试论隧道浅层的施工办法
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埋层浅。洞顶埋深仅为1.2~5.2m，在ZK155+440附近左侧拱腰地表位置能感觉到钻机钻击围岩产生的震动现象，稍有不慎，就会发生冒顶事故。开挖断面大。隧道设计为分离式单向行车三车道隧道上下行分离，净宽14.5m，净高5m，跨度大，围岩受力承载大。渗水量大。隧道进口右侧山体上方洼田密布，且有大鱼塘相连。洞顶地表层为强风化岩层，山体地表水极易渗透。同时，区内年平均降雨量达1095mm，山体地表冲沟较多，汇水量大。在右洞边仰坡开挖后，出现大面积渗水，呈线状流出。地质结构差。隧址区地质构造位于大盛场向斜东冀。在隧道穿越地段呈单斜构造，岩层倾向296°，岩层倾角20°。受产状及构造影响，隧道内岩层可能局部掉块。围岩等级高。隧道区穿越地层有第四系全新统残坡积粘土；粉砂质泥岩；砂岩夹粘土，在ZK155+423处为紫红色粘土层，围岩设计勘察等级为Ⅳ、Ⅴ类围岩。偏压。进口段整体处于山体斜坡中下部，地形坡角为15~20°，微地貌为脊沟相间地形，局部形成砂岩陡坎，右侧向左侧偏压突出。典型示范工程要求高。外环高速公路东段为交通部典型示范工程之一，实施“首件制工程验收”制度，其施工总体上是高起点、高标准、高质量、严要求。
2施工技术在该隧道进口浅埋层段的具体应用
浅埋层管棚施工在对外层进行防水、加固施工后，管棚施工便成为进洞施工的重要准备工作之一。由于隧道埋层浅，管棚导管设计为热轧无缝钢管准108×6m，环向间距30cm，方向平行线路中线，与线路纵坡成1~2°，注浆孔按20cm间距交错布置，左右洞各67根。设计采用25号混凝土套拱做管棚固定墙，套拱在进洞开挖线外，紧贴掌子面施作。套拱内设三榀格栅钢拱架，钢拱架与管棚钢管焊成整体。为增强管棚的刚度和抗弯能力及梁效应，在原设计准108钢管内增设准32×4mm无缝钢管，钢管外梅花型设置4根直径22钢筋，外焊直径6.5的箍筋，最后用高压灌注水泥浆。总体施工方案针对隧道的地质情况和设计要求，结合施工技术的理论与特点，我们采用了“钻爆法掘进、无轨运输出渣”及“重地质、管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤量测”的总体施工方案。为避免左右线施工作业时对围岩及结构稳定的影响，左右洞掘进纵向距离差为30m以上。合理确定施工方案，采用大断面、少分块的方法，减少对围岩的扰动。Ⅴ级围岩考虑预先加固地层提高围岩的稳定性。隧道开挖后初期支护必须按时施作，各工序衔接应紧凑。锚喷等支护必须按设计要求施工。防水隔离层及二次衬砌及施工，应控制在初期支护的变形基本稳定后进行。浅埋层段外层防水、加固施工施工封闭围岩防水、加固原理，必隔绝水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开。同时为注浆堵水加固围岩，防止地表下沉，并封闭仰坡，防止雨水渗透，确保掌子面核心土顺利开挖。浅埋层洞身掘进施工技术以“短进尺、弱爆破”为核心原理，在施工过程中尽量减少对破碎围岩的扰动，稳定围岩应力分布形成稳定的受力层。为此，我们按设计在拱部及侧壁导坑部分超前支护（管棚或小导管）施工完成后，采用双侧壁导坑上下台阶分部开挖法进行导坑施工具体施工步骤为：拱部局部超前锚杆施工完成。拱部扇形导坑分序开挖：首先利用全站仪对预开挖导坑的设计轮廓线进行三维坐标定位。风动凿岩机、超前人工打眼放炮。循环进尺1m。每个导坑开挖分三次成型，第一次掏心眼弱抛投爆破，电雷管起爆；第二次辅助眼松动爆破，火雷管起爆；第三次周边设计开挖线30cm范围内采用风镐修整。拱部导坑初期支护施作。待拱部扇形导坑开挖支护超前30m之后，施作左侧边墙落底开挖及支护。待拱部扇形导坑开挖支护超前，施作右侧边墙落底开挖及支护。待右侧边墙落底开挖及支护超前10~15m之后，进行核心土及仰拱开挖、支护。
粘土段施工左洞左侧壁导坑开挖至ZK155＋423处时，出现自拱顶以下2m地质围岩变为紫红色粘土层（岩层走向与隧道轴线成45°斜交），在其下还有1.7m厚的灰绿色砂质页岩，出现围岩与设计不符；左洞左侧壁导坑开挖后，掌子面为粉砂质页岩，层理发育，风化严重，且层间夹有粘土，有滑层和地下水渗出，开挖后有顺层滑坍现象。右洞从已开挖的围岩情况看，围岩较破碎，属强风化泥质页岩，遇水极易坍塌，围岩自身稳定性极差。业主、监理、设计、业主邀请的隧道专家和施工单位一起，针对浅埋层地质变化情况，对设计施工参数讨论分析，决定对粘土段进行加固变更，其变更项目及相关技术参数为：为防止隧道浅埋段地表水的浸入，影响掌子面核心土的稳定，在洞顶增设30cm×40×25cm截水沟一条。超前小导管环向间距由原设计50cm调整为25cm，长度由原设计4.5m调整为3.5m。工字钢由原设计18号调整为20b工字钢，锚杆间距由原设计50cm×100cm调整为50cm×70cm。喷射混凝土厚度由原设计25cm调整为28cm。每次开挖进尺不得大于75cm，并做好地表和洞顶沉降观测。浅埋层段喷锚支护施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动状态。在初期支护施工中，为降低粉尘，减少回弹量，提高喷射混凝土的质量，我们采用湿喷法，喷射机型号为TK-961。混凝土由洞外拌合，运至洞内人工湿喷，喷射厚度为25cm。同时，按设计采用准25×4.5m中空注浆锚杆，间距50cm×100cm，锚杆设置垫板并灌注早强水泥砂浆，并尽量垂直于岩石面和节理裂隙面施作；钢筋格栅拱架间距50cm，钢筋网2层准8，20cm×20cm；小导管超前支护；喷射5cm厚混凝土封闭掌子面4.74.8明洞施工隧道进口左右洞各设明洞20m，设计回填土填坡率不大于1：1.5。洞门完工后，修整洞口地形，使之与洞门协调，并植草皮，以缓坡解偏压。隧道监测由于岩体生成条件与地质作用、施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，需要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态进行监测，这是施工技术要求之一。
3结论
施工技术的核心理论因外界条件的变化而存在着许多不同的外在形式，需要我们工程技术人员和科技工作者在共同的实践和努力中不断完善，使之在我国的现代化建设进程中发挥出更加重要的作用。
作者：蒋良山单位：重庆建工集团物流有限公司
