大斷面千枚巖隧道主洞貫通施工技術探討

余東升

我國目前城市建設日新月異，城市道路多趨于高標準建設，雙向六車道成為基本配置，由此形成隧道斷面跨度較大，特別是對于淺埋或地質狀況較差的隧道，主洞貫通尤為重要，針對隧道貫通施工進行專項探討和研究，為今后類似項目施工提供可參考的經驗。

一、工程概況及地質

1.設計概況

鳳凰山隧道位于景德鎮市珠山區為宇路，里程樁號K0+615～K1+050，全長435米，雙洞、雙連拱設計，城市次干道標準，雙向四車道，行車時速40km/h。隧道橫向凈寬度為13.7米，最大開挖寬度為15.15米，最大開挖高度12.21米；左、右線隧道內均設置1座城市綜合管廊。

2.地質情況

（1）隧道進出口圍巖主要為全～強風化千枚巖。全風化千枚巖，風化呈硬土狀；強風化千枚巖巖質軟弱，巖體極破碎。巖體呈松散結構，圍巖穩定性差，開挖時易產生坍塌及大變形，隧道開挖過程中雨季會產生小股狀滲水，地下水對圍巖穩定影響大，圍巖基本質量指標BQ為251～350。

（2）洞身圍巖主要為強風化千枚巖，部分為中風化千枚巖，巖質較軟弱，巖體較破碎，節理裂隙發育，軟弱結構面主要為節理及層面。較緩的層面與陡的節理面結合，將在隧道頂板及右側洞壁切割出最危險的危巖體，可能產生頂板塌落或右側側墻滑塌，對此危巖體應引起注意。隧道開挖過程中雨季會產生滴狀滲水，地下水對圍巖穩定影響較大。

（3）隧道圍巖等級為Ⅲ～Ⅴ級。實際施工中，需根據中導洞開挖過程中收集的地質圍巖素描情況及主洞超前TSP地質預報情況及時、合理與各方溝通，提前確定合適的圍巖等級及支護形式調整。

二、貫通斷面選擇

隧道開挖貫通通常是選擇在埋深較大、圍巖狀況較好的路段，但由于施工工期緊張，兩端掌子面掘進都不能停止等待貫通，在保障安全距離的情況下，確定貫通斷面位置，結合隧道開挖進度情況，隧道貫通段落選定在K0+910～K0+930之間（Ⅳ級圍巖）實施。

三、實際圍巖狀況

由于北側進口段主洞開挖進洞較早，在北側段落掌子面開挖至K0+905時進行超前地質預報探測，結合已開挖段落圍巖情況，判定貫通段落圍巖為Ⅴ級圍巖。

四、貫通施工方案

1.基本原則

（1）隧道按新奧法組織施工，施工嚴格遵守“短進尺、弱爆破、早噴錨、快封閉、勤量測”的原則。

（2）貫通段落均為Ⅴ級圍巖，采用三臺階九步法開挖。現場根據實際情況，掌子面頂部開挖嚴禁爆破作業，只能采用液壓破碎頭配合風鎬等對圍巖擾動較小的方式進行開挖作業，及時封閉裸露圍巖，架設鋼拱架，并在每循環開挖前鉆設超前錨桿。

（3）嚴格控制循環進尺，控制在3榀鋼拱架以內。

（4）嚴格控制超欠挖，減少對圍巖的擾動，充分發揮圍巖的自穩能力。

（5）初期支護緊跟隧道開挖面，開挖后及時施作錨噴支護，以控制圍巖變形。

2.兩端掘進開挖方案

根據超前預報探測判斷圍巖為Ⅴ級千枚巖的特性，貫通段落均采用非爆破方式開挖，根據實測放樣，當隧道兩端開挖掌子面距離約10m時，改為單向開挖，南側出口端打設長度6米超前小導管后停止掘進，并打設一根6米長探測鋼管，以便北側開挖確認最終貫通段落的實際長度，開挖至貫通距離2～3米時必須打設6米長度超前小導管，管端部在南段已完成初支頂部長度不小于1米，與南側已打設超前小導管并注漿，形成縱向搭橋結構，對貫通段頂部圍巖起到抬、扛的作用，防止拱頂坍塌，為順利貫通創造有利條件。

3.主要施工保證措施

（1）測量保證措施

①做好洞內貫通前測量工作，對洞內外控制點的進行復核，保證控制點精確，確保貫通誤差滿足設計及規范要求。

②加強掌子面的施工放樣復核工作，控制好隧道的中線位置。

③掌子面施工放樣時，用紅油漆準確標示出開挖輪廓線和隧道中結位置，誤差控制在5cm以內。

④加強掌子面拱頂下沉、周邊位移監控量測工作，增加量測頻率，特別是快貫通前，要加密監控布點，及時分析、總結、反饋，以便準確指導施工。

（2）開挖保證措施

①鳳凰山隧道圍巖呈開挖斷面頂部風化程度高巖體破碎，一經擾動圍巖破碎程度高、晶體狀，自穩性差，易坍塌，拱腰以下部分基本為中風化巖，強度較高，掌子面上臺階貫通只能采用液壓破碎頭配合風鎬進行開挖實施。

②兩開挖面間的距離剩最后約10m時，嚴格控制開挖進尺在1.5m以內，準確測量出掌子面里程樁號，適時打設探測鋼管，準確測定最后貫通段落長度，以便打設超前小導管等貫通前各項工作實施。

③南北兩端超前交叉搭接后進行注漿，對貫通段頂部圍巖進行固結處理，確保順利貫通。

（3）支護保障措施

①每循環開挖后及時施工初期支護，嚴格按圖紙施工系統錨桿，及時掛網噴漿支護。當掌子面遇到圍巖破碎、裂隙水發育地段時加強支護強度，及時封閉裸露圍巖。必要時改用上下臺階法開挖，架設鋼拱架，并在每循環開挖前鉆設超前錨桿。

②加強圍巖監控量測，及時調整支護參數。加快仰拱和二次襯砌施工。仰拱距離掌子面控制在50m之內、二襯控制在90m之內。

③系統錨桿安裝時要求砂漿必須飽滿密實，錨桿垂直巖面，墊板緊貼巖面。

④鋼筋網片之間的搭接長度不小于10cm，鋼筋網片與錨桿連接牢固，噴砼時鋼筋網片不晃動。

（4）圍巖大變形的處理措施。

①加強施工監測管理，根據監控量測反饋信息，及時修正開挖支護參數。當開挖過程中發現圍巖變形較大，且速度加快時，立即停止開挖，增加鋼支撐，控制圍巖變形，同時增加錨桿，穩固圍巖；并盡快使初期支護封閉成環。

②加強隧道周邊注漿，同時作好隧道作業面排水。

圖1 隧道貫通示意圖

圖2 貫通后拱頂圍巖級超前支護實況

圖3 隧道貫通封閉實況

五、綜合施工評價

經對鳳凰山隧道貫通前該地區千枚巖特性的了解，通過開挖兩端相向打設注漿錨桿，對拱頂圍巖進行注漿固結處理，雙向錨桿對拱頂圍巖起到扛抬的作用，有效解決了拱頂易坍塌的問題，為隧道掌子面順利貫通提供了有力的保障。

六、結語

本文以景德鎮市陶溪川園區配套路網鳳凰山隧道掌子面開挖貫通施工為背景，總結在此類結構設計隧道掌子面開挖貫通施工方法和施工工藝的確定，希望為之后類似項目的施工提供借鑒和參考。

（作者單位：中國建筑一局（集團）有限公司華南區域公司）