梅沙隧道中導洞開挖施工中的問題及處理方案

曾 莉 賴瑞澄

1 概述

武吉高速B15標梅沙隧道為夾心聯拱四車道高速公路隧道，凈寬10.75 m(單洞)，凈高 5.0 m，計算行車速度為 100 km/h，隧道位于上高縣南港鎮梅沙村，里程樁號為K163+360～K163+572，全長 212 m，最大埋深約50 m，隧道進口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門。梅沙隧道在進口段都屬于Ⅴ級圍巖，其中武寧端Ⅴ級圍巖長20 m(SⅤ25 m)，吉安端Ⅴ級圍巖長6 m(SⅤ11 m)。

2 施工工藝

施工時要結合洞外場地、氣候和相鄰的工程情況全面考慮，妥善安排及早施工，為隧道施工創造條件。在進洞前宜將土石方及其有關工程做完。避免與洞內施工干擾，影響工期，并且一定要保證邊、仰坡的穩定，防止塌方，堵塞通道。

中導洞進洞時采用虛擬洞門，主洞在管棚的保護下施工。在仰坡落至大洞拱頂標高后留平臺，離仰坡坡腳線8 m～10 m，該平臺可作為一個工作平臺，方便制作大管棚及平臺外側土石方落底，然后在中導洞位置上沿路線方向定向掏槽落底。掏槽的寬度為開挖輪廓，寬度每側向兩邊擴大50 m～80 m，以便中導洞兩側的平臺成為一個支擋體，保護仰坡，進洞更安全。

在SⅣ～SⅤ圍巖偏軟地段，挖掘機能開挖地段采用全斷面開挖，留核心土。SⅣ及SⅢ圍巖較好地段采用光面爆破，全斷面法開挖。在開挖工程中，嚴格控制基底標高，在SⅤ坡積層中，開挖線距基底設計標高50 cm～70 cm，SⅣ為30 cm～50 cm，SⅢ為20 cm左右，并在澆筑中隔墻前一次性開挖至設計標高。作為施工中的磨耗層，如直接開挖至設計標高，在排水和施工機械的共同作用下，將會使基底軟化，那么在澆筑中隔墻前就必須進行基底處理。在SⅤ坡積層段每個進尺在0.5 m～1.0 m左右，并打好超前小導管;SⅣ每個進尺在1.0 m～1.5 m左右;SⅢ采用光面爆破，每個進尺在2 m～3 m。由于斷面較小，且出渣量小，運送距離短，洞內工作空間小，直接采用裝載機出渣。

3 實際圍巖情況

中導洞開挖后發現隧道圍巖地質情況與設計不同，推斷由以下部分組成:1)飽水高液限黏土分布于中導洞開挖截面2 m以下位置。無承載力，腳踩下陷、析水。無自穩定能力，開挖后有水平應力向內擠壓支護邊墻。2)塊狀黏土、強全風化頁巖互層:分布于開挖截面2 m以上位置。層理為水平態，巖石連體差，層間無咬合、摩阻及粘結內應力。巖石延層理面自由坍落;開挖機械行駛產生的振動亦會導致左邊墻、拱部處發生坍塌。3)K163+382斷面為灰巖、溶蝕物、孤石互層。巖石間聯系差，極破碎、塊狀、松散，易坍塌。層理面與水平面約15°角，層間夾溶蝕物，開挖后有向內擠壓支護邊墻的水平應力。巖體破碎為地下水提供通道形成高飽水帶。此類巖體受力之后，其應力、應變的關系曲線不成線性關系。變形和破壞容易沿軟弱結構層面、破碎斷層處首先產生應力集中，使巖體內部的結構和應力條件改變，軟弱部位出現應力達到或超過其抗剪強度，產生整體變形和破壞。

4 處理方案

K163+382前方斷面，拱部左上側空洞高約 3.5 m，寬約4.6 m，處理方案如下:1)在中導洞坍方段處理:首先用C20噴射混凝土將空洞斷面進行封閉，噴射厚度10 cm。然后在已支護好的臨時支護凈空內再增設2 m初期支護，采用9.0 m長43輕軌從支護端穿過空洞段，輕軌間距為30 cm，再在輕軌上方鋪設模板封閉空洞后用C20噴射混凝土回填空洞。2)S5型襯砌中導洞臨時支護拱部120°范圍增設φ 25中空注漿錨桿，環向間距40 cm，縱向間距100 cm。錨桿長度在拱頂30°范圍為6 m，其余長度為4 m。3)在邊墻位置靠溶洞一側(左側)增 L型鋼角鋼插板，間距為100 cm。4)S5型襯砌中隔墻基礎底垂直地面采用水泥—水玻璃雙液漿注漿堵水固結基底，漿液配比及注漿工藝參照大管棚注漿設計。注漿管采用φ 108×6 mm鋼花管，花眼直徑8 mm，花眼間距25 cm，地面以下1.0 m不鉆眼，鋼管間距為0.5 m×0.5 m，梅花狀布置，深度25 m，注漿量以實際施工為標準，并在注漿管上設置1.5 m厚鋼筋混凝土承臺。

K163+428中導洞，因圍巖極其破碎，導致隧道坍塌，產生高4.5 m，寬5.6 m，長3.6 m的空洞。處理方案如下:1)在中導洞坍方段處理:首先保留掌子面洞渣，防止因清除洞渣后產生更大的坍塌現象，然后采用水泥漿液將坍方空洞段注漿固結圍巖。在已支護好的臨時支護凈空內再增設2 m初期支護，采用9.0 m長43輕軌從支護端穿過空洞段，輕軌間距為30 cm。2)在邊墻位置增設Ⅰ14工字鋼鋼插板，間距為100 cm。3)S5型襯砌中隔墻基礎底垂直地面采用水泥—水玻璃雙液漿注漿堵水固結基底，漿液配比及注漿工藝參照大管棚注漿設計。注漿管采用φ 108×6 mm鋼花管，花眼直徑8 mm，花眼間距25 cm，地面以下1.0 m不鉆眼，鋼管間距為 0.5 m×0.5 m，梅花狀布置，深度 10 m，注漿量以實際施工為標準，并在注漿管上設置1.5 m厚鋼筋混凝土承臺。

[1] JTG F60-2009，公路隧道施工技術規范[S].

[2] JTG E41-2005，公路工程巖石試驗規程[S].

[3] 王發明.浣溪隧道進口段施工技術[J].山西建筑，2008，34(14):323-324.