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隧道洞口險要地勢施工

高建

江蘇東南工程咨詢有限公司

行業(yè)曲線

本文結(jié)合福建省南平市延平區(qū)至順昌縣高速公路A4標皂樹隧道工程為背景，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)、地形情況、施工工期要求，闡述了隧道洞口地質(zhì)條件差的情況下所采用的施工方案、工藝等。我們在現(xiàn)場對于河谷、沖溝路段，為了“保護環(huán)境、保護生態(tài)”，遵循“早進晚出，洞門零開挖”原則，應(yīng)避免采用高邊坡等防護形式，減少對隧道洞口原生植被的破壞，避免洞口土石方大面積開采，確保隧道洞口邊、仰坡的穩(wěn)固。本工程是確保施工質(zhì)量、安全的前提下所取得的些許經(jīng)驗，希望能和同行們相互學(xué)習(xí)、互相交流，共同在隧道洞口施工中有所創(chuàng)新。

工程概況

南平延順高速公路皂樹隧道起迄樁號為右洞YK27+495～YK27+914，長419m；左洞ZK27+477～ZK27+918，長441m；左右洞平均長430.00m，屬短隧道。采用分離式雙洞布置，隧道右洞進口處在直線段上，出口處在半徑為2000m的平曲線上，隧道左洞進口處在直線段上，出口處在半徑為1400m的平曲線上；右洞縱坡為0.518%，左洞縱坡為0.624%。皂樹隧道進出口成洞面洞頂最小覆蓋層厚度分別為：左洞進口2.45m、右洞進口2.26m；左洞出口2.26m、右洞出口2.45m。

隧址區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，隧道軸線大致呈南東-北西走向，穿越一狹長梳狀山脈，地形起伏大，地表植被較發(fā)育，覆蓋層較厚。進口處地面高程185～190m，出口處地面高程190～192m，隧道軸線最高點高程274m，相對高差約89m。進口側(cè)山坡自然坡度約38～43°，出口側(cè)山坡自然坡度約33～38°。隧道區(qū)位于當?shù)厍治g基準面之上，無地表水系經(jīng)過，地表水總體較貧乏，隧址區(qū)地下水主要為基巖裂隙水，水量較大。地處福建閩北山區(qū)，春季雨水頻繁，夏季常有暴雨，經(jīng)常引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。皂樹隧道洞口段不良地質(zhì)主要是：邊仰坡陡峭、危巖落石、淺埋偏壓、滑坡堆積體等。本文結(jié)合南平延順A4合同段皂樹隧道右線進口洞口工程施工經(jīng)驗，淺談應(yīng)對洞口復(fù)雜條件下施工工藝。

洞口邊坡及仰坡陡峭

原設(shè)計：皂樹隧道右線進口原設(shè)計洞門樁號 為YK27+495， 成 洞 面 樁 號 為YK27+510，YK27+495～+510段為明洞工程，采用明挖法施工，洞門為端墻式。成洞面開挖要求左側(cè)邊坡開挖高度26m（三級坡），明洞回填后永久邊坡尚有約18m高（二級坡），成洞面及臨時邊坡支護形式為L=5m注漿小導(dǎo)管（間距100*100cm）+鋼筋網(wǎng)片+噴10cm厚C20混凝土，永久支護為M7.5漿砌片石拱形骨架。

現(xiàn)場實際地質(zhì)情況：經(jīng)仔細測量后，該段左側(cè)邊坡地表自然坡度達40°，仰坡自然坡度達36°。開挖里程樁號為YK27+495，現(xiàn)場揭露的地質(zhì)情況：為素填土層+可塑狀坡積粉質(zhì)粘土+全風(fēng)化變粒巖+砂土狀強風(fēng)化變粒巖，左右側(cè)邊坡坡腳有少量滲水以及有大量淤泥需要換填，YK27+503洞頂覆蓋層約1.5m，YK27+510右側(cè)仰坡處于小型滑塌帶且無支護。若按原設(shè)計施工，洞口段會形成很大的開挖面，對原有山體邊仰坡的穩(wěn)定性破壞較大，左側(cè)洞頂噴射砼永久邊坡防護視覺效果差，右側(cè)臨時開挖會波及小型坍塌，可能會產(chǎn)生更大坡面防護。隧道洞口邊仰坡及圍巖自穩(wěn)能力差，這種情況下如何迅速、安全地進洞，防止坍塌，就直接成為隧道進洞工期的關(guān)鍵因素。

變更方案：針對以上存在問題，結(jié)合現(xiàn)場實際，為更好地貫徹“零開挖”和“不破壞就是最好的保護”理念，確定施工方案如下。

圖1　右線進口邊坡防護原設(shè)計圖

圖2　右線進口成洞面原地貌

圖3　洞頂右側(cè)邊坡沖溝

皂樹隧道進口右洞成洞面進行適當?shù)恼{(diào)整，將成洞面樁號由原設(shè)計YK27+510變更為YK27+503。

YK27+503～+510段由原設(shè)計明洞變更為暗洞施工，襯砌型式二襯維持明洞結(jié)構(gòu)不變，初支參照ZDK-1型施工，相應(yīng)的進洞施工輔助措施大管棚從YK27+510～+520段變更為YK27+503～+520段。

大管棚施做后，要求洞頂淺地偏壓段進行必要的回填反壓，回填土應(yīng)采用三合土或灰土，必要時可地表注將或從洞內(nèi)小導(dǎo)管注將加強支護，確保拱頂土體板結(jié)穩(wěn)定。

進洞邊、仰坡臨時支護按原設(shè)計要求進行，因地下豐富，要求拱腳兩側(cè)各增設(shè)2根Φ100mm平孔排水，洞口兩側(cè)做好盲溝引排水。

施工邊坡開挖前應(yīng)做好洞頂截水溝，洞口邊、仰坡防護加固措施實施后方可進行洞口工程施工。

隧道進口開挖應(yīng)采用“短進尺、強支護、早閉合”，洞掘進不超過30m，應(yīng)先完成明洞和洞口段二襯作業(yè)，確保隧道洞口施工安全。

未覆蓋竹林其經(jīng)營成本支出平均為1 132元/667 m2，其中購買肥料250元，農(nóng)藥22元，平常管理用工860元。覆蓋竹林其經(jīng)營成本支出平均為9 110元/667 m2，其中覆蓋物成本為4 223元，約占總成本的46.35%；肥料、農(nóng)藥521元，約占總成本的5.72%；管理用工4 366元，約占總成本的47.93%。由此可見：雷竹林不進行覆蓋，基本沒有收益，如果算上自家挖筍的用工，那可能還要虧本，說明覆蓋是必要的；而對于覆蓋竹林的成本支出，通過我們近幾年減肥增效、科學(xué)覆蓋的培訓(xùn)，生產(chǎn)資料成本有所下降，但管理用工的成本仍接近一半，說明勞動力的投入是影響竹農(nóng)實施規(guī)?；m度經(jīng)營的主要因素之一。

洞頂沖溝以及危巖

原設(shè)計：皂樹隧道右線進口明洞樁號為YK27+495～YK27+510，長度15m，支護類型為Z0。明洞洞頂右側(cè)（行車方向右側(cè)）邊坡無防護措施。

現(xiàn)場實際地質(zhì)情況：隧道右線進口地處山凹，明洞右側(cè)YK27+500-515（行車方向右側(cè)）具體邊坡地質(zhì)條件情況為：

坡積粉質(zhì)粘土，全風(fēng)化變粒巖，砂土-碎塊狀強風(fēng)化變粒巖，巖體極為破碎，呈碎裂狀，松散結(jié)構(gòu)，表層為崩裂土，厚度約30～150cm，巖堆成分以細角礫土為主，結(jié)構(gòu)密實，間距約0.5～1.5m，下雨極易造成山體滑坡，對日后行車構(gòu)成安全隱患。

地表坡面自然陡峭，洞頂53m位置處存在幾處孤石，常年風(fēng)吹日曬擊中列車及線路結(jié)構(gòu)機率增大。

福建閩北山區(qū)位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi)，四季分明，溫暖潮濕，雨量充沛，年降水量多達1544.2mm，4～6月為雨季，11月至次年2月為旱季，7、8月份常見暴雨，年平均蒸發(fā)量在1575.3mm左右。

根據(jù)歷史記錄2010年6月18日因強降雨發(fā)生過618山體滑坡，洞頂形成一條大沖溝。2014年8月19日因強降雨再次發(fā)生819山體滑坡，整個坡面植被被沖毀。

變更方案：在確保施工安全的前提下，針對以上情況，皂樹隧道進口右洞明洞進行加長，具體情況為：YK27+495～YK27+503段采用明洞暗做；YK27+503～YK27+481.5段為明洞加長段，明洞長度為21.5m，支護類型不變。在破土之前結(jié)合地形條件做好截水溝和施工便道的計劃，并且保護好自然綠化，同時減少環(huán)境破壞。按照邊坡破面穩(wěn)定、平整美觀的標準進行開挖，控制好工序銜接，趁雨季來臨之前，加快明洞仰拱施做，盡早完成明洞工程。

淺埋洞口偏壓施工

地表注漿：首先對洞口及地表進行加固。對地表進行注漿加固，使其地表的土體相互嵌接，盡可能的提高土體自撐能力。采用盡可能垂直于地面的方法施打?qū)Ч埽⑶覈栏窨刂茖?dǎo)管長度，以達到拱部開挖線為標準，施打完成后進行注漿。保證對拱部以上的土體起到懸掛牽引作用，使其在開挖后形成整體，增加自身穩(wěn)定能力。

反壓墻施工：套拱施工完成后盡早在受壓側(cè)施作重力式擋土墻，擋墻基底承載力要求不小于0.35MPa，擋墻長寬高尺寸分別為2*5*6m。首先進行擋墻基礎(chǔ)開挖，基坑深度為2m，基底呈反坡構(gòu)造，加強抗傾覆與抗滑移能力。擋墻基礎(chǔ)為一次性澆筑完畢，當強度達到80%后，應(yīng)立即澆筑墻身，以減少溫差，基礎(chǔ)頂面設(shè)置石筍，以增加粘結(jié)力。墻身用定型鋼模施工，每節(jié)墻身高度1.5m，一次立模澆筑成型。

超前長管棚：設(shè)于洞口，環(huán)向間距50cm，均采用節(jié)長3m、6mΦ108*8mm無縫鋼管，用15cn長的連接絲扣進行連接。并且在管內(nèi)用水泥砂漿進行填充密實，以增加鋼管的剛度。施工工序為：施工管棚操作平臺→安裝套拱鋼架→安裝Ф133mm導(dǎo)向管→套拱模板安裝→C25套拱混凝土澆筑→管棚鉆孔→制安Ф108mm鋼管→管棚注漿。只有在長管棚施作完成后才能開始進洞開挖。

洞口段施工總結(jié)

洞口段工程施工以來，我們項目部按照設(shè)計圖紙及技術(shù)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在監(jiān)理工程師參與的情況下首先進行了較為詳細的技術(shù)交底和安全交底，鑒于隧道洞口段施工對于隧道工程的重要性，在施工中嚴把工程質(zhì)量關(guān)，根據(jù)各工序的不同的技術(shù)要求，建立了不同層次的質(zhì)量監(jiān)督體系，是施工中每一道工序都處于可控狀態(tài)。對于偏壓、淺埋的隧道，應(yīng)事先進行地表注漿、大管棚施工以及反壓墻施工。

通過此隧道洞口的施工，使我們項目部總結(jié)出了較為完成的施工方法，使人員和機械得到了很好的磨合，也積累了經(jīng)驗，我們深知洞頂有危巖及崩塌體必須要及時進行處理，加成明洞長度，日后才能保證行車的安全，為以后的施工道路上創(chuàng)造了有利的經(jīng)驗積累條件。

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.13.007