“橋接隧”臨空隧道單向出洞施工技術(shù)

華 鋒，張永麗，魏晉虎，巨皓鵬，李海瑞

（中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

漩門隧道為雙向六車道小凈距隧道，斷面凈空面積為107.12m2，左、右幅洞身長(zhǎng)度均為235m，屬于短隧道。隧道最大埋深約47m，縱面位于單向坡，坡度-2.9%。隧道小里程洞口側(cè)與橋梁相連，左洞高程為13.78m，右洞高程為13.89m，原地面標(biāo)高約6.5m；大里程洞口側(cè)與路基相連，左洞高程為8.29m，右洞高程為8.29m，原地面標(biāo)高約3.5m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，隧道按照由大里程向小里程的方向掘進(jìn)施工，小里程側(cè)洞口（橋隧相接段）為出洞口。

2 隧道出洞口施工環(huán)境

2.1 工程地質(zhì)條件

隧道出洞口為居民房屋修建開(kāi)挖陡崖，山體基本呈豎直狀態(tài)，坡表殘破積層厚度為0.5～1m。隧道圍巖為白堊系西山頭組灰紫色晶屑凝灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化層1～2m，巖質(zhì)堅(jiān)硬，表層巖體較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，深部巖體較完整。隧道出洞口北側(cè)發(fā)育F1斷層，產(chǎn)狀52°∠54°，沿近東西向坳谷發(fā)育，巖體較破碎。隧道洞口段為Ⅴ級(jí)圍巖，總占比約23.4%；緊鄰洞口段為Ⅳ級(jí)圍巖，總占比約40.4%；中間段為Ⅲ級(jí)圍巖，總占比約36.2%。

2.2 出洞口周邊環(huán)境

漩門隧道出洞口位于玉環(huán)市老S226省道公路內(nèi)側(cè)，周邊環(huán)境復(fù)雜。

（1）東面：為隧道山體馬平山，山上有自北向東架空35kV高壓線，距塔基約90m，高差約33m。

（2）東南面：為山體，山頂有一座涼亭和善慧寺，出洞口距涼亭和善慧寺的距離分別為155m和172m，高差約43m。

（3）南面：前方有老S226省道公路通過(guò)，距通信站小房約65m，距漩門隧道約115m。

（4）西南面：前方為架空0.4kV電桿（拆除），省道公路中間有0.4kV電桿和高壓線，約53m；向西南方向是X409漩后線公路，距漩門村最近民房約87m。

（5）西面：前方35m處老S226省道公路通過(guò)，公路外側(cè)是漩門灣壩體和蓄淡水區(qū)。距最近民房約95m，距漩門村02公用變壓器約61m，距自北向南10kV壓力472線和電桿約40m。

（6）北面：沿老S226省道公路內(nèi)側(cè)有大片民房，距最近民房約25m；距山上通信塔基約190m；距漩門加油站約210m。

3 出洞方案選擇

隧道常規(guī)出洞方式為先開(kāi)挖洞口邊仰坡并進(jìn)行防護(hù)，然后施作管棚等超前支護(hù)，再向洞內(nèi)掘進(jìn)，在圍巖較好的地段實(shí)現(xiàn)隧道貫通[1]。漩門隧道面臨以下特殊情況：（1）隧道出洞口為修建房屋開(kāi)挖的陡崖，仰拱底距原地面7～8m，且洞口緊鄰?fù)ㄐ械缆罚痪邆浞牌绿钪愕赖臈l件，部分施工設(shè)備無(wú)法運(yùn)至洞口；（2）漩門隧道為小凈距隧道，左右幅山體間存在一坳谷，管棚套拱無(wú)法與山體密貼，存在安全隱患；（3）出洞口緊鄰?fù)ㄐ械缆?，且周邊分布有房屋、加油站等結(jié)構(gòu)物，洞口段無(wú)法采用爆破施工，由洞外向洞內(nèi)掘進(jìn)極其困難。

考慮漩門隧道洞口側(cè)實(shí)際情況，不具備洞外施工管棚支護(hù)的條件，咨詢相關(guān)專家并與參建單位溝通協(xié)商后，漩門隧道采取洞內(nèi)施作超前支護(hù)，由洞內(nèi)向洞外單向掘進(jìn)貫通的出洞方案。具體施工順序：隧道由進(jìn)洞口掘進(jìn)至距出洞口明暗交界處約5m位置時(shí)暫停掘進(jìn)→由洞內(nèi)向洞外施作超前小導(dǎo)管支護(hù)→將掏槽眼范圍內(nèi)圍巖局部爆破出洞（小導(dǎo)洞先行出洞）→以小導(dǎo)洞為臨空面逐步擴(kuò)挖至整個(gè)隧道斷面。

4 施工技術(shù)措施

4.1 出洞口地形復(fù)測(cè)

隧道出洞前應(yīng)對(duì)洞口側(cè)山體地形、地貌進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)斷面垂直于隧道中心線，縱向每5m左右設(shè)置一個(gè)斷面，到明暗交界處為止[2]。通過(guò)復(fù)測(cè)，漩門隧道調(diào)整了明暗交界位置，暗洞加長(zhǎng)10m，明洞減短10m。

4.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

漩門隧道主要采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)，用以探明出洞段圍巖級(jí)別、完整性、覆蓋層厚度、有無(wú)不良地質(zhì)等情況，通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，漩門隧道出洞口段圍巖強(qiáng)度高、完整性好，但由于覆蓋層較淺，仍列為Ⅴ級(jí)圍巖。

4.3 超前小導(dǎo)管支護(hù)

（1）超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)。超前小導(dǎo)管采用外徑Φ50mm、壁厚4mm、L=5m熱軋無(wú)縫鋼管，前端加工成錐形，尾部設(shè)加勁箍，距尾端1.0m范圍外鉆Φ6mm壓漿孔，按15cm×15cm間距呈梅花形布置。超前小導(dǎo)管縱向間距50cm或75cm，環(huán)向間距為30cm，外插角10°、40°交錯(cuò)布置。小導(dǎo)管縱向排距3.0m。注漿采用水泥漿液，巖體止?jié){效果不好時(shí)，可改用水泥-水玻璃雙漿液注漿。

（2）超前小導(dǎo)管施工工藝。①布孔：環(huán)向按30cm間距布置鉆孔位置。②鉆眼：采用YT-28型鑿巖機(jī)鉆進(jìn)成孔，鉆頭直徑為60mm，成孔徑為64～66mm。成孔后，用高壓風(fēng)槍將孔內(nèi)砂石吹出，以免堵塞。鉆孔過(guò)程中采用測(cè)斜儀量測(cè)鋼管鉆進(jìn)的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)及時(shí)糾正。③裝管：裝管采用人工扶管定位、風(fēng)鉆頂進(jìn)的方式打入孔內(nèi)，自行加工頂進(jìn)器連接鉆桿和導(dǎo)管。④注漿參數(shù)確定：注漿采用單液注漿，注漿壓力為0.5～1.0MPa，水泥漿水灰比為1∶1，水泥強(qiáng)度為42.5級(jí)。在注漿作業(yè)前，現(xiàn)場(chǎng)試配一次水泥漿液，然后根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整水灰比。⑤導(dǎo)管注漿：注漿前需用塑膠泥封堵導(dǎo)管孔口周圍及工作面上的裂縫。注漿順序?yàn)橛缮现料隆⒂晒绊斨凉澳_對(duì)稱施工。采用注漿機(jī)進(jìn)行注漿，注漿按從拱部向兩側(cè)的順序進(jìn)行，壓漿過(guò)程中要控制壓力，若個(gè)別孔泄?jié){不暢，被迫提前停止，須在鄰孔適當(dāng)加壓補(bǔ)漿。若注漿時(shí)相鄰孔出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，應(yīng)采用跳孔方式注漿。

4.4 小導(dǎo)洞貫通

隧道掘進(jìn)至距出洞口明暗交界處約5m位置時(shí)暫停掘進(jìn)，以掌子面常規(guī)爆破開(kāi)挖時(shí)掏槽眼作為小導(dǎo)洞先行貫通，減少整體爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)、保證施工安全。掏槽眼布置于掌子面中心位置附近，爆破方向由掌子面向已開(kāi)挖洞內(nèi)，減少飛石向洞外飛散，同時(shí)控制單次爆破炸藥量，減小爆破震動(dòng)。掏槽眼爆破貫通的小導(dǎo)洞僅作為后續(xù)掌子面開(kāi)挖的臨空面，因此無(wú)需對(duì)小導(dǎo)洞進(jìn)行支護(hù)。

4.5 隧道全斷面貫通

隧道洞口距原地面較高，爆破飛石不易防控，且洞口周邊存在房屋、加油站等建筑物，因此洞口段不適宜采用爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖。小導(dǎo)洞貫通后，以小導(dǎo)洞為臨空面，采用挖掘機(jī)配鋼釬的方式進(jìn)行掌子面開(kāi)挖，逐步將小導(dǎo)洞斷面擴(kuò)挖至整個(gè)隧道設(shè)計(jì)斷面。

4.6 監(jiān)控量測(cè)

（1）洞外地表下沉監(jiān)測(cè)。洞外觀察內(nèi)容包括地表開(kāi)裂、地表沉陷、邊仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲透情況等。在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生地表塌陷之處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，在預(yù)計(jì)破裂面以外3～4倍洞徑處設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，作為各觀測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量的基準(zhǔn)，從而計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的下沉量。地表下沉監(jiān)測(cè)范圍橫向應(yīng)延伸至隧道中線量測(cè)（1～2）（b/2+h+h0），縱向在掌子面前后（1～2）（h+h0）（其中b為隧道開(kāi)挖寬度，h為隧道開(kāi)挖高度，h0為隧道埋深），并應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)測(cè)頻率按照2次/d進(jìn)行。

（2）洞內(nèi)監(jiān)測(cè)。洞內(nèi)觀察分開(kāi)挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分，開(kāi)挖工作面觀察應(yīng)在每次開(kāi)挖后進(jìn)行；對(duì)已施工地段的觀察每天至少應(yīng)進(jìn)行1次，主要觀察噴射混凝土、錨桿、鋼架和二次襯砌等的工作狀態(tài)。拱頂下沉觀測(cè)及隧道凈空收斂量測(cè)在Ⅴ級(jí)圍巖地段每15～20m布設(shè)一個(gè)斷面，每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)。拱頂下沉采用全站儀對(duì)邊測(cè)量進(jìn)行觀測(cè)；凈空收斂采用收斂?jī)x進(jìn)行觀測(cè)。

4.7 爆破控制

隧道出洞口側(cè)沿老S226省道公路內(nèi)側(cè)有大片民房，距最近民房約25m，距山頂通信塔基約190m，距漩門加油站約210m，受周邊環(huán)境限制，爆破控制要求高。小導(dǎo)洞貫通時(shí)采用城鎮(zhèn)淺孔松動(dòng)爆破，爆破施工需要控制的主要有飛石、震動(dòng)、噪聲等，控制爆破震動(dòng)對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物的影響、個(gè)別飛石對(duì)建（構(gòu)）筑物及過(guò)往人員和車輛的危害為該隧道施工的重點(diǎn)。控制危害方法主要有選擇合理的單耗、合理的爆破網(wǎng)絡(luò)，采取防飛石措施，改變最小抵抗線方向使其不朝向爆區(qū)周邊有建（構(gòu)）筑物方向等。施工時(shí)遵循“多鉆孔、少裝藥”原則，適度降低炸藥單耗，以減少爆破有害效應(yīng)的產(chǎn)生；嚴(yán)格按爆破飛散物安全允許距離范圍邊界設(shè)計(jì)警戒，嚴(yán)防無(wú)關(guān)人員進(jìn)入爆區(qū)；為進(jìn)一步確保爆破飛石安全，在隧道出口位置采用鋼管、扣件、毛竹腳手片等搭設(shè)飛石防護(hù)架，將施工范圍與周邊道路、建筑物等進(jìn)行隔離。

4.8 邊仰坡防護(hù)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，洞口側(cè)邊坡及仰坡均采用掛網(wǎng)錨噴防護(hù)。（1）全風(fēng)化巖層：1∶1～1∶1.25自然坡率，錨桿采用φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)350cm，間距@120mm×120cm，梅花形布置，采用雙層E6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)眼尺寸15cm×15cm，采用C20噴射混凝土保護(hù)坡面，厚度15cm。（2）強(qiáng)風(fēng)化巖層：1∶0.25～1∶0.75自然坡率，錨桿采用φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)350cm，間距@120mm×120cm，梅花形布置，采用雙層E6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)眼尺寸15cm×15cm，采用C20噴射混凝土保護(hù)坡面，厚度15cm。（3）中風(fēng)化巖層：1∶0.3～1∶0.5自然坡率，錨桿采用φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)300cm，間距@120mm×120cm，梅花形布置，采用單層E6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)眼尺寸15cm×15cm，采用C20噴射混凝土保護(hù)坡面，厚度10cm?；炷敛捎脻駠姽に嚒?/p>

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，采用超前小導(dǎo)管支護(hù)解決了洞口高懸且緊鄰?fù)ㄐ械缆窡o(wú)法放坡填筑施工便道的困難，相對(duì)于管棚支護(hù)，節(jié)省了材料、設(shè)備等投入；僅采用爆破方法開(kāi)挖小導(dǎo)洞，其余斷面均采用機(jī)械破除，減少了對(duì)周邊建筑物的震動(dòng)影響及安全隱患。玉環(huán)市漩門灣大橋及接線工程漩門隧道超前小導(dǎo)管支護(hù)單向出洞的施工工藝，效率高、投入少、安全隱患低。