隧道工程采石坑段施工技術(shù)及注意事項(xiàng)

莊澤祺

(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福建 福州 350001)

冒頂塌方已成為影響隧道施工工期、工程造價(jià)、安全運(yùn)營的一個(gè)重要隱患[1]。某在建隧道頂因采石形成兩處采石坑，“廢棄采石坑”是采石后遺留的一種退化生態(tài)系統(tǒng), 其特點(diǎn)是原有表土和植被缺失, 地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn), 容易引發(fā)滑坡 、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[2]。某工程隧道采石坑陡崖頂部可見松散堆石，且洞頂已伸入采石底部1.02m，屬冒頂狀態(tài)，隧道施工前必須先清除洞頂虛渣和松散堆石，對(duì)采石坑進(jìn)行混凝土回填。

采石坑混凝土回填處理方法有很多種，需根據(jù)不同的地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求以及現(xiàn)場的情況選擇相應(yīng)有效、經(jīng)濟(jì)、可行的處理方法。某在建隧道采石坑頂山體地形陡峭，大型吊車無法到達(dá)坑口，從采石坑上口清除棄渣甚為困難，存在高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，故采用導(dǎo)洞超前擴(kuò)挖法從采石坑坑底進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行回填處理，不僅消除了該安全顧慮和施工難點(diǎn)，而且利用了隧道本身洞身開挖的便利，既經(jīng)濟(jì)又節(jié)省工期。

1 采石坑段落概況

某在建隧道右洞南段YK1+045～YK1+105段落處上方有兩個(gè)已積滿水的采石坑。左采石坑正下方為隧道右洞，坑底平面尺寸約為44×17m(縱向×橫向)，深度約33.6m，坑頂高程100m，坑底高程約66.4m。坑底有石渣堆積，最大厚度約5.6m，塊徑約為0.02～1m，隧道右洞頂開挖線進(jìn)入采石坑底最大為1.02m；右采石坑正下方為隧道右洞右側(cè)，平面尺寸約為51×17m(縱向×橫向)，深度約27.5m，坑頂高程100m，坑底高程約72.5m。兩個(gè)采石坑中間余留的未開采部位可見構(gòu)造帶F1發(fā)育，產(chǎn)狀105°∠75°～85°，出露位置寬約4m～5m，帶內(nèi)巖體較破碎，呈裂隙狀結(jié)構(gòu)，巖石中等風(fēng)化，部分裂隙可見侵入巖脈。受其影響，采石坑巖壁地面處可見巖石開裂現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，采石坑所處位置山體至上而下為山皮、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)石(可切割石板材)，坑內(nèi)蓄水無泄漏；由此可推斷采石坑底部以下隧道右洞所處位置為Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖，裂隙不發(fā)育。

2 采石坑段落施工處置方案

根據(jù)采石坑段落現(xiàn)場具體情況看，隧道頂已伸入采石底部1.02m，屬冒頂狀態(tài)。采石坑內(nèi)不但已積滿水，抽干水后，發(fā)現(xiàn)坑底存在外部棄渣，棄渣呈松散三角形坡面，頂高為5.6m，底長約50m，底寬約18m，計(jì)算體積約2 520m3重約3 780噸。該棄渣給隧道在采石坑段施工造成極大影響，必須先行清除。考慮采石坑頂山體地形陡峭，大型吊車無法到達(dá)坑口，從采石坑上口清除棄渣甚為困難，也很危險(xiǎn)。故本處置方案擬采取在隧道體中部開一道4m寬，10m長拱形小導(dǎo)洞由小型反鏟進(jìn)入采石坑底清渣(拱頂進(jìn)入采石坑底寬2.8m，長7m)。清渣后用Ⅰ20a工字鋼配枕木及膠合板作底模，并埋設(shè)φ300*5*6520mm鋼管作為混凝土輸送管通道。而后澆筑坑底4m厚C20素混凝土。待混凝土強(qiáng)度達(dá)100%后按照以上敘述的隧道開挖法進(jìn)行正常施工。該段落隧道二次襯砌完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行采石坑按設(shè)計(jì)回填碎石及渣土，并做好頂面防水層。以下以圖文方式進(jìn)行步驟敘述。

步驟一：將采石坑頂上山坡危石清理干凈，用鋼管腳手配膠合板進(jìn)行圍擋防護(hù)，并認(rèn)真做好安全技術(shù)交底工作。然后將采石坑內(nèi)的積水基本抽干，洞體開挖至采石坑前40m處，開始采用上下臺(tái)階法開挖并形成仰坡，開挖至采石坑前10m后改為在中部開挖4米寬帶斜坡拱形小導(dǎo)洞至采石坑底。使小導(dǎo)洞拱頂破入采石坑底部，形成寬度約為2.8×7m的冒頂孔(Ⅱ、Ⅲ圍巖洞壁采用素混凝土噴錨；Ⅳ、Ⅴ圍巖采用掛鋼筋網(wǎng)混凝土噴錨)，相當(dāng)于形成一道2.8m×7m的一線天。然后由小反鏟經(jīng)小導(dǎo)洞坡道和“一線天”進(jìn)入采石坑底部，將棄渣往(一線天)清出。其小反鏟駕駛室頂采用Ⅰ12工字鋼骨架加1.2cm厚鋼板鋪面防護(hù)，以確保小反鏟司機(jī)的安全。裝載機(jī)在小導(dǎo)洞內(nèi)將渣鏟出并用自卸車運(yùn)出洞口棄放。具體見圖1所示。

圖1

步驟二：清渣完畢，小反鏟退出采石坑，將清渣孔用Ⅰ20a工字鋼、枕木板及膠合板作模(坑底在鋪設(shè)工字鋼處用環(huán)氧砂漿找平)，并在適當(dāng)位置埋設(shè)φ300×5×6 520mm鋼管作為混凝土穿輸送砼管通道用。具體見圖2。

圖2

步驟三：在采石坑底面搭設(shè)7.7m高滿堂安全防護(hù)棚，安裝移動(dòng)式混凝土泵及鋪設(shè)混凝土輸送管，隨后澆筑坑底第一層2m厚C20混凝土。具體見下圖3。

圖3

步驟四：第一層2m厚C20混凝土澆筑完成，開始繼續(xù)澆筑第二層2m厚C20混凝土(鋼管腳手架底部埋入混凝土內(nèi))。具體見圖4。

圖4

步驟五：澆筑完第二層混凝土后，拆除混凝土輸送管及鋼管腳手架防護(hù)棚，并用C20砼填塞φ300×5×6 520mm預(yù)埋管，用防水砂漿填塞埋在砼內(nèi)的鋼管腳手。具體見下圖5。

圖5

步驟六：待坑底混凝土強(qiáng)度達(dá)100%后,開始回填碎石及其上的石渣，并在頂面施做防水層。具體見圖6。

圖6

3 注意事項(xiàng)

(1)采石坑段隧道洞身開挖前應(yīng)先清除采石坑周圍的松散石塊，在距坑邊2m位置處設(shè)置圍擋，防止在施工期間碎石掉入坑內(nèi)。

(2)結(jié)合周邊地形在采石坑周邊設(shè)置截水溝，避免地表水匯入采石坑內(nèi)。

(3)為盡快排走隧道圍巖裂隙水，環(huán)向排水盲溝縱向間距調(diào)整為3m。

(4)完成處置的步驟后，便可按隧道正常開挖方法繼續(xù)隧道施工。但在采石坑底施工時(shí)，開挖進(jìn)尺應(yīng)當(dāng)按照Ⅴ級(jí)砂土狀圍巖進(jìn)尺控制。原作為坑底模架的工字鋼將隨開挖進(jìn)尺自行脫落。由于采石坑段落隧道二次襯砌厚度有加強(qiáng)，混凝土比較重，所以二襯臺(tái)車必須進(jìn)行加固處理。

4 結(jié) 論

某在建隧道洞頂采石坑回填根據(jù)現(xiàn)場施工條件，采用導(dǎo)洞超前擴(kuò)挖法從采石坑坑底進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行回填處理，于2021年6月該隧道已通過采石坑段，通過以上處置方案，有效的降低了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了現(xiàn)場施工操作的安全性，以及有效的解決了冒頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，需要注意的是采石坑回填過程中應(yīng)有監(jiān)控量測數(shù)據(jù)做指導(dǎo)，加密監(jiān)測頻率。