王彥春

(山西交通科學(xué)研究院監(jiān)理公司，山西太原 030006)

0 引言

靈河高速公路原平至神池段是山西省“三縱十一橫十一環(huán)”公路規(guī)劃網(wǎng)的重要組成部分，其中長(zhǎng)5 512 m的野馬梁隧道是本項(xiàng)目的最主要控制性工程，該隧道為雙向四車道，單洞Ⅴ級(jí)圍巖段開挖凈寬12．3 m，凈高10 m，隧址位于原平市雷家峪口至石墻村一帶，根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)說明，隧道區(qū)發(fā)育有6條斷層，且圍巖多由分化砂巖、頁巖及泥巖組成，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖完整性總體較差，對(duì)于進(jìn)口和跨越?jīng)_溝地段，巖體自穩(wěn)性能更差，這給隧道開挖和初期支護(hù)施工造成很大不利。鑒于上述情況，為確保施工安全，同時(shí)盡可能創(chuàng)造條件抵消隧道施工空間有限而導(dǎo)致施工循環(huán)間隔時(shí)間過長(zhǎng)的弊端，以便加快施工進(jìn)度。在原臺(tái)階法施工的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的三臺(tái)階七步流水作業(yè)法，在該隧道Ⅴ級(jí)和Ⅴ級(jí)淺埋圍巖段廣泛使用，取得了良好效果，具體如下。

1 施工原理

所謂三臺(tái)階七步流水作業(yè)法即是指洞身開挖采用臺(tái)階法預(yù)留核心土開挖施工，在隧道開挖過程中，在三個(gè)臺(tái)階上分七個(gè)開挖面，以前后七個(gè)不同的位置相互錯(cuò)位同時(shí)平行開挖，分部平行施作拱墻初期支護(hù)，盡最大可能縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，逐步向縱深推進(jìn)，超前支護(hù)及仰拱及時(shí)閉合成環(huán)，形成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變位，經(jīng)量測(cè)監(jiān)控信息化反饋指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和混凝土襯砌施工時(shí)間。在斷層帶、破碎帶等自穩(wěn)性較差地層和富水地層中，則采用小導(dǎo)管預(yù)注漿固結(jié)止水等輔助施工措施。

2 施工工序流程

三臺(tái)階七步流水作業(yè)法施工工藝流程見圖1。

圖1 三臺(tái)階七步流水作業(yè)法施工工序示意圖

第一步是上臺(tái)階施工，拱部打設(shè)超前支護(hù)后，預(yù)留核心土短臺(tái)階弧形開挖上導(dǎo)臺(tái)階。核心土頂部距拱頂1．6 m～1．8 m，兩側(cè)距邊墻3 m，核心土頂部留有3 m～5 m長(zhǎng)的平臺(tái)?？v向進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況具體掌握，一般不得大于2榀拱架間距，開挖修整至設(shè)計(jì)輪廓后立即初噴3 cm～5 cm混凝土，及時(shí)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼拱架，拱腳以上0．5 m處緊貼拱架兩側(cè)打設(shè)鎖腳錨桿，并采用U形鋼筋牢固焊接在鋼拱架上，再打設(shè)系統(tǒng)錨桿并噴射混凝土至設(shè)計(jì)要求。第二、三步是中臺(tái)階施工，在完成上導(dǎo)支護(hù)后，分段開挖左右側(cè)中導(dǎo)，應(yīng)先開挖邊墻一側(cè)，再開挖邊墻的另一側(cè)，并注意錯(cuò)開2 m～3 m的距離，避免上臺(tái)階的初期支護(hù)在同一位置懸空。每側(cè)每次開挖長(zhǎng)度為1榀～2榀鋼架間距，最長(zhǎng)不得大于3榀鋼架間距，然后同上臺(tái)階一樣依次打設(shè)鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土。第四、五步是下臺(tái)階施工，同第二、三步中臺(tái)階施工流程完全一樣。第六步是開挖中間上、中、下臺(tái)階預(yù)留的核心土，其開挖進(jìn)尺根據(jù)圍巖情況具體確定。第七步是仰拱施工，注意開挖進(jìn)尺控制在4 m～6 m之內(nèi)，并組織好各班組間的銜接，使開挖、初支、二襯、仰拱及填充步步緊跟，及早封閉成環(huán)。

3 控制要點(diǎn)

1)根據(jù)隧道的水文地質(zhì)條件，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求做好超前支護(hù)，控制好超前支護(hù)外插角，并按注漿工藝加固地層，防止圍巖松弛，保證開挖在超前支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行，確保施工安全。

2)留足作業(yè)空間和保證臺(tái)階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，核心土長(zhǎng)度應(yīng)控制在3 m～5 m內(nèi)，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2。

3)施工過程中加強(qiáng)變形監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)掌握圍巖和支護(hù)的變形情況，指導(dǎo)和調(diào)整支護(hù)參數(shù)及預(yù)留變形量，確保施工安全。

4)鋼拱架必須架設(shè)在堅(jiān)實(shí)的基面上，必要時(shí)可在底部臨時(shí)加墊槽鋼或混凝土預(yù)制塊，嚴(yán)禁拱腳懸空或用虛土回填。最關(guān)鍵的是采用擴(kuò)大鎖腳錨桿與拱架焊接牢靠，同時(shí)加強(qiáng)鋼拱架間的縱橫向連接，使鋼拱架互相形成整體并與圍巖共同受力，防止拱頂下沉變形。

5)做好施工組織部署，工序安排銜接緊湊，每次開挖后立即初噴3 cm～5 cm混凝土封閉圍巖，盡量減少圍巖暴露時(shí)間，防止圍巖失穩(wěn)。

6)根據(jù)圍巖地質(zhì)情況嚴(yán)格控制開挖長(zhǎng)度，合理確定循環(huán)進(jìn)尺，上、下臺(tái)階開挖必須左右兩側(cè)錯(cuò)位，嚴(yán)禁對(duì)齊開挖而使鋼架底部懸空。

7)超挖部位必須回填密實(shí)，嚴(yán)禁初期支護(hù)背后存在空洞，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行充填或注漿，保證初期支護(hù)與圍巖密貼。

8)洞內(nèi)臨時(shí)排水應(yīng)通暢，嚴(yán)禁積水浸泡拱腳或現(xiàn)場(chǎng)漫流，防止基底承載力下降。當(dāng)?shù)貙訚B流水較大時(shí)，在上臺(tái)階開挖工作面附近開挖橫向水溝，將水引至隧道兩側(cè)排水溝排出洞外，反坡施工時(shí)，設(shè)置集水坑將水集中抽排。

9)及時(shí)施作仰拱和二次襯砌，在滿足施工操作空間的前提下，盡最大可能縮短開挖面至仰拱和二襯之間的距離，按山西省強(qiáng)制性規(guī)定要求，仰拱距開挖面不得大于30 m，二襯距開挖面不得大于100 m。

4 優(yōu)勢(shì)分析

三臺(tái)階七步流水作業(yè)法是針對(duì)于Ⅴ級(jí)和Ⅴ級(jí)淺埋圍巖段，其對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)施工工藝應(yīng)為中隔壁法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，相比較而言既簡(jiǎn)化了施工工序節(jié)約成本，又?jǐn)U大了施工空間，還可以引入大型施工機(jī)械并且多作業(yè)面平行作業(yè)，效率自然提高，優(yōu)勢(shì)自明，而且當(dāng)圍巖由Ⅴ級(jí)變到Ⅳ級(jí)或Ⅲ級(jí)時(shí)，開挖由三臺(tái)階變兩臺(tái)階或全斷面非常便利，即使同屬Ⅴ級(jí)圍巖，也可根據(jù)圍巖的具體情況隨時(shí)調(diào)整臺(tái)階長(zhǎng)度和進(jìn)尺，靈活度高，適應(yīng)性強(qiáng)，進(jìn)度穩(wěn)定，工期保證性強(qiáng)。另外與側(cè)壁導(dǎo)坑法相比沒有需拆除的臨時(shí)施工支護(hù)，初支斷面圓順，無應(yīng)力集中點(diǎn)，也避免了因拆除臨時(shí)支護(hù)時(shí)突然卸載而危及安全。

通過在野馬梁隧道采用“三臺(tái)階七步開挖法”進(jìn)行試驗(yàn)段施工，根據(jù)實(shí)地取得大量量測(cè)數(shù)據(jù)分析，該施工方法能在確保施工安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，使野馬梁隧道復(fù)雜淺埋地段施工變得有序可控，相信對(duì)于其他地質(zhì)復(fù)雜的大斷面軟巖隧道也具有參考價(jià)值。

［1］ 靈河高速公路(原神段)施工圖設(shè)計(jì)［Z］．

［2］ 鐵路隧道臺(tái)階七步開挖法施工作業(yè)指南［Z］．