軟弱圍巖隧道洞口施工技術研究

金 泉，徐宇彪，陳 提

浙江正方交通建設有限公司，浙江 金華 321025

0 引言

在公路工程施工過程中常常會遇到山嶺和峽谷，這時就需要修建隧道或橋梁。本工程是在需要穿越山嶺的背景下修建隧道。單飛通過采用洞口偏壓擋墻、三臺階開挖等技術使偏壓隧道洞口順利開洞［1］；肖辰裕、余杰通過對實際偏壓淺埋隧道洞口工程的施工技術進行了分析和研究。［2］［3］本工程的地質(zhì)復雜、受偏壓影響以及地下水等給施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)，所以做好施工前的準備、規(guī)劃好施工流程和做好防排水措施至關重要。

1 工程概況

安吉至洞頭公路義烏赤岸至永康交界段工程起點位于赤岸鎮(zhèn)南楊村附近的義武公路（義武公路樁號K10+198），K24+265.730 樁號作為起點，從南楊村和后金宅村之間橫穿，南面從楓坑溪后穿過，繞過谷谷山，經(jīng)過毛店村公墓的東面，再往南，在市中小學生勞動基地西側(cè)、楓坑水庫東側(cè)設置隧道穿越山嶺，進入永康市，終點位于義烏與永康交界的楓坑隧道內(nèi)，終點樁號為K29+788，路線長5.522km。采用一級公路標準雙向六車道，時速80km/h。

2 施工難點分析

2.1 偏壓的影響

隧道洞口偏壓，單側(cè)壓力過大，隧道結構受力不均，局部應力集中，變形過量，可能會使隧道結構遭到剪切破壞，洞內(nèi)偏壓不力因素影響較小。

2.2 地質(zhì)構造復雜

隧道起點位于丘陵斜坡和河谷交匯處，喬灌木比較茂盛，自然坡度約24～60°。表部覆蓋較薄的含黏性土的碎石和角礫，含角礫粉質(zhì)黏土：灰黃色，稍密～中密。下伏基巖為熔結凝灰?guī)r。隧道穿過殘坡積、中強風化巖體，灰黃色，巖體呈碎塊狀鑲嵌結構。隧道洞身頂板最深處約404.20m，圍巖為中風化～微風化巖體，巖性為熔結凝灰?guī)r，節(jié)理裂隙少量發(fā)育，巖芯面光滑新鮮，質(zhì)硬，總體圍巖工程地質(zhì)條件良好。

2.3 地下水的影響

地下水主要為基巖裂隙水和構造裂隙水，賦存于裂隙內(nèi)，水量貧乏，通過降雨補充水分，水文地質(zhì)條件較簡單，進出口段隧道埋深淺，洞身受斷層影響段，隧道開挖可能造成裂隙張開發(fā)展，淺部裂隙發(fā)育，連通性好，雨季期間隧道內(nèi)可能會出現(xiàn)線狀水流現(xiàn)象。

3 隧道洞口施工技術

3.1 施工準備

前隧道臨建臨時用地已完成審批，施工便道、工區(qū)駐地、鋼筋棚、砼攪拌站、炸藥房等臨建設施正在建設中，同時對隧道洞口施工場地也進行了布置規(guī)劃。當前洞口邊仰坡植被已砍伐，開挖截水溝和洞外路基土石方，暴露洞口達到正式進洞條件。

3.1.1 工區(qū)駐地建設

隧道工區(qū)駐地設在焦山隧道右出洞口右側(cè)約170m 處，占地4600 m2，搭設板房10 幢，一層板房30 間，二層板房56 間，共86 間，設置會議室、辦公室、宿舍、食堂等能滿足辦公及生活需要，場地內(nèi)全部采用20cm 厚C25 砼硬化。

3.1.2 鋼筋加工棚建設

鋼筋加工棚設在焦山隧道右出洞口右側(cè)約90m 處，長54m，寬20m，場內(nèi)地面采用20cm 厚C20 混凝土硬化，按照中間高四周低設置橫坡，四周設置磚砌排水溝；鋼筋棚采用鋼結構搭設，四周封閉，柱高9m，棚內(nèi)設置一臺5T 龍門吊。場內(nèi)設置型鋼堆放區(qū)、拱架制作區(qū)、拱架待檢區(qū)、拱架成品區(qū)、鋼筋原材料堆放區(qū)，下料區(qū)、加工制作區(qū)、半成品堆放區(qū)、成品待檢區(qū)、成品區(qū)、廢料區(qū)，中間預留一條4m 寬通道。

3.1.3 碎石加工場地建設

在焦山隧道左洞出口左側(cè)約500m 處設棄渣場和碎石加工場，占地約17000 m2，將隧道洞渣加工成碎石，用于拌制砼。共設置三分子、二分子、瓜子片、石粉、砂共五個成品出料口，場內(nèi)安裝兩臺400KVA 變壓器提供施工用電。

3.1.4 砼拌合站建設

攪拌站設在主線K26+200～K26+300 段左側(cè)，占地約12000 m2，配置一臺2000 型攪拌機、5 個150 噸粉罐，2 臺1000 型攪拌機、配6 個80 噸粉罐，安裝2 臺400KVA 的變壓器，并配備一套400KW 發(fā)電機組、2 臺裝載機、10 臺10 m3砼罐車。

3.1.5 施工便道

施工便道起點從三角毛店分離橋右側(cè)K25+570 開始，接現(xiàn)有水泥路，利用現(xiàn)狀已有的4m 寬機耕路，對便道進行整修、加寬；從K25+980 至焦山隧道進口處，利用紅線內(nèi)已征用林地結合地形進行便道規(guī)劃和施工；從焦山隧道進口至楓坑隧道進口，利用已審批的臨時用地進行便道施工，施工便道頂寬6m，頂層采用清宕渣填筑。

3.1.6 隧道洞口工作面

焦山隧道、楓坑隧道施工工作面集中設置在兩個隧道間的山谷中，洞口工作面面積約7300 m2，填筑高度平均為3m 左右，設置一道Φ1.25m 圓管涵做臨時排水；工作面范圍內(nèi)有主線新建小橋一座（紫溪坑小橋），計劃隧道完工后再進行紫溪坑小橋施工。

3.2 洞口施工流程

3.2.1 洞口段設計概況

隧道明洞進口埋深淺，圍巖整體性較差，為確保洞口段土體穩(wěn)定，焦山隧道進口左線義烏端明洞設計長度28m。

3.2.2 截水溝施工

洞外截水溝按設計圖紙要求在邊仰坡開挖線≥5m 處，采用挖掘機和破碎錘配合開挖、人工砌筑，開挖和砌筑應按照現(xiàn)場情況自低向高分段（長度依坡度而定），一般情況下，為15～20m。為使坡面不產(chǎn)生破壞應趕在仰坡和邊坡施工之前完工。作業(yè)過程中應盡可能避免邊仰坡范圍以外植被的破壞。

3.2.3 邊仰坡開挖

（1）洞口邊坡放線需要根據(jù)相應的高程、里程，并注明開挖需要的厚度。

（2）從上到下分層（高度3～5m）對洞口邊仰坡進行開挖，需要對邊坡的坡度進行檢查確認是否達到標準。利用挖掘機對厚度大的邊坡進行開挖和修坡。對于邊坡較硬的圍巖采用風動鑿巖機鉆眼進行松動爆破，挖掘機破碎錘修鑿輪廓，減少對邊坡的擾動，保持邊坡穩(wěn)定。

3.2.4 邊仰坡防護

支護邊仰坡流程：風鉆鉆孔、錨桿安裝、鋼筋網(wǎng)懸掛、混凝土噴射。設計參數(shù)見表1。

表1 邊仰坡臨時防護設計參數(shù)表

3.2.5 洞口段施工方法

考慮洞口的實際情況，按照新奧法原理進行組織施工，避免圍巖發(fā)生收斂變形以及開挖時坍塌，用挖掘機對明洞進行開挖。為了保證進洞安全，暗洞進洞采用單Φ108×6mm超前大管棚施工，水泥注漿，套拱厚100cm。焦山隧道大管棚設置范圍右洞進口為K26+338～K26+368，管棚長32m；右洞出口為K26+763～K26+793，管棚長28m；左洞進口ZK26+351～ZK26+383 管棚長32m；左洞出口為ZK26+771～ZK26+803 管棚長32m。楓坑隧道大管棚設置范圍右洞進口K26+863～K26+895，管棚長32m；左洞進口為ZK26+915～ZK26+943，管棚長28m。

3.3 洞口防排水

隧道防排水遵循“以排為主，防、排、截、堵”的原則，目的是使排水流暢、防止進水、節(jié)約成本、杜絕隱患。結合洞口的地形情況，截水溝需要設置在邊仰坡刷坡線以外的5m 處，截引地表水，并與路基排水系統(tǒng)或天然水溝相連接，組成綜合排水系統(tǒng)。

4 結論

（1）施工前準備包括施工便道、工區(qū)駐地、鋼筋棚、砼攪拌站、炸藥房等臨建設施，這些準備為施工的順利開展提供了有力的保障。

（2）科學合理的施工流程明顯提升了工作的效率，縮減大量設備和人工成本。

（3）有效的防排水措施為工程的安全性提供了保障，同時提高了工程的質(zhì)量。