高邊坡半明半暗隧道施工技術

曹松俊

摘要：介紹半明半暗隧道施工工序及開挖支護方法，對如何保證高邊坡半明半暗隧道的施工安全，有一定的借鑒作用，目前，半明半暗隧道的高邊坡的防護施工優化、洞內的半斷面爆破開挖控制、隧道支護已成為施工安全的核心。以杭黃鐵路工程毛蓬崗隧道右線YDK27+265～+305反壓回填段為例，介紹半明半暗隧道施工技術以及施工技術難點。

Abstract： This paper introduces the construction process and excavation support method of semi-bright and semi-dark tunnels， which has certain reference for how to ensure the safety of the high-slope semi-bright and semi-dark tunnels. At present， the protective construction optimization， semi-section blasting excavation control and tunnel support in the cave of the high slope of the semi-bright and semi-dark tunnels have become the core of construction safety. Taking the YDK27+265～+305 backpressure backfill section of the right line of Maopenggang Tunnel of Hanghuang Railway Project as an example， the construction technology and construction technology difficulties of the semi-bright and semi-dark tunnels are introduced.

關鍵詞：隧道；半明半暗；邊坡防護優化；開挖施工技術；反壓回填

Key words： tunnel；semi-bright and semi-dark；slope protection optimization；excavation construction technology；back pressure backfill

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）33-0138-03

1 工程概況

杭黃鐵路工程YDK27+015～YDK31+143.794為毛蓬崗隧道右線，全長4128.794m，位于浙江省蕭山區所前鎮與臨浦鎮之間，是杭黃鐵路重點工程之一。

毛蓬崗隧道右線YDK27+265～+305段共40米位于地方石料廠，由于石料廠開采導致線路右側部分洞身裸露。

YDK27+265～+305段位于F1斷層破碎帶，地表形態起伏較大，圍巖定義為V級圍巖，YDK27+265～+305段處于陡峭的一面山坡坡底，節理裂隙發育。表面裸露風化巖石，松散破碎散落于邊坡面，洞身左側覆蓋層達到60m以上，右側則全部外露，屬于典型的半明半暗偏壓隧道。

2 施工特點和難點

①隧道洞身左側邊坡陡峭，拱部明挖易造成山體滑坡；②拱部直接明挖進洞，對洞身易產生偏壓，影響隧道結構安全。

3 施工總體方案及施工技術難題

3.1 施工總體方案

該段反壓回填施工共分四個階段，第一階段，清理回填面上懸崖危石后進行噴錨防護；第二階段，進行反壓回填段的地基處理和套拱施工；第三階段，在套拱完成后進行暗洞施工；第四階段，在YDK27+260～+310段二襯施工完成并達到設計強度后進行洞頂反壓回填。

3.2 施工技術難題

①洞口土石方施工安全，由于此段臨山，山體陡峭且風化嚴重，如何確保清理危石的安全性，為一大技術難題；

②隧道開挖和鉆爆結合，由于隧道半明半暗的特性，斷面只有一半為實際可爆破部分，鉆爆過程中必須對炸藥量以及鉆眼布置控制到位，否則會對施工完成的套拱產生損壞的風險以及危險，如何對炸藥量的控制以及對炮眼的布置成為一大技術難題。

4 施工步驟

4.1 套拱施工

①清理回填面上懸崖危石；

②護拱施工前對YDK27+265～+305段的邊坡危石防護。

在護拱頂以上1m處打設？準89管棚，管棚縱向間距0.8m，每根鋼管長度10m，打進巖層6m外露4m，外露部分上面鋪設竹膠板，用來遮擋部分小塊落石以保證施工安全。

對洞口處的邊坡進行噴錨網防護，保證洞內施工安全。

③套拱施工：

開挖方式：當仰坡刷至起拱線時，測量放線，確定套拱位置及標高。采用分層開挖預留核心土，將套拱邊墻兩側各開槽至設計位置；

拱架安裝：在YDK27+265位置處按照拱架加工技術交底要求安裝好第一榀拱架，工字鋼規格I18，并采用鎖腳錨桿進行固定，鎖腳錨桿采用6m的？準42注漿鋼花管制作。再往大里程方向80cm處安裝第二榀拱架，拱架與拱架之間采用Ф22的螺紋鋼筋進行連接加固穩定兩榀拱架，加固拱架的聯系筋的環向間距100cm，上下兩層，聯系筋采用焊接方式與拱架焊接牢固。再往小里程方向安裝第三榀鋼拱架，間距為80cm，第三榀拱架安裝時，在橫斷面方向留一個1：0.1的坡度；

模板制作：采用暗洞初支鋼架作為底模支架，底模板和頂模板采用方木，側模采用竹膠板，模板加固采用鋼管加固；

混凝土澆筑：①護拱C30混凝土澆筑：混凝土在集中拌和站拌制，采用混凝土輸送運輸至施工現場，采用12T吊車吊料斗裝混凝土放灰入模，兩側對稱澆筑。護拱混凝土方量460.8m3；②混凝土振搗：待模板安裝定位好后，采用C30混凝土澆筑，澆筑時從下到上、兩側對稱澆筑，采取分層澆筑，每層厚度不超過30cm。分層振搗，振搗時間10～30s，以混凝土開始出漿和不冒氣泡為準。混凝土澆筑后必須及時振搗密實，快插慢提，便于混凝土中的氣泡排出，混凝土表面不再有明顯下沉，泛漿時停止振搗。相鄰兩層澆筑時間間隔不超過2h，確保上、下層混凝土在初凝之前結合好，不形成施工縫。嚴格按規范要求操作，從而確保混凝土的強度；③混凝土的養生：混凝土初凝后覆蓋土工布進行灑水養護，灑水次數以混凝土表面潮濕為度，養護時間不少于7d。（圖2）

護拱施工以6米為一段，厚度80cm，采用鋼拱架作為模板支架，5cm木板加鐵皮作為面板，外模采用木模，參照明洞施工方法進行澆筑混凝土。（圖3）

4.2 半面暗洞施工

由于YDK27+265～+305段隧道的特殊性，隧道內采用挖機配合進行對風化嚴重的山體開挖后其余部分采用鉆爆開挖（臺階法），襯砌類型為Vb一般單線襯砌，暗洞施工遵循“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。（表1）

4.2.1 隧道開挖

開挖爆破要求：隧道內實際可以鉆爆的斷面為隧道斷面的一半，導致施工危險系數過高，施工過程中要保證每循環開挖不超過0.8m，即一榀拱架位置。下臺階采用爆破開挖，每次開挖1.6m，即兩榀拱架位置。

爆破參數控制：鉆爆中采用多鉆眼，少裝藥的弱爆破原則，減少飛石以及對高邊坡的影響，上臺階根據實際測量斷面布置炮孔共計117個，下臺階布置炮孔共計37個，如遇隧道輪廓線外露部分可適當減少；上臺階設計總裝藥量為82kg，下臺階設計總裝藥量為35kg；上臺階孔數可根據現場斷面適當進行控制布置，布置完成后將孔全部鉆完，可以根據現場情況進行兩次爆破開挖法，先裝藥爆破掏槽孔和底板孔，后根據爆破后的情況進行裝藥，裝藥爆破輔助孔和周邊孔。下臺階為一次爆破法。本爆破先按設計參數進行試爆，試爆后根據現場巖層發育情況及時調整爆破參數及炮孔位置。

施工中加強監控量測：每2.5m一個監控量測斷面，每天測量兩次，及時反饋測量結果，根據結果分析巖層穩定性。洞內觀察分為開挖作業面觀察和支護表面狀況觀察兩部分。開挖作業面觀察在每次開挖后進行，地質情況基本無變化時，可每天進行一次。對支護的觀察每天至少進行一次，觀察內容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的表面外觀狀況等。洞外觀察包括邊仰坡穩定、地表水滲透等觀察。對支護的觀察也應每天至少進行一次，觀察內容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的表面外觀狀況等。洞外觀察包括邊仰坡穩定、地表水滲透等觀察，具體要求如表2。

4.2.2 隧道初期支護

按設計要求架立工字鋼架，因明挖部分還有下臺階及仰拱需初期支護，為了保證拱架的整體性，明挖部分上臺階也同樣作初期支護，即初期支護上臺階全斷面成型（見圖4）。施作錨桿時，明挖部分以固定拱架為主，不打穿套拱混凝土而引起初期支護滲水。其他按正常隧道施工。

4.2.3 隧道仰拱及二襯

當隧道開挖支護完成后，立即施作仰拱，仰拱采用棧橋施工以不影響隧道內開挖施工，當仰拱施作完并達到設計強度，立即施作二次襯砌，對明洞段進行封閉，減小偏壓。

4.3 護拱回填施工

洞頂回填在正洞二襯達到設計強度后進行回填。10%水泥土在洞外用挖機進行拌合，隨拌隨用，由低向高分層回填，分層厚度30cm，用壓路機壓配合人工和小型夯實機進行壓實，密實度不小于0.85，為保證不影響隧道套拱、二襯，壓實時采用微震或靜壓，不得開動強震。施工通過后對坡面進行方格式截水骨架護坡內植草皮防護，并與當地環境協調，骨架護坡面應做好擋水板以形成規則的排水槽，骨架護坡適當位置處設置踏步，以便于洞頂工程維修。

5 此類施工方法的技術優點及效益分析

①隧道進度保證：毛蓬崗隧道此半明半暗段貫通后，可以確保隧道小里程的開工，加快了隧道施工進度；②邊坡防護：原設計方案對危石清理后再進行噴錨網防護，現方案為人工排除危石，打設管棚上方鋪設竹膠板進行防護，此方案既快捷且方便；數量對比如表3。③套拱進洞安全性：采用套拱施工，保護了隧道內半斷面爆破開挖的安全性，也加快了隧道的施工進度，方便了隧道內拱架的立設。

6 結論與建議

毛蓬崗隧道YDK27+265～305半明半暗段施工方案與一般的半明半暗方法不一樣，該方案將明挖部分套拱與隧道內拱架合為一體，在暗挖之前就將護拱完成，并且護拱側的初期支護也完成，保證了暗挖的施工安全。該方法施工減少了YDK27+265～305段暗挖施工中邊坡落石造成的危險，護拱保證了暗挖施工的安全。YDK27+265～305段的順利完成相當于增加了一個毛蓬崗隧道右線的開挖洞口，縮短了總工期2個月。同時，在今后的施工中，我們還需要加大量測力度，對初期支護及二襯都進行拱頂沉降及拱腰收斂以及邊坡位移量測。

此施工方法的成功經驗，建議在以后同時遇到以下幾種情況：一是邊坡開挖高度較高，開挖以及防護數量較大；二是圍巖地質差，存在偏壓時采用此法；三是土質圍巖地質條件不適用。

參考文獻：

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