金雞山公路隧道出口進(jìn)洞施工技術(shù)

涂軍橋

廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 511400

1 工程概況

金雞山隧道為雙向四車道分離式隧道，凈高7.2m，凈寬11.77m，最大埋深約86m。為防止隧道開挖引起路基邊坡失穩(wěn)，應(yīng)先進(jìn)行右線隧道施工，待右線隧道圍巖穩(wěn)定，二襯施作完成后再開挖左線路基及明洞，施工過程應(yīng)注意左線開挖對(duì)右線隧道的影響，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，一旦隧道襯砌或者邊坡出現(xiàn)不當(dāng)變形，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。

2 施工重難點(diǎn)

隧道具有淺埋的地質(zhì)特點(diǎn)，洞身出露地層以石英砂巖居多，該類地層在巖體完整情況下一般為相對(duì)隔水層，但施工現(xiàn)場(chǎng)的巖體節(jié)理較發(fā)育，賦存較豐富的地下水，透水性強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的流通能力及較廣的流通范圍。進(jìn)洞段支護(hù)如不及時(shí)閉合成環(huán)很容易造成坍塌事故，洞身開挖需根據(jù)圍巖情況采用不同的施工方法，洞口襯砌段采用CD法側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法開挖；洞身開挖根據(jù)圖紙及人行交叉口加強(qiáng)段等襯砌類型，結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及開挖初支的監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)采用CD法、臺(tái)階法、留核心土臺(tái)階法。

3 施工方案

以光面爆破為基礎(chǔ)施工方法，施作初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工期間加強(qiáng)對(duì)圍巖的監(jiān)控量測(cè)，按照該思路有序開展工作。以隧址區(qū)建設(shè)條件為立足點(diǎn)，金雞山隧道均從云浮端掘進(jìn)，按照先右洞、后左洞的順序依次施工，兩線掌子面錯(cuò)開距離至少達(dá)到30m。隧道施工量較大，以液壓臺(tái)鉆鉆爆的方式為主，輔以人工作業(yè)，產(chǎn)生的棄渣在挖掘機(jī)與裝載機(jī)聯(lián)合作業(yè)的模式下高效出渣，由汽車將該部分運(yùn)輸至指定堆放場(chǎng)所，避免現(xiàn)場(chǎng)堆積的情況。根據(jù)隧道施工內(nèi)容，共建立包含開挖、支護(hù)、襯砌在內(nèi)的三條作業(yè)線，分別適配機(jī)械設(shè)備，以達(dá)到機(jī)械化高效施工的效果。

3.1 V級(jí)圍巖段施工方案

V級(jí)圍巖施工步序示意圖如圖1所示。V級(jí)圍巖施工中，考慮到安全和質(zhì)量的雙重要求，采用CD開挖法和環(huán)形開挖留核心土法相綜合的方案，具體作業(yè)要點(diǎn)如下。（1）施作隧道側(cè)壁超前鋼花管和導(dǎo)坑側(cè)壁水平錨桿超前支護(hù)。（2）以機(jī)械作業(yè)為主，人工為輔，組織①部的開挖作業(yè)，作業(yè)尺寸為寬約7.5m，高約6.0m。（3）組織①部導(dǎo)坑周邊的建設(shè)工作，主要包含初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)兩部分。主要作業(yè)內(nèi)容包括初噴4cm厚的混凝土，將I18臨時(shí)鋼架和型鋼鋼架設(shè)置到位，在該主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上配套鎖腳錨桿，再將徑向錨桿和鋼筋網(wǎng)片有序設(shè)置在指定位置，各裝置的施工均完成后，復(fù)噴混凝土。（4）組織②部的開挖作業(yè)（滯后于①部特定的距離），以機(jī)械開挖的方式為主，由人工視實(shí)際情況予以修正，使其具有規(guī)整性。在導(dǎo)坑周邊噴射混凝土，厚度按4cm控制；在前述已經(jīng)架設(shè)的型鋼鋼架和I16臨時(shí)鋼架的基礎(chǔ)上采取接長(zhǎng)處理措施，并配套鎖腳錨桿。鉆進(jìn)成孔后將徑向錨桿設(shè)置到位，再緊密鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，向該部分噴射混凝土，直至厚度達(dá)標(biāo)為止。（5）組織③部的開挖作業(yè)（滯后于②部特定的距離），以機(jī)械開挖的方式為主，由人工視實(shí)際情況予以修正。施作導(dǎo)坑周邊初期支護(hù)。（6）組織④部的開挖作業(yè)（滯后于③部特定的距離），以機(jī)械開挖的方式為主，由人工視實(shí)際情況予以修正。施作導(dǎo)坑周邊初期支護(hù)。（7）組織⑤部的開挖作業(yè)（滯后于④部特定的距離），以機(jī)械開挖的方式為主，由人工視實(shí)際情況予以修正。（8）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)所得結(jié)果判斷初期支護(hù)情況，待其達(dá)到收斂狀態(tài)后，將I16臨時(shí)鋼架拆除。

圖1 V級(jí)圍巖施工步序示意圖

3.2 CD法施工控制要點(diǎn)

（1）開挖不可造成破壞性影響，以弱爆破或人工開挖的方式為宜。在采取爆破措施時(shí)，需加強(qiáng)對(duì)炮眼深度和裝藥量的控制[1]。（2）主體結(jié)構(gòu)初期支護(hù)鋼架施工環(huán)節(jié)，以實(shí)際情況為準(zhǔn)，劃分為多個(gè)節(jié)段，有序施工。（3）適當(dāng)調(diào)整鎖腳小導(dǎo)管的距離，基本要求在于下臺(tái)階可維持穩(wěn)定的狀態(tài)。（4）每步臺(tái)階施工中，單次開挖長(zhǎng)度可控制在2～3m，待第三部臺(tái)階開挖工作落實(shí)到位后，及時(shí)施作仰拱，以增強(qiáng)穩(wěn)定性。（5）在右部導(dǎo)洞開挖時(shí)，應(yīng)滯后于左部導(dǎo)洞，要求距離達(dá)到20m或視實(shí)際情況適當(dāng)增加。（6）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)判斷洞身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而以合理的方式調(diào)整支護(hù)的參數(shù)，并安排合適的時(shí)間組織二次襯砌的澆筑作業(yè)。（7）上導(dǎo)坑①、③部的開挖施工階段，循環(huán)進(jìn)尺以1榀鋼架間距為宜，即0.6m；而對(duì)于下導(dǎo)坑的②、④部，則以施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件為準(zhǔn)，適當(dāng)增加。立足于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行性能、施工隊(duì)伍工作水平等因素，在許可范圍內(nèi)調(diào)整導(dǎo)坑開挖孔徑和臺(tái)階高度。加強(qiáng)鋼架間的連接，較為合適的是設(shè)置縱向連接鋼筋。（8）施工流程：首先開挖上弧形導(dǎo)坑，將拱部的初期支護(hù)設(shè)置到位后，再按照“預(yù)留核心土→下臺(tái)階中部→下臺(tái)階側(cè)壁”的順序依次完成各部分的開挖作業(yè)，隨后進(jìn)入仰拱超前澆筑施工環(huán)節(jié)，在前述基礎(chǔ)上設(shè)置全斷面二次襯砌。

3.3 環(huán)形開挖留核心土法作業(yè)要點(diǎn)

根據(jù)開挖斷面的尺寸特點(diǎn)，將其劃分為上、中、下及底部，按順序依次開挖。嚴(yán)格控制核心土面積，其至少需達(dá)到整個(gè)斷面面積的1/2?？紤]到機(jī)械設(shè)備高效運(yùn)行的作業(yè)需求，上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階各自的開挖高度分別以4.5m、4.5m、3.5m為宜。上臺(tái)階支護(hù)工作落實(shí)到位并且噴射混凝土后（要求實(shí)測(cè)值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%），可以進(jìn)入核心土與下臺(tái)階的開挖環(huán)節(jié)。開挖具有破壞性影響，容易威脅上臺(tái)階初期支護(hù)的穩(wěn)定性，例如出現(xiàn)下沉與變形現(xiàn)象，不利于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。對(duì)此，在底部增設(shè)槽鋼托架，將該部分與鋼架連接于一體；進(jìn)一步加強(qiáng)支護(hù)，即在鋼架底部設(shè)鎖腳錨桿，經(jīng)焊接處理后使其能夠與縱向槽鋼穩(wěn)定連接[2]。逐層開挖并噴射混凝土，盡快封閉圍巖，必要時(shí)設(shè)臨時(shí)仰拱，以起到加強(qiáng)支護(hù)的作用。

3.4 IV級(jí)圍巖段施工方案

分部開挖，下臺(tái)階滯后15m左右。具體作業(yè)流程如下：按照先上臺(tái)階、后下臺(tái)階的順序依次開挖；及時(shí)采取支護(hù)措施，初噴4cm厚的混凝土后，設(shè)置錨桿、掛網(wǎng)、架格柵鋼架，再復(fù)噴；而進(jìn)入下臺(tái)階開挖環(huán)節(jié)時(shí)，則優(yōu)先處理中槽部位，以跳槽開挖的方式完成邊墻的開挖作業(yè)，待開挖結(jié)束后，盡可能在較短的時(shí)間內(nèi)施作二次襯砌[3]。IV級(jí)圍巖段襯砌斷面施工環(huán)節(jié)，按照8cm的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留沉降量。以設(shè)計(jì)開挖輪廓線為基準(zhǔn)，組織開挖作業(yè)。隧道洞身部分，開挖至上臺(tái)階鋼格柵安裝地面高程，下臺(tái)階開挖至邊墻鋼格柵安裝地面高程。根據(jù)IV級(jí)圍巖的地質(zhì)特點(diǎn)，每循環(huán)進(jìn)尺的控制分兩種情況考慮，即正常段不小于100cm，加強(qiáng)段不小于75cm。IV級(jí)圍巖開挖平、縱面示意圖如圖2所示。

圖2 IV級(jí)圍巖開挖步序示意圖

小凈距隧道IV級(jí)圍巖開挖、支護(hù)順序說明：超前支護(hù)→上臺(tái)階開挖及初支→下臺(tái)階開挖及初支→仰拱開挖及初支→二次襯砌施工。進(jìn)洞施工前落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，例如仰坡噴錨，以起到防護(hù)的作用，并按設(shè)計(jì)要求做好超前管棚注漿作業(yè)。按照先左洞、后右洞的順序依次施工，此過程中應(yīng)確保左右洞掌子面至少錯(cuò)開30m。開挖以機(jī)械設(shè)備為主，人工輔助作業(yè)，嚴(yán)禁放炮以防止破壞護(hù)拱和二襯，暗洞段由大邊墻開挖引起的襯砌支護(hù)懸空部分采用C25噴射混凝土回填密實(shí)。

4 結(jié)束語

綜上所述，偏壓隧道施工的難度較常規(guī)隧道而言明顯加大，以何種方式實(shí)現(xiàn)安全進(jìn)洞并維持斜坡的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的內(nèi)容。在金雞山隧道施工中，通過CD法及環(huán)形開挖留核心土法的綜合應(yīng)用，給進(jìn)洞施工創(chuàng)設(shè)了良好的條件，施工安全且高效，實(shí)際質(zhì)量滿足要求。由此表明，該隧道所采取的進(jìn)洞施工技術(shù)具有可行性，可供類似工程參考。