水平層狀軟巖大斷面小凈距隧道關(guān)鍵施工技術(shù)研究

王清泉 曹雷 王喜明 何珅鋆

摘要：結(jié)合工程實(shí)例，圍繞水平層狀軟巖大斷面小凈距隧道關(guān)鍵施工技術(shù)展開探討。首先，介紹了隧道的主要工程背景，然后分別介紹了隧道單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的詳細(xì)施工流程以及施工要求，并提出應(yīng)急預(yù)案處置措施，結(jié)合隧道特點(diǎn)，提出了隧道施工過程中應(yīng)具體監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容，最后從施工安全設(shè)計(jì)方面提出具體針對(duì)措施，可為同類型隧道項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：層狀軟巖?小凈距隧道?隧道施工?關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4;U451.2

Research?on?the?Key?Construction?Technology?of?Large-Section?and?Small-Spacing?Tunnels?in?Horizontal?Layered?Soft?Rock

WANG?Qingquan1??CAO?Lei2??WANG?Ximing1??HE?Shenyun1

（1.?The?Fifth?Construction?Co.，?Ltd.，?of?China?Tiesiju?Civil?Engineering?Group，?Jiujiang，?Jiangxi?province，?332000?China;2.Guangxi?Communications?Design?Group?Co.，?Ltd.，?Nanning，?Guangxi?Zhuang?Autonomous?Region，?530000?China）

Abstract：Combined?with?engineering?examples，?this?paper?discusses?the?key?construction?technology?of?large-section?and?small-spacing?tunnels?in?horizontal?layered?soft?rock.?Firstly，?it?introduces?the?main?engineering?background?of?the?tunnel.?Then，?it?introduces?the?detailed?process?and?requirements?of?the?construction?of?the?single-side?guide?pit?method?and?the?double-side?guide?pit?method?of?the?tunnel?respectively，?and?puts?forward?the?treatment?measure?of?emergency?plans.?Combined?with?the?characteristics?of?the?tunnel，?it?puts?forward?the?content?that?should?be?monitored?and?measured?specifically?in?the?process?of?tunnel?construction.?Finally，?it?puts?forward?specific?targeted?measures?from?the?aspect?of?construction?safety?design，?which?can?provide?reference?for?similar?tunnel?projects.

Key?Words：Layered?soft?rock;?Small?clear?distance?tunnel；?Tunnel?construction;?Key?technology

交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和支撐，是社會(huì)進(jìn)步的重要保障和標(biāo)志。我國沉積巖分布面積廣泛，隧道建設(shè)不可避免地會(huì)遇到大量水平層狀圍巖。與其他地層相比，層狀圍巖層理特性明顯，圍巖破壞、變形發(fā)展不均衡，不同位置圍巖穩(wěn)定性存在明顯差異[1]。大斷面隧道的建設(shè)技術(shù)尚未完全成熟，水平層狀圍巖環(huán)境下大跨度隧道施工工法、支護(hù)、凈距等關(guān)鍵參數(shù)缺少合理的設(shè)計(jì)方法[2]。公路隧道建設(shè)已逐步呈現(xiàn)施工地質(zhì)條件復(fù)雜化、環(huán)境山嶺化的趨勢(shì)，在這種環(huán)境下，小凈距隧道有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。但是，小凈距隧道施工對(duì)圍巖擾動(dòng)較大，且工序復(fù)雜。因此，針對(duì)水平層狀圍巖大斷面小凈距隧道施工技術(shù)進(jìn)行研究，保證隧道圍巖的承載力和穩(wěn)定性，具有一定的工程意義[3]。

1?工程概況

東風(fēng)路（建設(shè)路—銀嶺路）為雙向四車道大跨度小凈距隧道，隧道長580?m，?凈距為21?m，項(xiàng)目區(qū)下伏基巖為硅質(zhì)巖局部夾白云巖，圍巖類型主要為全-中風(fēng)化硅質(zhì)巖，圍巖級(jí)別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。

2??施工控制技術(shù)

2.1??隧道施工

隧道為小凈距隧道，Ⅳ級(jí)圍巖段襯砌類型段隧道洞身采用單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖，Ⅴ級(jí)圍巖段襯砌類型段隧道洞身采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖，開挖方式采用人工配合挖機(jī)開挖，局部強(qiáng)風(fēng)化可采用懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖。

2.1.1施工前準(zhǔn)備

（1）施工準(zhǔn)備。

施工人員上崗前完成崗前教育、安全作業(yè)等培訓(xùn)，并考試合格后方可上崗；所有參與施工人員了解該工序的風(fēng)險(xiǎn)源及相關(guān)的防范、處置措施，熟知應(yīng)急措施及流程。

（2）技術(shù)準(zhǔn)備。

管理人員熟悉設(shè)計(jì)圖紙，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，明確驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，方案完成審批并交底；施工前完成對(duì)管理、技術(shù)、安質(zhì)、作業(yè)人員的技術(shù)交底，所有參與施工人員熟悉工藝流程及操作要點(diǎn)；測(cè)量人員、儀器配置到位，測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算并復(fù)核完成，控制樁交底完成；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)完成，并預(yù)報(bào)前方圍巖狀況；監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，圍巖變形穩(wěn)定，滿足開挖要求。

2.1.2單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖

東風(fēng)路隧道出口右洞Ⅳ級(jí)圍巖襯砌類型段隧道圍巖為以中風(fēng)化硅質(zhì)泥巖層為主，電阻率呈高阻特征，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體波速Vp=3900～4250?m/s，巖體較完整，局部較破碎。巖質(zhì)較堅(jiān)硬，一般無自穩(wěn)能力，會(huì)發(fā)生掉塊、小塌方，洞身會(huì)產(chǎn)生塑性蠕動(dòng)和擠壓性破壞；地下水的出水狀態(tài)為潮濕或點(diǎn)滴狀。

（1）測(cè)量放樣。

由測(cè)量人員按預(yù)留變形量10?cm對(duì)開挖輪廓線進(jìn)行放樣，使用紅噴漆畫出開挖輪廓線。

（2）開挖。

①各部開挖順序?yàn)椋鹤髮?dǎo)洞上臺(tái)階開挖→左導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖（滯后上臺(tái)階不大于15?m）→右導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖（滯后左導(dǎo)洞上臺(tái)階不小于15?m）→右導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖（滯后上臺(tái)階不大于15?m）。

②左右導(dǎo)坑上臺(tái)階使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖，自上而下先環(huán)向開挖，開挖完后使用215挖掘機(jī)排險(xiǎn)；嚴(yán)禁大開大挖或?qū)⒄谱用嫣偷组_挖；開挖輪廓線30?cm范圍內(nèi)將挖機(jī)斗換成鷹嘴鉤開挖，嚴(yán)格控制超挖；拱腳部位預(yù)留20?cm人工修整開挖，確保拱腳不超挖。

③左右導(dǎo)坑下臺(tái)階使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖，自上而下先環(huán)向開挖，開挖完后使用215挖掘機(jī)排險(xiǎn)；嚴(yán)禁大開大挖；開挖輪廓線30?cm范圍內(nèi)將挖機(jī)斗換成鷹嘴鉤開挖，嚴(yán)格控制超挖；拱腳部位預(yù)留20?cm人工修整開挖，確保拱腳不超挖。

（3）清理開挖面危石及松散土體。

（4）出渣。

開挖找頂結(jié)束后方可出渣，棄渣存放在指定臨時(shí)棄渣點(diǎn)，保持棄渣點(diǎn)整潔。

（5）開挖質(zhì)量檢查。

出完渣后由測(cè)量人員對(duì)開挖輪廓線進(jìn)行復(fù)核，對(duì)個(gè)別欠挖部位采用風(fēng)鎬進(jìn)行修整。

2.1.3雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖

圍巖以強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)泥巖層為主，局部側(cè)為中風(fēng)化硅質(zhì)泥巖層，節(jié)理裂隙密集發(fā)育，巖體波速Vp=2200?270?m/s，巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化層巖質(zhì)軟，呈散體結(jié)構(gòu)，中風(fēng)化層巖體破碎，拱頂及側(cè)壁圍巖無自穩(wěn)能力。

（1）測(cè)量放樣。

由測(cè)量人員按預(yù)留變形量20?cm對(duì)開挖輪廓線進(jìn)行放樣，使用紅噴漆畫出開挖輪廓線。

（2）開挖。

①各部開挖順序?yàn)椋鹤髮?dǎo)洞上臺(tái)階開挖→左導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖（滯后上臺(tái)階不大于15?m）→右導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖（滯后左導(dǎo)洞上臺(tái)階不小于15?m）→右導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖（滯后上臺(tái)階不大于15?m）→中導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖（滯后右導(dǎo)洞上臺(tái)階不大于25?m）→中導(dǎo)洞中臺(tái)階開挖（滯后中導(dǎo)洞上臺(tái)階5～10?m）→中導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖（滯后中導(dǎo)洞中臺(tái)階不大于5～10?m）。

②左右導(dǎo)坑上臺(tái)階使用215挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，自上而下先環(huán)向開挖；嚴(yán)禁大開大挖或?qū)⒄谱用嫣偷组_挖；開挖輪廓線30?cm范圍內(nèi)將挖機(jī)斗換成鷹嘴鉤開挖，嚴(yán)格控制超挖；拱腳部位預(yù)留20?cm人工修整開挖，確保拱腳不超挖。

③左右導(dǎo)坑下臺(tái)階使用215挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，自上而下開挖；嚴(yán)禁大開大挖；開挖輪廓線30?cm范圍內(nèi)將挖機(jī)斗換成鷹嘴鉤開挖，嚴(yán)格控制超挖；拱腳部位預(yù)留20?cm人工修整開挖，確保拱腳不超挖。

④中導(dǎo)坑使用60挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，自上而下開挖；嚴(yán)禁大開大挖；拱部開挖輪廓線30?cm范圍內(nèi)將挖機(jī)斗換成鷹嘴鉤開挖，仰拱部位預(yù)留20?cm人工修整開挖，嚴(yán)格控制超挖。

（3）清理開挖面危石及松散土體。

（4）出渣。

開挖找頂結(jié)束后方可出渣，棄渣存放在指定臨時(shí)棄渣點(diǎn)，保持棄渣點(diǎn)整潔。

（5）開挖質(zhì)量檢查。

出完渣后由測(cè)量人員對(duì)開挖輪廓線進(jìn)行復(fù)核，對(duì)個(gè)別欠挖部位采用風(fēng)鎬進(jìn)行修整。

2.1.4施工要求

（1）施工過程中要嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，上臺(tái)階每循環(huán)開挖進(jìn)尺不大于1榀鋼架距離，中、下臺(tái)階每循環(huán)開挖進(jìn)尺不大于2榀鋼架距離；下臺(tái)階左右側(cè)開挖應(yīng)錯(cuò)開3～5榀鋼架距離，同一榀鋼架兩側(cè)不得同時(shí)懸空。

（2）開挖方式采用機(jī)械配合人工開挖，人工機(jī)械無法開挖時(shí)可采用破碎錘或銑挖頭開挖；拱腳預(yù)留20?cm人工處理，保證拱腳不超挖過大，拱腳超挖部分虛渣清理干凈，采用30?cm×30?cm×5?cm混凝土預(yù)制塊墊實(shí)。

（3）開挖完成后，項(xiàng)目管理人員及施工班組管理人員必須對(duì)開挖面進(jìn)行排查，確保掌子面無危石，開挖面穩(wěn)定無松散土體。

（4）洞口段軟弱圍巖開挖完成后開挖面應(yīng)立即初噴4?cm厚C25噴射混凝土。

2.2?隧道監(jiān)控量測(cè)

在隧道施工或運(yùn)行過程中，為了更好地發(fā)揮圍巖自承能力，需要對(duì)不同等級(jí)圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行全面分析，了解其實(shí)際情況，對(duì)當(dāng)前隧道的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析，并以此為依據(jù)對(duì)施工安全進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化[5]。

結(jié)合本隧道特點(diǎn)，洞身開挖實(shí)測(cè)項(xiàng)目如表1所示。

3??隧道施工安全設(shè)計(jì)

隧道施工必須遵守相應(yīng)的施工規(guī)范，施工安全技術(shù)規(guī)程；隧道設(shè)計(jì)不僅考慮隧道結(jié)構(gòu)的安全，還考慮隧道施工的可操作性和施工的安全，主要考慮以下幾個(gè)方面。

（1）對(duì)隧道洞口臨時(shí)邊仰坡較高的洞口，均增加了噴、錨、網(wǎng)等臨時(shí)支護(hù)措施，保證施工過程中邊仰坡的穩(wěn)定。

（2）對(duì)地質(zhì)條件較差的地段，采用超前預(yù)加固、套拱等各種輔助工程措施，保證隧道施工時(shí)洞室的穩(wěn)定。

（3）對(duì)隧道可能出現(xiàn)涌水、斷層破碎帶等不良地質(zhì)的段落，采取TSP203等超前預(yù)報(bào)手段，加強(qiáng)事先預(yù)報(bào)，并提出相關(guān)處理措施。

（4）對(duì)其他各種不良地質(zhì)地段，均采取相應(yīng)的對(duì)策措施。

（5）施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作和掌子面圍巖地質(zhì)編錄，及時(shí)了解圍巖動(dòng)態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，做到結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠[6]。

（6）針對(duì)不同的圍巖級(jí)別分別采用弱爆破和光面爆破技術(shù)。

（7）針對(duì)隧道地質(zhì)條件以及洞口交通情況，分別制訂指導(dǎo)性的施工組織方案，并提出針對(duì)性施工措施。

5??結(jié)語

在進(jìn)行水平層狀圍巖大斷面小凈距隧道施工時(shí)，一定要做好監(jiān)控量測(cè)，在施工過程中應(yīng)確保中夾巖墻、支護(hù)結(jié)構(gòu)等的穩(wěn)定性，及時(shí)做好通風(fēng)、防排水措施。選取施工工藝與方法時(shí)應(yīng)綜合考慮工程所在地的地質(zhì)情況和水文條件，選擇最為合理的施工方案。

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