)定性良好。

2.3 區(qū)域構(gòu)造特征

通過地表調(diào)繪、鉆探和物探可知，F(xiàn)1斷層在ZK6+635～K6+640處、F2斷層在ZK7+530～K7+548處、F3中壩斷裂在ZK8+579～K8+576處分別和隧道斜交。斷層區(qū)域內(nèi)的巖體較為破碎，但地質(zhì)條件整體上保持穩(wěn)定。

3 施工方案

3.1 施工方法

隧道明洞段施工方法為明挖法，在保證洞口邊坡保持穩(wěn)定的基礎上，就地全斷面整體模筑鋼筋混凝土。暗洞段施工方法為新奧法，主要工序均實現(xiàn)機械化作業(yè)，隧道出渣采用無軌運輸方式，二襯澆筑采用模板臺車進行。V級圍巖段采用環(huán)行開挖預留核心土法，IV級圍巖段采用臺階法施工。隧道初支混凝土噴射方法為濕噴法，二襯采用整體模筑混凝土。V級圍巖開挖時，應預留核心土支擋工作面，以利于拱部初支的施作，保證開挖工作面穩(wěn)定性，核心土與下部開挖要在初支保護作用下進行，每循環(huán)開挖進尺不能過長，通常為1.0 m以內(nèi)。IV級圍巖段臺階的長度不宜過大，按不超過20 m控制，采用臺階法完成對上斷面的開挖施工后，采用交錯跳槽的方法對中斷面和下斷面進行開挖，每次開挖時，長度都控制在1.0～2.0 m范圍內(nèi)，同時要注意不能超過相鄰兩榀拱架之間的距離。

隧道二襯施工按照先施作仰拱再施作邊墻和拱頂?shù)捻樞蜻M行。無論是開挖、支護，還是二襯施作與實時監(jiān)控量測，都要按照《公路隧道施工技術規(guī)范》執(zhí)行，此外還要參照《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》。

隧道開挖要盡可能減少對巖體造成的擾動，并對超挖和欠挖予以嚴格控制，鋼支撐要和圍巖表面緊貼，使支撐達到緊密，如果存在空隙， 應采用墊混凝土預制塊的方法處理，確保初支施工的及時性與可靠性。二襯采用混凝土運輸車、輸送泵和襯砌模板臺車的機械化配套方案，保證混凝土成型后達到內(nèi)實外光。

3.2 工藝要求

(1)洞口暗挖完成后立即對其附近邊坡和仰坡實施加固。在確?？梢园踩M洞的基礎上，減少邊坡及仰坡挖填。暗挖進洞段施工要按照圖紙規(guī)定的方法進行，及時做好初支與二襯，以此安全可靠的從洞口淺埋段中通過。明、暗洞之間的銜接部位一般是容易產(chǎn)生滲漏的薄弱處，對此要按照要求做好防水。此外，明、暗洞之間銜接部位的復合土工防水層要有0.3 m以上的搭接，同時設置三道焊縫，如果明、暗洞的襯砌厚度有所不同，則要用砂漿通過抹斜坡來過渡，避免復合土工防水板被破壞。

(2)對淺埋段地表水溝中段常年水，需在施工中利用PVC排水管實施臨時引排，將隧道開挖支護設置好以后，在隧道頂部使用水泥砂漿封閉原水溝。

(3)該合同段隧道是一個跨度較大的隧道，施工難度和風險都很大，施工開始前要將二襯施工所用的臺車就位，保證施工中各道工序良好銜接，左右兩幅隧道的掌子面之間要錯開適當?shù)木嚯x，具體要達到50 m以上。

(4)該合同段隧道分布有IV級和V級圍巖，其工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件都比較復雜。對于V級圍巖段，采用φ25中空注漿錨桿作為系統(tǒng)錨桿，而對于III級和IV級圍巖段，均采用φ20藥卷錨桿作為系統(tǒng)錨桿。采用中空注漿錨桿進行施工時，要注意其墊板應和圍巖密貼，并設置好包含止?jié){塞、墊板和錨頭等在內(nèi)的配件。另外，錨桿砂漿的強度等級要達到M20以上。

(5)鋼支撐的尺寸應圓順，且架設位置準確，和圍巖密貼，橫向與高程的偏差都不能超過±50 mm，垂直度的偏差不能超過±2°。

(6)混凝土噴射方法以濕噴法為主。

(7)二襯施作過程中應先對仰拱進行澆筑，然后再澆筑拱部和墻部的二襯。二次澆筑施工應保持連續(xù)，不允許在仰拱和拱圈上設置縱向施工縫，同時混凝土的灌注應做到一次成型。

(8)二襯澆筑要用模板臺車進行，保證澆筑后二襯結(jié)構(gòu)達到密實。

(9)采用小導管注漿時，壓力需按0.5～1.0 MPa控制，采用大管棚注漿時，壓力需按1～2 MPa控制，穩(wěn)壓1～5 min，對于漿液配合比和實際注漿量，都要以現(xiàn)場地質(zhì)情況為依據(jù)適當調(diào)整。

4 結(jié) 語

綜上所述，簡述了刺溝隧道基本情況和地質(zhì)條件，然后詳細闡述了隧道的施工方案，即施工方法和工藝要求，旨在為該隧道施工正常進行奠定良好基礎，也為其它類似隧道工程施工提供技術參考。