探討復(fù)雜環(huán)境下城市隧道施工控制措施

王凱航

摘 要：在現(xiàn)代城市道路建設(shè)中，城市穿山丘隧道往往會(huì)碰到對(duì)隧道施工而言地質(zhì)條件差、地形非常不利及外界影響施工環(huán)境也非常惡劣等客觀因素。本文以某城市隧道工程為例，淺談不良地質(zhì)、地形、環(huán)境條件下城市隧道施工控制的一些措施和方法

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境;城市隧道;施工控制;措施

一、工程概況

浙江省某城市隧道工程為城市西側(cè)主干道，全長 680m，隧道全長320m（K0+145-465;進(jìn)洞口樁號(hào)K0+160;明洞15 m）。隧道施工的不利環(huán)境條件主要有：隧道左側(cè)緊臨繞城西線，隧道與繞城高速凈距在30～50 m之間，施工期間不中斷繞城高速通車;離隧道進(jìn)洞口后方70 m（K0+090）路線左側(cè)（緊靠路基邊線）有一加油站，施工期間暫停營運(yùn);離隧道進(jìn)洞口最近民房不到 100 m。不利的地形條件主要有：該隧道沿山脈西側(cè)山腳布設(shè)（受地形限制同時(shí)考慮規(guī)劃路二期工程另半幅道路的隧道位置設(shè)計(jì)，該隧道已不能再往東移）;隧道位置的局限也決定了該隧道施工的不利地形條件，進(jìn)、出洞口偏壓非常嚴(yán)重，其中進(jìn)洞口隧道左上角開挖線離地表不到1.5m;洞頂覆蓋層厚度最少的不到3m（離進(jìn)洞口30m（K0+190）山體沖溝位置），同時(shí)為盡量減少城市生態(tài)、景觀的破壞，也不宜將進(jìn)洞口樁號(hào)前移，在這些不利地形條件的制約下，必須考慮采用一些技術(shù)措施以確保隧道施工與營運(yùn)安全。不利的地質(zhì)條件主要有：由于隧道沿山腳走，洞頂覆蓋層薄，圍巖風(fēng)化非常嚴(yán)重，進(jìn)洞口左側(cè)不到1.5m 的覆蓋層基本上為全風(fēng)化與土組成;同時(shí)有二條破碎帶穿越該隧道;進(jìn)洞口前43m（K0+160-203）圍巖以強(qiáng)風(fēng)化、土夾石及土組成，圍巖強(qiáng)度極弱，圍巖滲水嚴(yán)重，因此施工時(shí)也必須考慮采用一些技術(shù)措施以確保隧道施工與營運(yùn)安全。

二、不利環(huán)境條件下隧道施工的控制措施與方法

由于隧道進(jìn)洞口左側(cè)緊臨繞城高速，兩者凈距在30～50 m 之間;左后方 70 m為加油站;右后方100 m為當(dāng)?shù)孛穹?隧道開挖爆破作業(yè)存在較大的安全隱患，主要危險(xiǎn)因素有：飛石、震動(dòng)、聲音、震動(dòng)波等。考慮隧道進(jìn)洞后前 43 m 圍巖風(fēng)化嚴(yán)重，圍巖強(qiáng)度低等特點(diǎn)采用鎬頭機(jī)配挖掘機(jī)進(jìn)行隧道開挖;43 m（K0+203）以后由于圍巖強(qiáng)度加大無法用鎬頭機(jī)掘進(jìn)，必須采用爆破施工，為確保施工安全，

爆破方案設(shè)計(jì)請(qǐng)有關(guān)專家、業(yè)主、監(jiān)理及高速公路管理單位等進(jìn)行專門的評(píng)審?fù)ㄟ^后實(shí)施。爆破設(shè)計(jì)從孔眼間距、孔眼深度、布藥、用藥量及堵眼長度等進(jìn)行理論計(jì)算，確保飛石在 50 m 以內(nèi)。對(duì)周圍建筑物、構(gòu)筑物產(chǎn)生的震動(dòng)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。同時(shí)采取以下措施以確保工程順利、安全施工：

（1）清除洞頂山坡上存在的危石以防爆破震動(dòng)后滾落到繞城高速上;

（2）分別在進(jìn)洞口正后方 10 m（K0+150）與20 m（K0+140）設(shè)置兩道攔截屏障，在隧道與高速公路間從隧道口開始設(shè)置 50 m（K0+110-160 左側(cè)）長，10 m 高的防護(hù)屏障，以確保爆破飛石不影響繞城高速、加油站及附近民房;

（3）在隧道施工點(diǎn)前后各 1 km 的繞城高速上設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，以提醒過往司機(jī)免受爆破聲音及震動(dòng)的驚嚇;

（4）暫停加油站營業(yè)，待工程完畢后再恢復(fù)運(yùn)營;

（5）對(duì)附近民房先行鑒定，并定期觀測(cè)、鑒定以確保居民安全。

三、不利地形條件下隧道施工的控制措施與方法

1.針對(duì)洞口偏壓嚴(yán)重問題經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、勘察、設(shè)計(jì)及有關(guān)專家的認(rèn)證、鑒定考慮采取增設(shè)偏壓鋼筋砼擋墻以抵抗山體側(cè)壓力，擋墻埋深、寬度、長度（同時(shí)考慮明洞長度）、高度及配筋量根據(jù)洞口地形、地質(zhì)及側(cè)壓力等具體情況經(jīng)理論計(jì)算后確定。

2.針對(duì)洞口段前 20 m（K0+160-180）隧道左側(cè)覆蓋層太?。ㄗ畋√幉蛔?1.5m）問題，為確保施工安全，采取蓋挖法施工，具體方法為：

（1）結(jié)合偏壓擋墻設(shè)計(jì)，挖除洞口 20 m 范圍內(nèi)隧道左側(cè)的所有覆蓋土及土夾石，開挖輪廓線以對(duì)應(yīng)斷面的隧道設(shè)計(jì)開挖線為基準(zhǔn)，要求未開挖的隧道右側(cè)及前方覆蓋層厚度在 3 m 已上;

（2）對(duì)開挖面（隧道右側(cè)（K0+160-180）及左側(cè)（K0+180）被開挖出來的山體坡面）進(jìn)行錨噴支護(hù);

（3）施工偏壓鋼筋砼擋墻;

（4）利用偏壓擋墻牛腿、按隧道設(shè)計(jì)開挖線開挖出來的進(jìn)洞口前 20 m 左側(cè)土胎模、開挖面外露的錨桿頭施工隧道前 20 m 左側(cè)鋼筋砼開挖蓋;

（5）在偏壓擋墻、頂蓋的支撐防護(hù)下用鎬頭機(jī)配挖掘機(jī)開挖掘進(jìn)前 43 m 隧道土、石方開挖;

（6）隧道初支、二襯、明洞施工;

（7）開挖面、蓋頂、偏壓擋墻頂及明洞頂覆土復(fù)綠（原則上接近于開挖前原地形與植被）;

（8）明洞口與偏壓擋墻外側(cè)面由于地形、地物限制無法覆土復(fù)綠，為協(xié)調(diào)景觀，美化環(huán)境考慮全部采用塑黃石假山覆蓋。

四、不利地質(zhì)條件下隧道施工的控制措施與方法

1.不利的地質(zhì)條件主要有圍堰風(fēng)化嚴(yán)重、破碎、圍堰含土、土夾石等因素造成圍堰強(qiáng)度極低;有兩條破碎帶直穿隧道;地表水、裂隙水豐富，隧道滲水嚴(yán)重等。

2.針對(duì)以上主要不利地質(zhì)條件主要采取以下技術(shù)措施與方法。

（1）縮短隧道開挖進(jìn)尺：對(duì)于含土及土夾石地段每次進(jìn)尺不得大于50cm，對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化及破碎帶地段每次進(jìn)尺不得大于80 cm;同時(shí)開挖完成、清除圍巖表面危石后立即對(duì)掌子面噴涂5～10 cm（具體厚度按圍巖強(qiáng)度確定）初支素砼后再進(jìn)行開挖段初支施工。

（2）加強(qiáng)初支結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：初支骨架宜采用工字鋼骨架，根據(jù)單次進(jìn)尺深度確定初支骨架工字鋼型號(hào)、間距及初支錨噴砼厚度，進(jìn)尺50 cm，骨架間距40cm，工字鋼宜用28 a，初支厚度35 cm;進(jìn)尺80cm，骨架間距70 cm，工字鋼宜用25 a，初支厚度32cm;初支砼用鋼纖維砼;同時(shí)加長、加密注漿錨桿和采用雙層鋼筋網(wǎng)。

（3）特殊地段采取地表處理：對(duì)于地表覆蓋層厚度小于 3m 的，采用蓋挖法施工;對(duì)于地表覆蓋層厚度小于5m 的，采用地表預(yù)注漿。

（4）采取超前預(yù)加固措施：在進(jìn)、出洞口采用大管棚超前預(yù)加固;進(jìn)洞后采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管加固，必要時(shí)也考慮管棚超前預(yù)加固。

（5）加強(qiáng)防、排水處理：主要考慮采用地表預(yù)注漿、洞內(nèi)預(yù)注漿堵水;小導(dǎo)管超前預(yù)排水;初支內(nèi)、外增設(shè)環(huán)、縱向排水管;嚴(yán)格控制防、排水層，二襯接縫、施工縫的防、排水板、帶的施工質(zhì)量;將二襯防水砼的防水性能提高一個(gè)等級(jí)。

結(jié)語

盡管本隧道對(duì)施工來講存在地質(zhì)、地形及施工環(huán)境條件等諸多不利因素，同時(shí)還存在工期緊、單價(jià)低等諸多壓力，但在業(yè)主、監(jiān)理、勘察、設(shè)計(jì)、施工五方責(zé)任主體的共同努力下，在當(dāng)?shù)卣?、上?jí)主管部門及相關(guān)部門的支持和關(guān)心下，順利地完成了施工任務(wù)：未發(fā)生一起安全、質(zhì)量事故和地方投訴事件。文中所述觀點(diǎn)難免存在一些不足與缺陷，望廣大同行、專家批評(píng)指正。同時(shí)，隨著城市隧道的快速增加文中所述的一些具體方法與措施可供類似性質(zhì)的城市隧道施工提供參考與借鑒。

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