王懿杰

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司龍巖管理分公司，龍巖 364000）

福建高速公路山嶺隧道建設(shè)環(huán)境復(fù)雜， 地質(zhì)條件為主要影響因素，常遇到淺埋、偏壓、巖溶發(fā)育等不良地質(zhì)條件。伴隨行業(yè)技術(shù)水平的逐步提高，在單一的不良地質(zhì)環(huán)境中已經(jīng)形成較好的解決方式， 但在多種不良地質(zhì)的情況下，隧道施工技術(shù)仍表現(xiàn)出不適用的問題。鑒于小凈距淺埋偏壓隧道的特殊性， 筆者認(rèn)為有必要探討相適應(yīng)的施工方法。

1 工程概況

海西高速公路古武線永定至上杭段A2標(biāo)段松樹坪隧道為分離式結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計時速80 km/h。 現(xiàn)場施工環(huán)境苛刻，含小凈距、淺埋、偏壓等多種不良條件，不利于施工作業(yè)。左線、右線明洞分別為27 m、15 m，暗洞口縱向間距52 m，具體情況見圖1。山體伴有明顯傾斜現(xiàn)象，最大高差23.04 m，可見洞口段存在極明顯的偏壓現(xiàn)象，具體情況見圖2。 左右線隧道洞口段開挖邊線距離8.31 m，開挖寬16.2 m、高11.65 m。

圖1 隧道洞口平面圖(m)

圖2 洞口橫斷面(m)

2 施工方案

鑒于小凈距淺埋偏壓隧道地質(zhì)環(huán)境的特殊性， 需選擇與施工條件相適應(yīng)的施工方法， 現(xiàn)階段的可選方式主要有如下3種.

（1）CD法：既中隔壁法，主要適用于地層較差和不穩(wěn)定巖體、且地面沉降要求嚴(yán)格的地下工程。呈塊狀但裂隙填充物少的硬質(zhì)Ⅳ級圍巖，不適合采用中隔壁法，這類圍巖一般采用弱爆破效果差， 采用常規(guī)爆破則破壞臨時支護(hù)，中隔壁無法失去作用，反而形成施工安全隱患。 該法要求考慮時空效應(yīng)，每一步開挖必須快速施工，及時步步成環(huán)，采用噴射砼封閉，消除由于工作面應(yīng)力松弛而增大沉降值的現(xiàn)象。

（2）臺階分部法：此法的優(yōu)勢在于開挖分部少，現(xiàn)場作業(yè)條件良好，可配置大型機(jī)械設(shè)備以便高效出渣；不足之處在于上臺階開挖高度大，包含大量的支護(hù)作業(yè)，難以做到及時封閉成環(huán)，有較明顯的安全隱患。

（3）三臺階法：此法的優(yōu)勢在于頂部開挖面積小，可在短時間內(nèi)完成初期支護(hù)作業(yè)，施工現(xiàn)場較安全；不足之處在于開挖工序多，存在較明顯的擾動現(xiàn)象，導(dǎo)致拱腳失穩(wěn)，且出渣效率偏低。

結(jié)合該隧道實際施工條件， 洞口段以三臺階開挖法較為合適，能保障施工安全，伴隨施工作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，進(jìn)洞40 m后則轉(zhuǎn)變?yōu)榕_階分部法， 期間加強(qiáng)監(jiān)控量測和地質(zhì)預(yù)報，及時評價現(xiàn)場施工情況。

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1 破口進(jìn)洞施工方案

3.1.1 左線隧道洞口加固措施

本工程中， 左線隧道洞口表現(xiàn)出極為明顯的偏壓現(xiàn)象，為保證施工作業(yè)的安全性，進(jìn)洞前應(yīng)采取邊仰坡噴錨支護(hù)措施（錨桿L=4 m、每1.2 m長/寬布設(shè)一根錨桿，選擇C20混凝土， 經(jīng)過噴射施工后形成厚度約10 cm的結(jié)構(gòu)層），并設(shè)置超前小導(dǎo)管（φ42、L=3.5 m、間隔每40 cm一根），完成注漿作業(yè)。 明洞左側(cè)施工中，設(shè)抗偏壓擋墻，并反壓回填混凝土。做好進(jìn)洞前的全面防護(hù)，于暗洞口處設(shè)置套拱，尺寸要求為長12 m、厚50 cm。

3.1.2 右線隧道洞口加固措施

加強(qiáng)洞口邊仰坡的防護(hù)，于該處采取噴錨支護(hù)措施，并分別在拱部左側(cè)90°、右側(cè)55°設(shè)超前小導(dǎo)管（φ42、L=4 m、間隔每40 cm一根），采取雙排布設(shè)的形式，并完成注漿作業(yè)。 暗洞口的防護(hù)選擇的是2榀I22工字鋼套拱，通過焊接手段使其與小導(dǎo)管端部穩(wěn)定連接， 從而構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)。拱部覆蓋層偏薄，必須在完成洞口加固作業(yè)后才可正式破口。 需注意的是，破口第1環(huán)時需要注重對拱部巖體的防護(hù)，因而周邊眼鉆孔后不裝藥。

3.2 偏壓小凈距段施工

本隧道工程的洞口段偏壓嚴(yán)重， 在此條件下明顯增加了洞口加固工作量，右線隧道先開挖進(jìn)洞，將實際施工進(jìn)度與左線暗洞口對比分析， 超過30 m且同時滿足支護(hù)穩(wěn)定的要求后方可安排人員組織左隧的施工作業(yè)。 開挖作業(yè)按照"短進(jìn)尺、弱爆破"的理念完成，循環(huán)進(jìn)尺設(shè)為50 cm。 分塊開挖過程中要在最短的時間內(nèi)封閉成環(huán)，做好施工現(xiàn)場的監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析實際情況，靈活調(diào)整分塊開挖縱向間距。 監(jiān)測斷面分別設(shè)置在洞口段地表和洞內(nèi)，按照4 m的間距依次布設(shè)，采取每天監(jiān)測2次的方式，若現(xiàn)場各結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，則變更為每日1次。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 開挖

根據(jù)隧道拱部的施工條件，開挖循環(huán)進(jìn)尺設(shè)為50 cm，按照50 cm的間距依次布設(shè)適量的周邊眼，使用巖石乳化炸藥，通過電雷管起爆。①步開挖過程中必須預(yù)留核心土；②步開挖遵循的是持續(xù)性原則，即一次開挖到位，期間加強(qiáng)對各項工作參數(shù)的控制，具體要求見表1。開挖結(jié)合了多種方法，左線63 m和右線43 m統(tǒng)一選擇的是三臺階法（圖3）， 后續(xù)遇到Ⅳ級圍巖則在原基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變?yōu)榕_階分部法。偏壓小凈距段施工過程中，①步開挖10 m后進(jìn)入中臺階開挖環(huán)節(jié)，經(jīng)過12 m開挖作業(yè)若質(zhì)量達(dá)標(biāo)，則組織下臺階開挖作業(yè)，及時觀測現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，根據(jù)所得結(jié)果調(diào)整臺階長度。 左右隧道分別設(shè)置有掌子面，檢測兩者所形成的縱向間距，超過30 m則優(yōu)先選擇光面爆破方式。 開挖進(jìn)洞達(dá)到6 m后通過現(xiàn)場監(jiān)測可以得知拱部左側(cè)伴有明顯的夾泥地層，于該處加密支護(hù)，并針對拱背處采取徑向注漿措施，全程并未發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，初期支護(hù)與圍巖無任何異常。

表1 隧道洞口段開挖參數(shù)

圖3 三臺階法開挖示意圖

4.2 洞身開挖施工

左右暗洞洞身的布設(shè)特點(diǎn)在于兩者進(jìn)洞里程錯開量達(dá)到25 m，經(jīng)分析后選擇先行開挖左洞的方式，最初的25 m采取側(cè)導(dǎo)洞法，后續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷屡_階法。 大管棚及孔口鋼套管分別采用φ108 mm×6 mm與φ127 mm×4 mm的熱軋無縫鋼管，大管棚平均長度為30.5 m(其中入土長度25 m)，雙洞共兩環(huán)，環(huán)向間距50 cm，每環(huán)32根，按有孔和無孔交替布置。右洞進(jìn)口淺埋偏壓段選擇的是側(cè)導(dǎo)洞法，加固中間巖柱， 先對中夾巖柱部分進(jìn)行小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)， 待注漿達(dá)到強(qiáng)度后， 再開挖和對導(dǎo)洞初噴一層混凝土，然后對中夾巖施加預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿一端通過鋼墊板鎖緊，另一端錨固在巖體內(nèi)，后施加預(yù)應(yīng)力，并鎖定，最后注漿， 中夾巖加固長度以中夾巖兩側(cè)圍巖類別較低一側(cè)的圍巖長度為控制設(shè)計。 對于小凈距隧道先行修建隧道初期支護(hù)的及時跟進(jìn)對改善隧道的變形和受力條件極為有利，使后行修建隧道對中巖墻的影響明顯降低，位移顯著降低，塑性區(qū)范圍減小，能有效地保證巖墻的穩(wěn)定。 于該處設(shè)置中空注漿錨桿，再組織上、下斷面的開挖作業(yè)，期間及時采取支護(hù)措施。洞身開挖易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，每循環(huán)進(jìn)尺1.0 m便要組織一次鋼拱架支護(hù)作業(yè)。

5 監(jiān)控量測分析

以施工時間節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)，提前1個月在現(xiàn)場設(shè)地表沉降監(jiān)測點(diǎn)， 在安裝工字鋼時要同時完成拱頂沉降和水平收斂測點(diǎn)的布設(shè)，在尚未噴射混凝土前便組織一次測量，將所得結(jié)果作為初始值。整理監(jiān)控量測結(jié)果，以此為依據(jù)分析圍巖偏壓情況，視實際情況合理調(diào)整工藝方法。

5.1 拱頂沉降

各段拱頂?shù)某两荡嬖诓町悾?最大為YK33+756處，達(dá)到17 mm，后續(xù)在開挖進(jìn)尺逐步增加的條件下，拱頂覆蓋層厚度隨之加大，從而表現(xiàn)出拱頂沉降下降的變化趨勢；總體上， 拱部開挖后15 d存在較明顯的拱頂沉降變形現(xiàn)象，但都處于許可范圍內(nèi)。

5.2 地表沉降

拱部開挖前后10 d是地表沉降的集中發(fā)生時間段，中臺階和下臺階的穩(wěn)定性較好，僅存在微弱的地表沉降。根據(jù)監(jiān)測橫斷面信息得知，各部分地表沉降中，以偏壓地形覆蓋層薄的區(qū)域較為明顯，最大值為-38.5 mm（圖4）。

圖4 地表沉降曲線圖

5.3 水平收斂及位移

所得結(jié)果表明，最大水平收斂為10.2 mm；位移現(xiàn)象主要發(fā)生于拱部覆蓋層對應(yīng)偏壓側(cè)的側(cè)墻處，各處均存在差異，最大為6 mm；由于應(yīng)用了抗偏壓措施，因此可有效減小隧道偏壓的不良影響，雖然存在水平位移但相對較小，位移均值都可控制在6 mm以內(nèi)。

6 結(jié)論

本工程為典型的小凈距淺埋偏壓隧道，施工難度較大，本文對施工技術(shù)要點(diǎn)展開分析，現(xiàn)就本次研究作如下總結(jié)：

（1）通過小導(dǎo)管注漿、擋墻、反壓回填混凝土相結(jié)合的方式可營造安全施工環(huán)境，淺埋偏壓隧道施工難度大的問題得到有效解決。

（2）洞口段施工作業(yè)選擇的是三臺階法，加強(qiáng)對爆破的控制，確保隧道間中巖柱的穩(wěn)定性，此外洞口段初期支護(hù)穩(wěn)定可靠，從實際監(jiān)測結(jié)果來看，各項指標(biāo)都處于可控狀態(tài)。

（3）Ⅳ級圍巖施工條件苛刻，于洞外反壓回填混凝土，與此同時在洞內(nèi)開挖過程中加強(qiáng)初期支護(hù)，此過程并無明顯偏壓現(xiàn)象。 在多種途徑相結(jié)合的施工方案下，隧道開挖安全可靠，實際質(zhì)量滿足預(yù)期要求。