策劃本刊編輯部

編者按：隧道工程是高速公路項(xiàng)目中一種較為復(fù)雜的單位工程，因受多方因素干擾，施工難度較大。本期論文專題通過施工案例，介紹了軟弱圍巖隧道坍塌處理、超前管棚支護(hù)施工工藝及不良地質(zhì)處置辦法等，以期為高速公路隧道施工提供有效參考。

淺析軟弱圍巖隧道坍塌處理施工工藝

楊勇

（云南省交通運(yùn)輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局，云南 昆明 650000）

摘 要：本文以云南某隧道為實(shí)際案例，分析了高速公路中軟弱圍巖隧道的坍塌原因，并提出了處理方案，以期為同類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；軟弱圍巖變形；坍塌事故

一、工程概況

云南某隧道工程全長約1791m，屬于單洞隧道形式。開挖至LK3+216處時(shí)，由于圍巖的地貌為全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖及泥巖性狀，又含豐富的地下水，所以被破碎時(shí)出現(xiàn)了漏水和涌水的現(xiàn)象，且流出的水質(zhì)渾濁，與周圍土體摻雜后導(dǎo)致大面積稀泥產(chǎn)生，最終將支撐隧道的鋼桁架壓垮，發(fā)生坍塌，坍塌總量約在510m3左右。在處理該坍塌事件時(shí)，相關(guān)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和項(xiàng)目的實(shí)際情況確定圍巖等級(jí)為V級(jí)，并采用特定的工字鋼架開展初期支護(hù)，選擇C25作為噴射混凝土原料，采用規(guī)格為20cm×20cm的雙層鋼筋網(wǎng)和φ22藥卷錨桿處理。

二、軟弱圍巖處隧道坍塌原因

在軟弱圍巖處開展隧道施工，地質(zhì)地貌、地下水位及施工人員操作水平等因素都會(huì)導(dǎo)致圍巖變形引起坍塌，不利于隧道施工進(jìn)程。只有全面分析原因，并提出針對(duì)性解決措施，才能徹底處理坍塌。

（一）施工因素

施工因素可以從隧道的初始設(shè)計(jì)、施工工藝及項(xiàng)目所處地理位置的自然地貌和水土條件等方面展開分析。首先是設(shè)計(jì)，受監(jiān)測手段較弱等因素的制約，目前技術(shù)人員缺乏在軟弱圍巖處隧道施工的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，易發(fā)生初始內(nèi)容與項(xiàng)目實(shí)際勘測內(nèi)容不符的現(xiàn)象，尤其是支護(hù)方面的設(shè)計(jì)與工程實(shí)際勘察的參數(shù)存在較大出入，進(jìn)一步增加了隧道坍塌的概率，使整個(gè)工程的安全性大打折扣；其次是施工工藝，即通過新奧法在超挖地段使用含碎石、片石的混凝土做填補(bǔ)材料，導(dǎo)致多處縫隙和破洞產(chǎn)生，降低巖土的受力情況及穩(wěn)定性，最終造成坍塌；最后是自然因素的影響，在隧道施工中在所難免，而不同的地質(zhì)地貌也會(huì)給隧道開挖帶來不同程度的坍塌，包括圍巖的穩(wěn)定性等級(jí)和水位的深淺都是坍塌發(fā)生的直接原因，因此所以需要通過合理分析判斷，加強(qiáng)坍塌處理的針對(duì)性。

（二）數(shù)據(jù)模型分析

1.模型建立

該隧道坍塌處圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)且含水量豐富，而坍塌處前方140m內(nèi)因坍塌產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象并不完整。在考慮到該地段隧道縱面方向的深度及統(tǒng)一的圍巖現(xiàn)狀后，特將該地段的坍塌原因通過建立模型的方式，按平面應(yīng)變性質(zhì)展開具體數(shù)值分析。模型的建立首先以隧道為中心，左右兩邊各取50m，將地下水位控制在離隧道95m的深度，按上下邊界的距離建立，并從力學(xué)和滲流兩個(gè)邊界方面組合模型。

力學(xué)邊界：建立模型上邊界，在施加地下水位時(shí)，高度需達(dá)到地表高度范圍內(nèi)的巖體自重應(yīng)力，且能控制住左右兩側(cè)邊界的水平位移，并將洞周設(shè)為靈活邊界，底部設(shè)為固定不流動(dòng)。

滲流邊界：滲流首先從上邊界開始，將孔隙水的壓力值設(shè)為0，其次將左右兩側(cè)和底部的邊界設(shè)為固定形式，而流動(dòng)的排水邊界則在隧道開挖的輪廓部分，具體模型如圖1所示。

圖1 流固耦合模型圖

2.結(jié)果分析

滲流方面，隧道在開挖完畢后圍巖的孔隙水壓力發(fā)生了變化，其具體變化值根據(jù)圍巖變形情況而定。在開挖初期，隨著圍巖的振動(dòng)及變化，孔隙水壓力值呈現(xiàn)下降趨勢，在洞深4m的情況下直接降到低至0.16MPa，并出現(xiàn)了漏斗形狀，使得整個(gè)周圍都下降為低壓力區(qū)，且分布密集。在壓力作用下地下水開始不斷涌現(xiàn)，對(duì)巖體造成破壞，產(chǎn)生不同程度的軟化、泥化及溶蝕等現(xiàn)象，降低了巖體的黏聚力和內(nèi)摩擦角，致使軟弱圍巖的強(qiáng)度一度下降，從而造成坍塌。此外，滲流水的壓力也會(huì)造成巖土變形，因其可將破碎巖體爆出的填料顆粒沖到地面，降低圍巖結(jié)構(gòu)的同時(shí)致使圍巖開裂，最終導(dǎo)致穩(wěn)定性驟減。

三、坍塌處理方案

處理高速公路軟弱圍巖地段隧道坍塌時(shí)，需認(rèn)真分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及坍塌過程。首先要考慮支護(hù)的形式，以此控制現(xiàn)場的圍巖變形，并將變形控制在最小范圍內(nèi)，降低坍塌事故發(fā)生的概率。該項(xiàng)目由于對(duì)初期支護(hù)的強(qiáng)度和支護(hù)要求較高，故以管棚注漿方式作為處理坍塌的重要手段。

（一）固定塌方體

為防止二次坍塌發(fā)生，首先需要固定與封鎖坍塌地段，禁止人員隨便出入，為后續(xù)工作提供安全的作業(yè)環(huán)境；其次是在坍塌地段的表面上噴射15cm的C25混凝土，用型號(hào)為20cm×20cm的φ8鋼筋網(wǎng)支設(shè)，用200cm的砂墊層作為緩沖層，再用厚度超過100cm的C30混凝土護(hù)拱封固；然后處理坍塌地段的坡腳處，用已準(zhǔn)備好的φ42型號(hào)小導(dǎo)管，以斜插的方式釘入坍塌堆積部位，為形成抗滑作用，小導(dǎo)管要直接延伸到隧道底部，每段長度控制在6m，間距為2m×2m，設(shè)置為梅花形；最后以低壓滲透的方式，用水泥制成的單液漿固結(jié)坍塌部位，以達(dá)到穩(wěn)固的效果。此外，需要及時(shí)排出隧道中的地下水，避免坍塌處周圍的其他巖土被浸泡。

（二）加固坍塌周邊

由于塌方具有一定的延伸性，因此不僅要處理坍塌地段，還要加固周邊地段，防止坍塌范圍擴(kuò)大的同時(shí)，為后續(xù)的管棚施工提供穩(wěn)定的地表?xiàng)l件。該工程中，坍塌影響部分在LK3+215-LK3+221段，并通過在原初支內(nèi)側(cè)部位搭建臨時(shí)支撐的鋼拱架，然后在原有鋼桁架的接點(diǎn)處增設(shè)兩根鎖腳錨管，增強(qiáng)原支護(hù)鋼架的支撐力，最后布置鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土加固坍塌影響地段。

（三）坍塌段管棚注漿技術(shù)的應(yīng)用

該工程通過地質(zhì)雷達(dá)形式開展超前探測。根據(jù)探測結(jié)果可知，隧道的坍塌段位于掌子面前方9m處，圍巖性質(zhì)不完整，而9m～14m處存在圍巖破碎現(xiàn)象，直至18m處圍巖狀況才有好轉(zhuǎn)。鑒于此，支護(hù)時(shí)只能適當(dāng)縮短管棚之間的距離，該法在保證施工效果的同時(shí)具備經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，采用直徑108mm、壁厚6mm的管棚，排布間距控制在45cm左右，支護(hù)長度定為20m，并選擇位于管棚前端2.5m處圍巖較為穩(wěn)定和良好的部位作為支設(shè)點(diǎn)，又考慮到坍塌所處位置圍巖不穩(wěn)且地層偏軟，鉆孔時(shí)容易下沉，只能采取外插管棚的形式布置，外插角度控制在5°上下，拱頂設(shè)置為120°為最佳。

由于受限于管棚過長，為保證工程的質(zhì)量和支護(hù)的精準(zhǔn)度，特將管棚導(dǎo)向架法作為管棚施工的技術(shù)導(dǎo)向展開洞內(nèi)施工。在坍塌地段的掌子面周圍擴(kuò)大并開挖具有危險(xiǎn)性，需要采用較為安全的方式，在臨近掌子面4榀鋼架的正下方安裝鋼架作為套拱，然后在套拱上設(shè)置導(dǎo)管，以此形成管棚的導(dǎo)向架，最后通過固定支撐管棚。該項(xiàng)施工中需要注意各套拱之間的距離，呈縱向排布間距為0.6m，用鋼筋連接作坍塌影響段的臨時(shí)鋼支撐。套拱施工也講究順序，需要調(diào)整高度將管棚設(shè)定在合理范圍內(nèi)，再與鋼板和初支鋼架進(jìn)行焊接。為降低原支鋼架的下沉，可以在原支鋼架的接點(diǎn)處設(shè)置錨管，鎖住鋼腳底，增加整體支護(hù)的穩(wěn)定性。

施工時(shí)，管棚的總體長度要計(jì)算導(dǎo)向管的部分，將總長控制在23m左右，再按奇偶數(shù)上下分間距布置臨近的分節(jié)鋼管。奇數(shù)時(shí)將管孔的第一段控制在4m，剩余每節(jié)按6m排設(shè)；偶數(shù)時(shí)將管孔尾的長度控制在4m左右，剩余與奇數(shù)孔布置的間距一樣。此外，坍塌處的圍巖地層松散且不完整，在管棚注漿時(shí)要注意安全，將注漿壓力控制在0.6MPa～2.0MPa。

（四）坍塌治理段處置措施

加固作業(yè)完成后處理坍塌段，在特定區(qū)域內(nèi)按照工序逐步進(jìn)行。根據(jù)該工程特點(diǎn)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人決定采用上、中、下三臺(tái)階法，開挖預(yù)留部分巖土處理坍塌段。開挖前需做好3項(xiàng)工作。

1.用超前小導(dǎo)管做輔助，并按4m的長度進(jìn)行環(huán)向放置，最后與隧道的縱向距離按2.5m相隔開，插入外方20°。

2.設(shè)置拱頂，將其按照130°方向排列，并灌注1：1比例的水泥漿，壓力值處于0.5MPa～1.0MPa屬正常范圍，可以持續(xù)注漿。

3.按照步驟1和步驟2開展循環(huán)作業(yè)，開挖每增加50cm及時(shí)封閉，期間需將測量工作貫穿始終，并做到邊挖邊支，及時(shí)開展仰拱作業(yè)和二襯施工，保證后續(xù)工程施工環(huán)境的安全。

四、坍塌處理效果分析

采用上述技術(shù)處理該工程坍塌后，隧道施工過程中安全、平穩(wěn)地順利通過坍塌地段。在處理過程中通過專業(yè)方式檢測了開挖作業(yè)，以便技術(shù)人員掌握巖體斷面變形程度，就其中一段坍塌洞周圍而言，發(fā)現(xiàn)拱頂沉降和水平收斂變化呈現(xiàn)基本統(tǒng)一的狀態(tài)，但在斷面土體被開挖半個(gè)月以后，拱頂?shù)某两党霈F(xiàn)了明顯變化，沉降速率也降到了設(shè)計(jì)規(guī)定的1mm/d范圍值內(nèi)，25天后基本為0，說明圍巖基本趨于穩(wěn)定，未再出現(xiàn)大幅變形狀況。

由此可知，拱頂沉降和水平收斂都具備一定的參數(shù)要求，設(shè)計(jì)與施工人員要以此為基礎(chǔ)操作項(xiàng)目。該項(xiàng)目的拱頂沉降值和水平收斂值在通過監(jiān)測后滿足隧道規(guī)范的要求，并在處理坍塌段時(shí)發(fā)揮了積極作用，保證了優(yōu)良效果。

五、結(jié)語

高速公路隧道施工中遇軟弱圍巖地段可能會(huì)發(fā)生隧道坍塌問題，不僅會(huì)影響后續(xù)工程的質(zhì)量，還會(huì)威脅到作業(yè)人員的生命安全。本文結(jié)合實(shí)際工程案例，分析了隧道坍塌出現(xiàn)的原因，并給出了相應(yīng)的處理措施，對(duì)行業(yè)具有積極作用。

隧道超前管棚支護(hù)施工工藝及流程要點(diǎn)

劉濤

（河北高速公路集團(tuán)有限公司張涿分公司，河北 保定 075600）

摘 要：本文結(jié)合河北張涿高速公路張家口段煤窯山隧道工程施工實(shí)例，闡述了超前管棚支護(hù)施工工藝流程的設(shè)備安裝、導(dǎo)向鉆進(jìn)擴(kuò)孔、鋼管連接與注漿等重要環(huán)節(jié)，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；超前管棚支護(hù)；施工工藝流程

一、工程背景

河北張涿高速公路張家口段煤窯山隧道工程隧道走向?yàn)闁|北至西南向，與山脊走向相平行，隧道穿越段的地面標(biāo)高介于1052.6m～1254.6m，相對(duì)高差202m，地形險(xiǎn)要起伏大。該隧道工程施工前需要利用超前管棚支護(hù)技術(shù)臨時(shí)支護(hù)開挖土層，支護(hù)工程中選用的鋼筋規(guī)格為Φ108mm，壁厚6mm的熱軋無縫鋼管，尾部是Φ10的加勁箍筋，鋼管環(huán)向間距為40cm，布置數(shù)量為37根，外插角度為1。，管棚注漿選用M30的水泥砂漿，水灰比為1：1。

二、超前管棚支護(hù)施工的作用機(jī)理

超前管棚支護(hù)適用于軟弱、砂礫地層及軟巖、巖堆、破碎帶地段，主要作用包括梁拱效應(yīng)、加固效應(yīng)和環(huán)槽效應(yīng)。隧道開挖前，以掌子面與后方支撐為支點(diǎn)構(gòu)成梁式結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)巖層起到支撐作用，防止圍巖松動(dòng)或者垮塌。施工過程中，在圍巖縫隙注入漿液膠結(jié)松散的巖體，可以改善整體強(qiáng)度。由此可知，超前管棚支護(hù)能夠有效防止塌方事故，避免威脅到施工作業(yè)人員的生命安全。與超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)相比，超前管棚支護(hù)技術(shù)具有施工快捷、易于操作、機(jī)械化配套程度要求低、支護(hù)安全性高等特點(diǎn)。

該技術(shù)的支護(hù)作用機(jī)理為：鋼管與漿液固結(jié)體構(gòu)為整體，當(dāng)鋼管穿入圍巖土層后，發(fā)揮鋼管的骨架和格柵的作用。同時(shí)，漿液由鋼花管孔眼流出，與鋼管周邊土層膠結(jié)構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)固的整體，改善周邊土層力學(xué)性能，提升強(qiáng)度與剛度，為隧道開挖做好鋪墊。

三、超前管棚支護(hù)施工工藝流程

該公路隧道工程超前管棚支護(hù)施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 超前管棚支護(hù)施工工藝流程圖

（一）準(zhǔn)備工作

進(jìn)入施工現(xiàn)場后，工程技術(shù)人員首先需要勘驗(yàn)地下管線與地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確定排水管道、電纜及光纜等管線的準(zhǔn)確位置，排查地下土層結(jié)構(gòu)中的障礙物，如果支護(hù)施工與地下管線的走向發(fā)生沖突，應(yīng)立即調(diào)整施工方案。如遇地下土層含有大量卵石，需要在鋼管夯入頭安裝切削頭，以防止鋼管頭變形。同時(shí)，為保護(hù)地下管線安全，不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)選用不同的鉆頭與回護(hù)器。在暗洞口邊仰坡穩(wěn)固后，開始進(jìn)入套拱開挖作業(yè)工序，施工時(shí)切坡不可隨意選擇，應(yīng)在管棚施工作業(yè)結(jié)束后開始擴(kuò)挖。套拱固定端選用C25混凝土，拱內(nèi)設(shè)置兩榀18工字鋼，并將Φ16的固定鋼筋與Φ150的孔口管焊接組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。在制作鋼管時(shí)，為了便于鋼管鉆進(jìn)，鋼管的管口應(yīng)設(shè)計(jì)成錐形，同時(shí)利用長度為15cm的絲扣連接。此外，為避免漿液倒流，應(yīng)在每一根鋼管的尾部設(shè)置2cm厚的鋼板為止?jié){板。當(dāng)止?jié){板與鋼管組成整體結(jié)構(gòu)后，再鉆出Φ20的螺紋形注漿孔洞。

（二）設(shè)備調(diào)試與安裝

公路隧道超前管棚支護(hù)施工使用的機(jī)械設(shè)備包括管棚鉆機(jī)、空壓機(jī)、挖掘機(jī)等，具體如表1所示。

表1 機(jī)械設(shè)備一覽表

表1 機(jī)械設(shè)備一覽表

機(jī)械設(shè)備應(yīng)在施工前就位。設(shè)備管理人員應(yīng)及時(shí)檢查調(diào)試機(jī)械設(shè)備，動(dòng)力性能不達(dá)標(biāo)時(shí)應(yīng)立即更換。在夯管錘施工時(shí)，鋼管導(dǎo)軌與夯管錘底座應(yīng)保證牢固性，在安裝過程中需要經(jīng)常檢查校對(duì)安裝位置。鋼管導(dǎo)軌應(yīng)盡量選擇工字型鋼或者重型槽鋼，如鋼管直徑超過210mm則需加設(shè)一根工字鋼軌。在安裝管棚鉆機(jī)時(shí)，首先需要校驗(yàn)鉆機(jī)探棒的精準(zhǔn)度，確定鉆機(jī)的準(zhǔn)確位置、方向與角度。為防止鉆機(jī)在啟動(dòng)后發(fā)生位移，應(yīng)提前固定好鉆機(jī)底座。在調(diào)試鉆機(jī)時(shí)通常先放置一個(gè)仰角，角度取決于管棚的長度、鋼管壁厚及地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。

（三）鉆孔與擴(kuò)孔

進(jìn)入鉆孔工序后，施工人員首先根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙要求，按設(shè)計(jì)角度為1°的外插角，將鉆桿與套管同步鉆入到圍巖當(dāng)中，直至設(shè)計(jì)深度。為保護(hù)鉆孔的完整性，鉆進(jìn)施工時(shí)套管與鉆具需要同時(shí)跟進(jìn)，避免出現(xiàn)塌孔事故。為方便孔內(nèi)注漿操作，需要設(shè)置臨時(shí)護(hù)孔。由于超前管棚支護(hù)施工對(duì)鉆孔的位置及精度要求較高，因此每處鉆孔的開孔處孔眼應(yīng)當(dāng)與終孔處孔眼保持在同一個(gè)周界面上，可以有效防止管棚施工偏差。鉆孔工序結(jié)束后，應(yīng)利用注水方式清洗套管內(nèi)的鉆孔，然后取出鉆桿，保留套管繼續(xù)保護(hù)鉆孔。

需要注意的是，不同的地質(zhì)條件對(duì)泥漿的流速具有不同要求。因此，為了便于成孔，技術(shù)人員應(yīng)做好技術(shù)交底工作，在施工過程中應(yīng)結(jié)合前期的地質(zhì)情況，隨時(shí)調(diào)控泥漿流速。此外，為增強(qiáng)泥漿的潤滑效果，可以在泥漿當(dāng)中添加增黏劑或潤滑劑，降低鉆孔過程中產(chǎn)生的摩擦阻力，延長鉆機(jī)的使用壽命。為便于鋼管穿進(jìn)操作，當(dāng)鉆孔成型以后，可以根據(jù)鋼管直徑大小開展原鉆孔擴(kuò)孔作業(yè)，其中回?cái)U(kuò)頭直徑是鋼管直徑的1.3倍。

（四）鋼管連接與鋼管棚頂進(jìn)

當(dāng)管棚鉆機(jī)就位后，可以采取直接推進(jìn)的方法對(duì)第一節(jié)鋼管施加推力。在開孔階段可以低壓低速推進(jìn)，當(dāng)?shù)谝还?jié)鋼管進(jìn)入巖層1m左右的距離后逐漸提升壓力，并保持正常的轉(zhuǎn)速。由于管棚施工對(duì)鋼管的走向與行進(jìn)精度要求較高，因此在鉆進(jìn)施工時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)利用儀器檢測鋼管的行進(jìn)位置。為避免鋼管出現(xiàn)較大的位移偏差，在鉆進(jìn)施工時(shí)可以利用三角架固定鋼管，使其在巖層中始終沿設(shè)計(jì)軌跡行進(jìn)。

鋼管連接主要包括絲扣連接和電焊連接，如果采用夯管錘夯擊鋼管的方法，在連接鋼管時(shí)應(yīng)選用電焊連接法，且在處理鋼管焊縫時(shí)需利用綁扎線緊固。如果采用水平鉆機(jī)推進(jìn)鋼管的方法，應(yīng)當(dāng)選用絲扣連接法。當(dāng)管棚頂進(jìn)施工結(jié)束后，施工人員應(yīng)利用小木楔或者墊塊楔緊鋼管與圍巖壁，然后利用防水膠泥或錨固劑填充鋼管與圍巖壁的縫隙，確保管棚與圍巖壁組成一個(gè)堅(jiān)固的整體架構(gòu)。

（五）注漿

在注漿施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照正確的順序注漿。根據(jù)設(shè)計(jì)，主要由兩側(cè)低位孔向中間高位孔注入漿液，并保證無水孔在前、有水孔在后，在注入量超過80%時(shí)停止。當(dāng)全部鉆孔的注漿量滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)檢查注漿孔是否漏漿。如果相鄰鉆孔發(fā)生串漿現(xiàn)象，可利用木楔、快速硬化水泥砂漿或者錨固劑封堵，直至現(xiàn)象消失。如果注漿壓力驟然升高，施工人員應(yīng)立即關(guān)閉注漿設(shè)備，檢查注漿管及鉆孔的完好性。

注漿工藝首先向開挖面與鉆孔管周圍巖層表面噴射厚度為10cm的C25混凝土，以封堵巖層表面的縫隙。然后將帶有注漿管的鋼板與管棚鋼管焊接在一起，并通過高壓注漿泵向鋼管內(nèi)部注漿，在高壓作用下填滿孔壁縫隙，固結(jié)巖土層。為保證注漿效果與巖土層強(qiáng)度，注漿時(shí)可以將鉆孔標(biāo)記為單雙號(hào)孔，在單號(hào)孔注漿固結(jié)時(shí)間超過24小時(shí)后，再向雙號(hào)孔注漿。

四、結(jié)語

從公路隧道超前管棚支護(hù)施工實(shí)例中可知，管棚頂進(jìn)巖層精確度是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，因此，為提高管棚頂進(jìn)精度，施工單位應(yīng)從三方面考慮。

在鉆孔施工時(shí)，隨時(shí)檢查孔眼的行進(jìn)方向與仰角的角度，降低誤差值，鉆孔結(jié)束后務(wù)必清理雜質(zhì)。

嚴(yán)控鉆孔的平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象或者立體交叉的情況。

鉆孔斜度出現(xiàn)較大誤差時(shí)應(yīng)及時(shí)封孔，并在原鉆孔位置重新施鉆。

瑞孟高速公路班母隧道施工工藝與監(jiān)控量測

雷云

（云南交發(fā)項(xiàng)目管理有限公司，云南 昆明 650100）

摘 要：云南瑞孟高速公路班母隧道圍巖為IV、V級(jí)，穩(wěn)定性較差。本文通過研究隧道施工方法，建議隧道洞口段可以采用管棚超前支護(hù)法，暗挖洞身可以采用環(huán)形開挖留核心土法或臺(tái)階法，并闡述了施工過程中的注意事項(xiàng)，同時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幹貌涣嫉刭|(zhì)。同時(shí)，利用隧道監(jiān)控量測和超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，為工程建設(shè)提供了科學(xué)合理的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；施工工藝；監(jiān)控量測

一、工程概況

云南班母隧道位于瑞孟高速公路的I6K493+245m處，為分離式特長隧道，左右線最小凈距為17m。右線隧道樁號(hào)I6K493+245～I(xiàn)6K497+524，長4279m；隧道為上坡隧道，縱坡坡度為1.85%，最大埋深約382m。左線隧道樁號(hào)I6ZK493+253～I(xiàn)6ZK497+588，長4335m；左線隧道進(jìn)口位于半徑1350m圓曲線上，洞身位于直線上，出口位于半徑1300m圓曲線上；隧道為上坡隧道，縱坡坡度為1.85%/0.55%，最大埋深約378m。

二、施工工藝

根據(jù)隧道所處環(huán)境條件，隧道主洞可以采用單心圓曲邊墻結(jié)構(gòu)。隧道施工的順序：測量放線→隧道洞門開挖→隧道洞身開挖→初期支護(hù)→仰拱、填充及隧道路面基層→隧道邊墻基礎(chǔ)→防水層施工→二次襯砌混凝土施工→溝槽施工→隧道瀝青層施工→隧道內(nèi)裝飾→設(shè)備安裝工程施工。

（一）明洞施工

明洞開挖施工工序：測量放線→明洞開挖→仰拱襯砌→襯砌臺(tái)車就位→綁扎鋼筋→澆注混凝土。明洞采用拱墻整體灌筑，回填兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，回填土高差不得大于500mm，拱背每層回填厚度不得大于300mm；在拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且由人工夯填至拱頂1m前，不得采用機(jī)械回填。

（二）洞口段施工

洞口段開挖時(shí)應(yīng)采用逐級(jí)防護(hù)，邊坡、仰坡的防護(hù)與明洞開挖同時(shí)進(jìn)行。為保證邊坡穩(wěn)定，開挖時(shí)應(yīng)減少邊坡暴露時(shí)間。首先挖一個(gè)隧道洞口，完成后再開挖另一個(gè)隧道洞口，隧道洞口邊坡、仰坡的防護(hù)可以采取臨時(shí)噴錨防護(hù)和網(wǎng)格植草等措施。

對(duì)于淺埋地層，可以采用管棚超前支護(hù)技術(shù)防護(hù)，施工工序：洞外截水溝→邊仰坡開挖防護(hù)→管棚超前支護(hù)→開挖暗洞→明洞襯砌和洞門結(jié)構(gòu)施工。

洞口段二次襯砌應(yīng)及時(shí)展開，可以采用模板臺(tái)車施工，距離掌子面距離不得超過50m。

（三）洞身施工

對(duì)于隧道洞口段及V級(jí)圍巖段，采用環(huán)形開挖留核心土法或三臺(tái)階法，土質(zhì)地段可以采用加臨時(shí)仰拱法提前使初支封閉成環(huán)，緊急停車帶采用CD法施工；隧道洞身IV級(jí)圍巖采用臺(tái)階法開挖，緊急停車帶采用CD法施工；對(duì)于IV級(jí)以下圍巖段可采用全斷面或臺(tái)階法開挖施工，一般不采用超前支護(hù)措施。

當(dāng)采用短臺(tái)階預(yù)留核心土施工時(shí)，初期支護(hù)及時(shí)落底封閉成環(huán)，確保初期支護(hù)的承載能力。用上下臺(tái)階方法施工的地段，應(yīng)注意控制臺(tái)階長度，注意上半斷面及拱腳基礎(chǔ)鎖腳錨管的施工質(zhì)量。

（四）隧道施工通風(fēng)

隧道施工通風(fēng)根據(jù)長隧道單口獨(dú)頭掘進(jìn)通風(fēng)經(jīng)驗(yàn)，擬采用單根直徑130cm～180cm密封通風(fēng)管每1000m設(shè)一加壓站分級(jí)加壓送入新鮮空氣，必要時(shí)應(yīng)考慮壓入與吸出式組合通風(fēng)排出煙塵滿足洞內(nèi)施工人員工作要求。隧道通風(fēng)主要目的是降低施工粉塵、有害氣體濃度和隧道內(nèi)的溫度，一般隧道施工作業(yè)溫度小于30℃。

（五）隧道排水

順坡施工時(shí)以自然排水為主，可以在隧道中部設(shè)置排水溝，不要讓水漫流。反坡施工時(shí)，為防止隧道掌子面突然涌水應(yīng)配置排水設(shè)施，可以沿反坡每間隔500m設(shè)置集水井、排水泵站，完成分級(jí)排水。

三、特殊地段及不良地質(zhì)處置注意事項(xiàng)

（一）洞口厚層坡殘積物

隧道洞口存在的坡殘積物厚度較大時(shí)，設(shè)計(jì)中擬考慮采用地表注漿加固措施，同時(shí)采用結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的支護(hù)措施。

隧道洞口段地質(zhì)條件較差，多為Ⅴ級(jí)圍巖，加之洞口段埋深較小，洞口段施工難度較大。設(shè)計(jì)采取超前長管棚注漿預(yù)加固，采用三臺(tái)階預(yù)留核心土法開挖和鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)形式保證施工安全和結(jié)構(gòu)安全。應(yīng)確保洞口結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)位于弱-微風(fēng)化基巖中，保證基底承載力滿足要求。初期支護(hù)應(yīng)盡快封閉成環(huán)，及早形成承載體系，避免因工藝不當(dāng)導(dǎo)致地面沉降、二次襯砌開裂及拱腳錯(cuò)位。

（二）突涌水段處置

對(duì)于包括斷層破碎帶段和節(jié)理裂隙密集帶的突涌水段，需要加強(qiáng)施工中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，查明掌子面前方地質(zhì)條件及賦水情況，包括含水層的賦水量，是否含泥等，采取“宜堵不宜疏”的原則，采用前進(jìn)式全斷面注漿，在接近預(yù)報(bào)存在涌突水的段落，采取掌子面預(yù)注漿的措施加固圍巖體，封堵裂隙。

（三）淺埋段處置

隧道洞口淺埋和洞身淺埋段可考慮地表注漿加固地層方案。視圍巖變形情況，施工開挖宜采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法或預(yù)留核心土法；若變形過大，可以考慮采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。開挖時(shí)應(yīng)遵循“弱爆破、短進(jìn)尺”原則，二次襯砌與仰拱施做應(yīng)緊跟開挖面開展。施工時(shí)可以根據(jù)監(jiān)控量測的結(jié)果適當(dāng)加強(qiáng)初期支護(hù)和二次襯砌。

（四）巖溶、溶洞處置

當(dāng)隧道所處地質(zhì)條件為灰?guī)r，巖溶不良地質(zhì)發(fā)育較充分時(shí)，擬采用巖溶和溶洞兩種措施處置。

1.巖溶水處置措施

根據(jù)巖溶發(fā)育的實(shí)際情況采取合理的措施。一般對(duì)于水量較小的巖溶可以采用暗溝排水、管道排水、泄水洞排水；對(duì)于水量較大的溶洞應(yīng)采取涵洞、明洞排水，也可以采用橋梁跨越溶洞。

2.巖溶洞穴處置措施

（1）以橋梁方式跨越大型有水溶洞。

（2）隧道底板以下部分通過回填封閉，隧道頂板以上部分通過噴錨支護(hù)、設(shè)置護(hù)拱及回填干砌片石防護(hù)，此法適用于停止發(fā)育的中小型無水溶洞。

（3）支頂加固。對(duì)于隧道底板有一定距離的溶洞，可以采取支承墻或支承柱加固溶洞頂板，也可以采取加強(qiáng)隧道襯砌的方式通過。

（4）樁基通過。對(duì)于溶洞較深或溶洞底部堆積物較厚的情況，可以設(shè)置樁基礎(chǔ)通過溶洞

四、隧道施工超前預(yù)報(bào)

（一）隧道監(jiān)控量測

現(xiàn)場監(jiān)控量測在隧道施工過程中具有重要作用。通過施工監(jiān)控量測結(jié)果，掌握隧道圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定情況，反饋指導(dǎo)隧道施工的日常管理，確保隧道的施工安全。隧道開挖后需要觀察洞內(nèi)外隧道斷面和周邊位移的收斂，以及淺埋段地表下沉量測等，確保及時(shí)掌握隧道安全動(dòng)態(tài)施工的資料。

（二）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

隧道施工前應(yīng)通過超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報(bào)開挖面前方不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模和性質(zhì)，避免突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，為優(yōu)化、完善設(shè)計(jì)，制定科學(xué)、合理的施工方法提供地質(zhì)信息依據(jù)。

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)指導(dǎo)思想是以工程地質(zhì)綜合分析為核心、直接探測與間接探測相結(jié)合、現(xiàn)場量測與室內(nèi)分析相結(jié)合，由初步探測到詳細(xì)探測，必要時(shí)采用超前鉆孔驗(yàn)證，超前預(yù)報(bào)不良地質(zhì)體的規(guī)模和位置指導(dǎo)施工，達(dá)到提高隧道施工安全水平及降低工程造價(jià)的目的。為充分了解圍巖情況、支撐構(gòu)件效果及反饋設(shè)計(jì)，需要根據(jù)不同地質(zhì)情況，有目的、有針對(duì)性地開展隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。通過利用TSP、地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔等方式完成長、中、短距離預(yù)報(bào)，并相互印證。