肖偉良

摘要：貴廣鐵路巖山隧道下穿寨蒿河段由于埋深淺、地質(zhì)條件差容易導(dǎo)致開挖困難和河水滲漏，施工方案的重點(diǎn)是保證安全開挖的同時防止地表沉降和河水滲漏。通過改移河道、加固公路擋墻、進(jìn)行河底地表加固處理等措施保證了隧道開挖的順利進(jìn)行，然后采用三臺階七步開挖法、洞內(nèi)監(jiān)控量測和地表沉降觀測相結(jié)合，成功地穿過寨蒿河底段，既確保了施工安全又降低了施工成本，可為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：下穿；改移河道；地表處理；監(jiān)控量測。

中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

鐵路隧道需要下穿河流時，施工難度和安全風(fēng)險很大，一方面如何防止河流水下滲，避免施工作業(yè)面發(fā)生突泥突水等工程災(zāi)患；另一方面隧道開挖施工將不可避免導(dǎo)致地層變形，當(dāng)變形過大時將危及地表建筑物的安全和正常運(yùn)營。因此，如何采取有效的措施和科學(xué)的手段來保證施工環(huán)境和周圍環(huán)境的安全，是此類隧道施工亟待解決的現(xiàn)實難題。

1 工程概況

巖山隧道位于貴州省黔東南州榕江縣，為貴陽至廣州雙線客運(yùn)專線隧道，其中DK219+405～DK219+462段斜交下穿寨蒿河，隧道與溪溝相交約60度，最淺埋深約3m。根據(jù)設(shè)計地勘資料，河底為松動卵、礫石層，厚約5～12m；線路右邊緣就在山體坡腳與溪溝邊相交處，存在偏壓現(xiàn)象。河溝位于靠山側(cè)，河水寬約3m，深約1m。在河岸的另一側(cè)有省道S308，公路走向與河流方向平行。

由于隧道下穿寨蒿河段埋深淺，河底土層強(qiáng)度低且透水性強(qiáng)，采用常規(guī)暗挖施工很難保證隧道施工安全，如果隧道施工不慎造成河水下滲及地表沉降，從而對公路的運(yùn)營也帶來危險。因此，該段隧道施工方案的確定尤為重要，施工方通過多方案比選和優(yōu)化處理，在獲得業(yè)主及設(shè)計方的同意后，采用了改移河道、地表加固和隧道暗挖施工的施工方案，最終取得了較好的效果。

2 施工方案

在設(shè)計施工方案時，為確保施工及道路行車安全，必須考慮以下因素：

1）該段人工填筑土及卵礫石土總厚5～12m，河道常年流水，據(jù)調(diào)查，枯水季節(jié)水深都會在1m深以上，隧道最淺埋深在3m左右，隧道開挖后極易加劇河水沖刷、下滲造成圍巖失穩(wěn)坍塌，且對今后的長期運(yùn)營存在極大安全隱患；

2、寨蒿河流域匯水面積大，雨季洪水頻繁，施工過程中可能受到季節(jié)性突發(fā)性洪水的威脅，施工安全隱患大；

3、寨蒿河下游及匯入的寨蒿河流域村鎮(zhèn)人口稠密，環(huán)保要求高。

根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，確定先進(jìn)行河道改移，挖除拱頂松軟土然后進(jìn)行水泥土回填，同時進(jìn)行公路加固防護(hù)，待隧道通過河段后再進(jìn)行蓋板部分施工。隧道過河段采用超前支護(hù)、三臺階七步法施工。施工平面布置如圖1所示：

3 地表處理

3.1 河道改移

河道疏通、改移：將原有河道進(jìn)行疏通，河道疏通方向為延截水壩方向并距截水壩基礎(chǔ)約1m，以防止河水直接對截水壩基礎(chǔ)的直接沖刷；清理出的河道土石置于內(nèi)側(cè)截水壩處，作為截水壩的反壓回填之用?？绾蛹庸虆^(qū)上游15m處施作攔水土壩，將原靠山（貴陽）側(cè)河道改移至靠公路（廣州）側(cè)，施作引水渠A。

3.2 S308省道坡腳防護(hù)施工

主要設(shè)置加強(qiáng)肋及擋墻，加強(qiáng)肋位置設(shè)Φ42注漿小導(dǎo)管加固，導(dǎo)管長3m，間距1.0x1.5m，外露不小于0.5m且與片石混凝土澆筑為一體；加強(qiáng)肋共兩道，厚1.5m，高6.5m，采用C20片石砼，基礎(chǔ)埋置深度設(shè)計為1.0m。在基礎(chǔ)施工時必須確保公路擋墻的穩(wěn)定，如果基礎(chǔ)承載力小于150Kpa，需打入Φ42間距50cm*50cm小導(dǎo)管，梅花型布置，長度為3m，外露50cm與片石混凝土一起澆注。兩肋間排水溝以下不設(shè)注漿小導(dǎo)管，施作M10漿砌片石擋墻，斷面同加強(qiáng)肋。

3.3 DK219+405～DK219+420段地表處理

清除地表碎卵石層厚約2.5m（拱頂以上1.7m），開挖范圍為隧道中線左右側(cè)10m；已挖出的孤石采用解炮破除，以利于洞身開挖后的穩(wěn)定；利用挖出砂卵石摻20%水泥進(jìn)行水泥土回填，回填厚度30-50cm每層，松鋪厚度不得大于50cm，人工配合挖機(jī)填筑、夯實；在前后側(cè)各施工一個集水井，要求井底低于拱頂以便于排除積水。

過河段順利通過洞身后施工蓋板部分，然后將河道恢復(fù)至原位置，最后用砂、碎卵石回填，標(biāo)高以現(xiàn)流水面底為準(zhǔn)。

4 隧道暗挖施工

在地表處理加固后，為保證隧道施工的安全，洞內(nèi)暗挖在雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)下采用三臺階七部法施工。

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報

該地段地表為河床，巖層與洞軸大角度斜交，傾角較緩，隧道埋藏淺，洞身從強(qiáng)風(fēng)化巖體中通過，圍巖破碎，施工時易塌方，可能發(fā)生地表塌陷，同時存在洞內(nèi)大面積出涌水的可能，采取超前水平鉆作為超前地質(zhì)預(yù)報手段。

DK219+350～DK219+500處每30米循環(huán)施作超前水平鉆孔，每次鉆孔長度30米，取出芯樣進(jìn)行分析，判斷前方圍巖情況、地下水情況。鉆孔個數(shù)為5個，分別為拱頂、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻腳，鉆孔時由作業(yè)隊技術(shù)負(fù)責(zé)人、項目部超前預(yù)報負(fù)責(zé)人、超前預(yù)報單位技術(shù)人員現(xiàn)場旁站、收集分析鉆孔各過程的參數(shù)，為現(xiàn)場施工提供準(zhǔn)確的地質(zhì)情況。

4.2 監(jiān)控量測

DK219+408～DK219+465.5該段隧道最淺埋深約3m，根據(jù)設(shè)計地勘資料可知，河底為松動卵、礫石層，厚約5～12m；線右邊緣就在山體坡腳與溪溝邊相交處，存在偏壓現(xiàn)象。由于覆蓋層薄，開挖后圍巖難以自穩(wěn)，地表易沉陷，為了確保洞口段的施工安全，施工過程中進(jìn)行了地表沉降監(jiān)測。在地表DK219+408～DK219+465.5處地表每間隔10米處布設(shè)地表監(jiān)控量測點(diǎn)。地表下沉量測在開挖面前方隧道埋置深度與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉，下沉基本停止時為止。

洞內(nèi)DK219+350～DK219+500加強(qiáng)洞內(nèi)圍巖檢測，每5米布設(shè)監(jiān)控量測點(diǎn)，點(diǎn)位布設(shè)原則為：沿隧道軸向每隔5m布設(shè)，同時在橫向依據(jù)實際情況，選定主斷面，沿主斷面布設(shè)測點(diǎn)，以了解地表沉降的橫向影響范圍。橫斷面方向在隧道中心及兩側(cè)間距2～5m施設(shè)下沉測點(diǎn)，每斷面施設(shè)7個測點(diǎn)。監(jiān)測范圍應(yīng)在隧道開挖影響范圍以外。

拱頂下沉及凈空變位收斂量測， 根據(jù)圍巖類別、隧道尺寸和埋深等，沿隧道縱向在拱頂和墻中布設(shè)測點(diǎn)，測點(diǎn)間距5m，凈空變位量測在開挖后盡早進(jìn)行，初讀數(shù)在開挖12小時內(nèi)且在下一循環(huán)開挖前讀取，采用無尺量測法。淺埋地段洞內(nèi)外量測點(diǎn)布設(shè)在同一橫斷面內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)圍巖變化異常及時報告相關(guān)部門決定施工方案。

4.3 三臺階七部法開挖施工

4.3.1 工序

1）、Ⅰ超前支護(hù)；

2）①上部弧形導(dǎo)坑開挖；

3）Ⅱ上部初期支護(hù)；

4）②③中部兩側(cè)開挖；

5）Ⅲ、Ⅳ下部兩側(cè)初期支護(hù)；

6）④⑤下部兩側(cè)開挖；

7）Ⅴ、Ⅵ下部兩側(cè)初期支護(hù)；

8）6-1、6-2、6-3上、中、下部核心土開挖；

9）⑦仰拱開挖；

10）Ⅶ、仰拱初期支護(hù)；

11）Ⅷ、仰拱及填充混凝土；

12）Ⅸ、拱墻二次襯砌。

4.3.2 臺階設(shè)置

1）、臺階高度：上臺階高度設(shè)置為4.58m，其中核心土預(yù)留高度約3.0m；中臺階高度2.96m，下臺階高度3.05m。施工時預(yù)留核心土（斜型）。

2）、臺階長度：上、中、下臺階長度為3～5m，中下左右側(cè)臺階錯開2～3m；仰拱循環(huán)開挖長度為2～3m，仰拱襯砌分段長度為4～6m。

3）、安全距離：掌子面距離仰拱不大于35m，掌子面距離襯砌面不大于70m。

4.3.3 開挖施工注意事項

1）隧道施工應(yīng)堅持“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測量”的原則。

2）鎖腳錨桿根據(jù)臺階位置按設(shè)計要求設(shè)置，并與鋼架連接牢固，以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。錨桿均應(yīng)使用砂漿錨桿，嚴(yán)禁采用藥卷錨桿。

3）鋼架之間縱向連接鋼筋應(yīng)及時施作并連接牢固。

4）拱墻腳超挖部分采用噴射混凝土回填。

5）根據(jù)監(jiān)控量測的結(jié)果進(jìn)行分析，確定灌注二次襯砌的時機(jī)及調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

6）采用短臺階法施工，每次開挖進(jìn)尺長度：拱部不超過0.6m（1榀工字鋼架），邊墻及仰拱不超過1.2m（2榀工字鋼架）。

5 結(jié)語

該工程已經(jīng)順利竣工，在隧道開挖過程中，通過監(jiān)測獲得地表下沉和隆起量都較小，說明掘進(jìn)對河底和地表的擾動較小；同時，監(jiān)測的隧道拱頂下沉和水平收斂值較小，均在允許值范圍內(nèi)，且變化小。在隧道施工采用了一系列的防水設(shè)計和施工措施后，隧道防水質(zhì)量較好，說明河水沒有滲漏。因此，該方案的施工既實現(xiàn)了快速有效的目標(biāo)，又取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。