公路隧道軟弱淺埋富水圍巖施工技術探析

邢長林 （中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

1.1 隧道簡介

移爐隧道位于龍巖市上杭縣古田鎮，是廈蓉高速公路改擴建工程重點隧道，為分離式特長隧道。隧道右洞長4303m，左洞長4362m。本隧道由中鐵十六局五公司承建，施工方向位于下坡路段，縱坡為-1.9%。

1.2 地質情況

隧址區位于閩西南坳陷帶之廣平-龍巖坳陷帶中斷，龍巖“山”字型構造的西南部，據物探資料工程地質的測繪成果，隧址區見有斷裂構造通過，上覆第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、坡積層（Qd1），下伏基巖主要為泥盆系d瓦崠組（D3t）粉砂巖、砂巖和石英巖、燕山晚期花崗閃長巖和燕山早期花崗巖。

隧道進口段圍巖主要為坡積粉狀粘土、全風化花崗巖，巖體呈散體結構，[BQ]＜250，土體含水豐富，開挖過程中地下水多呈面狀滲透，自穩能力極差，側壁和拱部易發生較大塌方。

1.3 水紋狀況

孔隙水、裂隙水較大，土體含水量飽和，開挖過程有股狀流水，圍巖失去自穩能力，遇水崩解，導致拱頂及邊墻坍塌，開挖面擾動后軟化成流塑狀，個別地段產生涌水、流泥現象[1]。

2 前期施工狀況

2.1 原始設計參數

移爐隧道進口軟弱圍巖段落主要采用CDK-1形式，具體參數如下。

①初期支護：噴射C25混凝土厚度28cm。

②錨桿：采用φ25mm中空注漿錨桿，L=4.5m，間距1×1m，梅花形布置。

③鋼筋網：采用φ6mm鋼筋，構成20×20cm網格。

④型鋼鋼架：系統支護采用I20b型鋼鋼架（其中，中隔壁臨時支護采用I14型鋼），中心間距0.7m，鎖腳錨桿采用φ25中空錨桿，長4.5m。

⑤超前支護采用φ50mm小導管，環向間距50cm。

2.2 施工中存在的問題

①揭露出圍巖物理特征及破壞特征：全風化花崗巖由于結構破碎松散，巖體間的粘結力差，開挖洞室后，僅靠顆粒間的摩擦效應和微弱膠結作用成拱，這類巖體極不穩定，尤其是在淺埋地段容易發生坍塌冒頂；圍巖強度低、穩定性差，開挖暴露后易風化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應力影響容易發生塑性變形，初期支護沉降、收斂較大，造成洞室內擠。

②初期支護極不穩定，下沉、收斂不可控。由于全風化花崗巖承載力低、富水飽和，開挖擾動后迅速泥化，導致初期支護工后沉降、收斂極大（1～2cm/d），且不可控制。

3 綜合施工方案

3.1 開挖方法的選擇

依據新奧法設計原理，結合實際圍巖狀況，比選了多個方案，最終確定了CRD法（分3個臺階）。

施工順序如下：

開挖①部分，初噴混凝土，安裝初支及中隔壁鋼架，打鎖腳錨管注漿，噴射混凝土；

開挖②部分，初噴混凝土，安裝初支、中隔壁及臨時仰拱鋼架，打鎖腳錨管注漿，噴射混凝土；

開挖③部分，初噴混凝土，安裝初支鋼架，打鎖腳錨管注漿，噴射混凝土；

CRD法開挖

開挖④部分，初噴混凝土，安裝初支鋼架，打鎖腳錨管注漿，噴射混凝土；

開挖⑤部分，初噴混凝土，安裝初支、中隔壁及仰拱鋼架，噴射初支混凝土，施工仰拱混凝土；

開挖⑥部分，初噴混凝土，安裝初支、仰拱鋼架，噴射初支混凝土，施工仰拱混凝土。

為了避免開挖對成型初支的擾動，施工中采用小型機械配合人工的方法，每個臺階的步距控制在5m左右。

3.2 支護參數加強的措施

初期支護鋼拱架采用I20b工字鋼，間距為50cm。

系統錨桿采用φ50mm長度3.5m注漿小導管，間距0.5×2m，與鋼支撐用L型筋焊接，起到加強鎖腳作用。

臨時仰拱由原設計20cm厚C20現澆混凝土調整為I18工字鋼橫撐+20cm厚C25噴射混凝土，中隔壁鋼支撐由原設計的I14型工字鋼調整為I18型工字鋼，間距為50cm，起到加強整體初期支護剛度作用。

拱架連接板由設計的15×15cm，1.5mm厚鋼板優化為15×45cm，增大了拱腳的受力面積，同時鎖腳錨管可以從鋼板兩側下穿過，起到‘抬’、‘撐’的作用。

超前支護采用φ50mm長度3.5m注漿小導管，環向間距30cm，縱向排距1m；個別段落采用φ89mm長度10m超前短管棚，環向間距40cm，排距7m。

預留沉降量由設計的12cm放大到40cm。

3.3 仰拱、二襯施工步距控制

3.3.1 仰拱施工步距

根據現場施工總結和監控量測數據反應，確定本隧道最優仰拱施工步距為12m～15m，也就是每個臺階的長度控制在5m以內；步距拉的越大初支周邊圍巖對隧道產生的壓力越大，尤其反映在拱頂下沉、拱腳收斂的增大，沉降、收斂值從掌子面到仰拱呈遞減趨勢。每段初支從施工完成到仰拱施工完閉合成環≤7d，仰拱施工完成后初支的沉降、收斂值趨于穩定[2]。

3.3.2 二襯施工步距

在本隧道中已把二襯作為了主要的受力結構，現場施工反映出，二襯能對前方初期支護起到懸臂支撐效果，只有完成二襯施工后，才能真正做到穩定。如果二襯施工步距過大，本隧道在＞35m后，邊墻初期支護受力加大，反映在邊墻噴射混凝土產生剝落、開裂現象，個別段鋼拱架發生扭曲變形，所以說控制二襯施工步距尤其重要。實踐總結出本隧道軟弱圍巖段二襯的合理施工布局為20m～25m。

3.4 監控量測

按照隧道施工‘綱九條’要求，本隧道已經把監控量測工作作為施工的一道關鍵工序來抓。監控量人員在進行重要工序施工時（臺階落底，仰拱開挖），全過程旁站測量，量測數據需同步網絡上傳并及時通知各方相關人員，以指導現場施工工序。同時，周報、旬報、月報要定期送達。通過監控量測數據項目部及時指揮現場調整工序，確定合理的仰拱、二襯施工步距。

3.5 其他輔助措施

本隧道為了減少圍巖土體含水量，降低水位，采用了輕型井點降水的方法。降水井采用地質鉆機打孔，成孔直徑150mm，內送110mm打孔PVC管，PVC管周圍采用米石填充，防止砂、泥堵塞。降水井沿隧道開挖線兩側邊緣線3m處縱向布置，縱向間距10m。降水井孔底標高位于仰拱底10m處，采用自動抽水設備。在降水井外側施工臨時排水溝，并做硬化處理，排水溝引流排水至井點降水井，集中抽至隧道區外排水溝。

4 結語

綜上所述，移爐隧道是福建廈蓉高速公路改擴建工程中難度最大的工程之一，通過對軟弱、淺埋、富水圍巖段落采用調整開挖方法、加強支護參數、井點降水的綜合手段，為保障工期、施工及運營安全奠定了良好的基礎。