雙層超前小導管在中短隧道單向出洞施工中的應用

高文韜

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州511430）

雙層超前小導管在中短隧道單向出洞施工中的應用

高文韜

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州511430）

對于中短隧道的經濟開挖方式為單向掘進，在洞口貫通。以廣佛肇高速公路羅日免隧道工程為例，介紹了“零開挖單向出洞”的施工工藝，特別是采用雙層小導管超前支護替代長管棚洞口工程，打破傳統貫通方式，實現安全出洞，取得較好經濟價值，可為今后類似工程提供參考依據。

雙層超前小導管；中短隧道；單向出洞；施工應用

0 引言

在山區中短隧道施工中，為節約工程成本，通常采用從一端向另外一端的單向掘進施工工藝，并在洞口處實現單向貫通。對于洞口段圍巖為全風化粉砂質土、全風化砂巖或全風化花崗巖的V級圍巖隧道，一般設計為長管棚[1]。若按設計施工邊仰坡和長管棚，會遇到洞口場地狹窄，無施工便道或修建施工便道困難大等自然條件。而且需要搭建宿舍、加工廠、拌合站、空壓機房、倉庫、接通高壓電等大量的臨建設施，需投入一筆臨建費用，費工費時。

廣佛肇高速公路羅日免隧道作為中隧道，在貫通中打破傳統的隧道貫通方式，結合現場實際，取消設計長管棚，改用雙層小導管超前支護單向掘進，對洞口邊仰坡實現零開挖出洞，最大限度保護生態環境，取得較好效果。

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

廣佛肇高速公路為雙向四車道高速公路，羅日免隧道位于肇慶市德慶、封開兩縣交界處，隧道全長740 m，屬于中隧道，按左、右線分離布設，為小凈距隧道。羅日免隧道進口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門，最大埋深約為138.11 mm，該隧道左右洞進出口均位于直線上。隧洞中縱坡為人字坡，縱坡為2.5%～2.96%。隧道左洞進口里程為K144+270，明暗分界設在K144+280，明洞長10 m；采用機械通風方式[2]。

1.2 地質概況

隧址區第四系覆蓋層主要為全新世坡積成因粉質黏土，分布不均勻，厚度較小，約1.00～4.50 m。部分地段基巖出露，出露基巖地層巖性為燕山旋回晚侏羅世花崗巖和寒武系八村群砂巖。

該隧道區屬構造剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大。隧道范圍內中線高程150.00～228.50 m，最大高差78.50 m。山體自然坡度26°～35°，植被較發育。進、出口均處于丘陵斜坡地帶，自然狀態下邊坡處于基本穩定狀態。隧址區附近僅有狹窄山路通過，交通條件差。

2 雙層小導管超前支護施工技術

2.1 方案比選

羅日免隧道洞口超前支護措施設計為30 m長管棚，長管棚規格為Φ108 mm×6 mm熱軋無縫鋼花管，鋼花管內壓注1∶1水泥漿。長管棚的作用是在暗洞進洞或出洞之前，對洞口段圍巖起預加固作用，防止洞口段圍巖在開挖時發生坍塌或較大沉降，缺點是需要大型機具和施工場地。若按設計施工邊仰坡和長管棚，山嶺區隧道出洞端場地狹窄，無施工便道或修建施工便道存在較大困難。

為節省造價和工期，根據掌子面圍巖情況，結合施工監控量測和地質超前預報結果，羅日免隧道決定取消洞口設計長管棚，改用雙層超前注漿小導管作為超前支護措施。

2.2 施工工藝

雙層超前小導管的安裝和壓漿施工質量是控制的重點。超前小導管規格為直徑42 mm，壁厚4 mm，長4.0 m的熱軋無縫鋼管，支護施工見圖1。

圖1 超前小導管施工設計圖（單位：mm）

（1）為保證超前支護小導管的數量。按照原圖紙V級圍巖淺埋段支護參數規定的數量安裝超前小導管，要求在設計長管棚段落施工雙層超前支護小導管，即每2榀拱架打設一環。

（2）施打。雙層超前小導管施打角度為：第一環12°，第二環30°，第三環12°，第四環30°…交替布置。施打完成后超前支護小導管末端與鋼拱架焊接起來。

（3）注漿。超前支護小導管確保壓注配比為1: 1的水泥漿。壓漿完成后，在超前注漿小導管末端進行有效封堵。壓注水泥漿的注漿泵、注漿管與小導管采取可靠的連接。現場需準備2套注漿泵，配套量程為1.5M P a左右的壓力表[1]。

3 零開挖單向出洞關鍵施工技術

3.1 方案簡介

該隧道V級圍巖一般表現為原巖結構基本破壞，節理裂隙發育，掌子面自穩性較差，根據洞口段圍巖特點，采用保留核心土三臺階法開挖方案，上、中臺階每循環不超過2榀拱架長度，下臺階每循環開挖不超過4榀拱架長度，仰拱每循環開挖不超過3 m。

3.2 施工工藝

此開挖工藝開挖斷面小，每循環時間短，多個工作面可同時作業，既能加快施工進度，又能保證施工作業安全。施工工藝流程見圖2。

圖2 零開挖單向出洞流程示意圖

（1）開挖方式。上、中臺階盡量采用機械結合人工風鎬開挖，若需要爆破，采用弱爆破，打淺眼(眼深控制在60～80 c m）、密眼、少裝藥（裝藥集中度控制在0.15～0.2 k g/m），分次松動爆破。下臺階和仰拱采取弱爆破技術措施，結合機械開挖。在開挖中、下臺階時，盡量減少對上部支護的擾動。為保證施工作業人員及初期支護結構的安全，中、下臺階左、右側必須交錯開挖，兩側開挖面錯開距離不小于3 m。嚴禁在開挖中、下臺階時，兩側對稱開挖[2]。

（2）增設洞外鋼拱架。為保證隧道暗洞出洞后，拱頂上方有一個碎落平臺，并降低洞口邊仰坡開挖高度，保證洞口仰坡和邊坡的穩定和安全，需在緊跟暗洞的洞口2 m范圍內，增設3榀鋼拱架，鋼拱架間距為100 c m。

（3）加強監控。在V級圍巖淺埋段施工時，特別是單向出洞過程中，由于覆蓋層埋深淺，圍巖自穩性較差，必須加強施工監控量測，每5 m布置一道監測斷面，每個斷面布置5個點。每日監測不少于1次，主要監測地表沉降、拱頂下沉與洞身水平收斂[3]。每日及時將監測數據向現場技術負責人和項目技術負責人匯報。當監測出地表或初期支護發生較大沉降，或發生較大收斂，達到監測預警值時，立即通知現場技術負責人和項目技術負責人，以及時采取科學合理的應急救援措施[3]。

4 結語

廣佛肇高速羅日免隧道采用雙層小導管超前支護單向出洞（見圖3），成功解決了出口貫通段邊仰坡及施工便道修建的難題，特別是洞口植被基本不被破壞，無需開挖仰坡，只需對少部分的邊坡進行臨時防護，減少了洞口邊仰坡的開挖及噴錨支護工程量，有效縮短了工期，節約的大量的建設用地，極大限度的保護了原生態環境，取得了良好的經濟效益和社會效益。也為今后類似工程提供參考依據。

圖3 羅日免隧道零開挖單向出洞方案實例

[1]許發燦,鄭仲欽.雙層小導管超前支護在隧道進洞施工中的應用[J].公路與汽運,2008(6):134-135,146.

[2]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.廣佛肇高速公路兩階段施工圖紙設計文件[Z].2014.

[3]張蓓,王建鵬,王復明,等.隧道超前小導管對掌子面穩定性影響分析[J].鄭州大學學報:工學版,2009,30(4):30-34.

U455.4

B

1009-7716（2017）06-0223-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.066

2017-02-23

高文韜（1987-），男，山東臨朐人，工程師，從事公路工程施工管理工作。