云中山隧道工程施工技術探討

趙國鋒

在當前隧道工程施工地質條件日趨復雜的背景下，施工技術也日趨完善，有很多技術難題有待攻克，在本隧道工程中，針對特殊地質條件，分析其地質條件并尋找適合此條件的施工技術，提煉其技術特點和要點，工程取得了較好的效果。

1 隧道概況及主要工程量

本隧道工程隧址區位于山西省中北部地區的忻州境內，為山嶺土隧道，該區為云中山隆起區，山體高程 1 000m～1 900m，路線通過出最大高程位于云中山花崗巖體上，山頂高 1 835.5m。由于受河流及其他內外因素的影響，該區內地形完整性差，溝壑發育，多呈“V”字形溝谷，相對高差 100m～300m。區內出露巖性主要為不同期的侵入巖，太古界、元古界各種變質巖及第四紀各種成因的松散堆積物，后者主要分布于溝谷及局部寬緩山脊上。隧道出口位于干枯河灘上。

隧道通過主要地層有:隧道出口及洞身溝谷內為沖、洪積卵石、塊石及碎石土;在部分山坡及坡腳地段為殘坡積物;其余地段基巖裸露，為全強風化的灰紅～灰白色花崗巖。

隧址區內的地表水系，主要分布于擬建隧道溝谷內，河水清澈，水量受大氣降水的影響，呈季節性變化，大氣降水為其主要補給來源。地下水主要賦存于花崗巖裂隙中，因受巖性風化、構造與地形條件控制，各含水層成補給、徑流、排泄系統，相互間水力聯系甚弱，無統一的地下水面，以泉水的方式分散排泄。

忻保高速公路 TS(L9)合同段云中山隧道，左線長 2.540 km，右線長 2.530 km。主要工程量:開挖 437 568m3;C25噴射混凝土12 996m3;錨桿 191 134m;鋼拱架和格柵拱架 867 297 t，襯砌混凝土 46 860m3;片石仰拱混凝土回填 2 817m3;襯砌鋼筋 341 603 t。

2 云中山隧道施工重點和難點及其對策

本隧道工程中的施工難點為隧道內的 V級偏壓帶施工及防滲漏、防坍塌。

2.1 隧道洞口段淺埋、淺埋偏壓圍巖段技術措施

1)施工原則:早預報、管超前、短進尺、弱爆破、強支護、緊封閉、勤量測，步步為營，以防為主，穩步前進。

2)加強超前預報工作:開挖前切實掌握軟弱破碎帶及偏壓段圍巖的情況，包括寬度、填充物及地下水等地質特性，以便采取相應措施。

3)施工方法:出口淺埋段均為 V級圍巖，隧道跨度大，埋深淺，巖層風化嚴重，裂隙發育，穩定性差，開挖中極易坍塌，甚至冒頂。針對這種軟弱及偏壓圍巖可能發生大變形的情形，采用了增大預留變形量和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和Ⅰ型鋼拱架復合式襯砌手段，采用分部開挖方法，初期支護及時封閉，噴射混凝土分2次 ～3次施工，加強監控量測，利用反饋信息指導施工(見表 1)。

表1 云中山隧道復合襯砌支護斷面分布及開挖方法表

4)通過軟弱破碎帶及偏壓段富水段時，先治水，采用排堵結合等治理措施。開挖過程中配備有經驗的地質工程師 24 h輪流值班，及時監控地質變化情況，指導現場施工。

5)加強監控量測，根據隧道設計文件，精確計算出線路百米樁的坐標及結構的相關尺寸和標高，并按每 10m編制出本標段隧道標高表。測量工程師利用洞內測量控制點，及時向開挖面傳遞中線和高程;由測量班用斷面測量儀測設隧道開挖輪廓線、支護鋼架架立前后和二次襯砌模前后輪廓尺寸，進行復核，確認后方可進行下道工序施工，并對混凝土凈空斷面應用激光隧道限界檢測儀檢查。當初期支護變形異常且無收斂趨勢時，調整支護參數，必要時施作二次襯砌。

2.2 施工防排水、結構防排水、防滲漏技術措施

1)隧道進口為順坡開挖，在施工中為防止洞內施工用水及圍巖滲水漫流，結合設計利用中心排水溝作為臨時水溝，坡度與隧道縱坡一致進行排水。嚴格按設計布設盲溝，根據水量適當增加盲溝數量，以利于排水。

2)豎井施工工作面為反坡施工，根據距離、坡度、水量選好排水管路和抽水機并有備用設備，采用分段設集水坑，接力方式將水排出洞外。反坡開挖施工做好停電備用發電機及隧道大量涌水的應急排水的準備工作。

3)洞內集水排出洞外先存入過濾池凈化，凈化后排入既有溝渠，防止對環境造成污染。

4)明洞采用土工布夾防水板防水施工時采用干砌片石盲溝和φ160半邊打孔HDPE縱向排水管排水;靠近回填地表設一層粘土隔水層防止地面徑流下滲，并在回填地表坡度的作用下流入洞頂排水溝排走。在洞口邊仰坡刷坡線 5m外布設天溝排水。暗洞采用土工布夾防水板防水，φ100環向Ω排水管將巖面滲流水排入 φ160半邊打孔 HDPE縱向排水管，在縱向排水管檢查井處通過橫向引水管將暗洞襯砌背后水引入隧道中心排水管排出隧道外。

5)施工縫、沉降縫采用橡膠止水帶及止水條防水，后澆帶采用微膨脹混凝土。止水帶、邊溝、電纜溝施工嚴格按設計操作規程施工，確保不滲不漏。

2.3 圍巖、支護、防坍塌技術措施

坍方是隧洞施工中的大害，防止坍方是確保隧道施工順利進行及保證工程質量的關鍵所在，防坍措施如下:

1)認真做好地質超前預報和地質描述以及監控量測工作，預測地層變化情況，根據探測情況制定相應施工方案。如有圍巖變形速度急劇加快，圍巖面不斷掉塊剝落，支護噴混凝土表面龜裂、裂縫或脫皮掉塊，鋼架嚴重變形的現象，立即組織指揮撤出工作面的施工人員和機械設備。2)選用合理的施工方法。充分認識隧道地質的復雜程度，在不同地質條件下選用合理的施工方法是防坍的重要手段，以便穩中求快。同時，加強對職工的教育，樹立“安全第一，質量第一，進度第二”的施工意識，使職工認識到隧道地質的特殊性，以及坍方對安全、質量及工期影響的嚴重性，在工作中自覺養成程序化、標準化作業。3)采用減震爆破，盡量減少對圍巖的擾動。開挖成型后及時施作噴混凝土等初期支護，使圍巖盡早達到穩定狀態。遵循“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、快襯砌”的二十四字施工原則，穩扎穩打，堅持“不塌就是進度”的施工思想，嚴格控制施工質量，實行隱蔽工程及關鍵工序“三檢制”，確保施工安全、質量。4)對圍巖自穩能力較差地段，采用超前支護或超前加固前方圍巖，堅持先護頂后開挖的原則組織施工。5)本合同段的Ⅴ級圍巖淺埋段采用加強超前支護，加固圍巖的措施進行預防。6)圍巖含水地段先治水。當有滲水流時設置橡膠帶盲溝引排;滲水面積較大時橡膠帶盲溝可并排設置。當有集中股水流時設置彈簧盲溝引排，將水壓力對初期支護的影響降至最小。7)加強施工過程控制。開挖過程中配備有經驗的地質工程師 24 h輪流值班，及時監控地質變化情況，指導現場施工。軟弱不穩定圍巖地段，主要領導輪流值班，強管理，嚴要求，及時處理緊急問題。

3 結語

隧道淺埋圍巖的施工、防排水、防滲漏、防坍塌的施工技術及處理措施是隧道工程施工技術控制的關鍵注意點，針對不同的地質條件能否采取相應的處理技術是隧道工程能否成功的重要條件之一，在施工過程中應對這些重點工序加強監管與修正，使工程順利實施。

[1] 鄭聯偉，羅雪峰.軟弱圍巖隧道施工技術[J].中國水運，2010，10(1):97-98.

[2] 張繼恒.軟弱圍巖隧道施工坍方處理技術[J].中國水運，2010，10(1):12-20.

[3] 蔣海洪，耿斯濱.軟弱圍巖隧道工程安全技術措施[J].建筑安全，2009(4):45-46.

[4] 揭選松.軟弱圍巖大斷面公路隧道施工技術[J].黑龍江交通科技，2008(1):32-33.

[5] 黃利全.軟弱圍巖段隧道進洞施工技術[J].中外公路，2008，28(4):145-146.