復雜軟弱圍巖隧道進洞施工技術研究

湖北省路橋集團有限公司，湖北 武漢 430056

1 前言

隧道洞口地段一般埋深較淺，常出現圍巖松散、巖體風化較為嚴重等現象，成洞困難。因此，實現隧道安全進洞必須采用適當的超前支護技術和有效的開挖方法顯得十分重要。隧道進洞施工破壞了原有植被對于山體巖體的保護，極易造成山體失穩，產生滑動和坍塌。查閱國內外相關文獻，孟凡勇［1］、陳海燕［2］、祝河清［3］、楊立波［4］等人介紹了復雜地質條件下隧道進洞施工技術，同時盧羿良［5］、李建達［6］、王道遠［7］、陸佳佳［8］等人對軟弱地質條件下隧道的施工技術進行了介紹。

針對上述施工問題，針對復雜軟弱圍巖隧道進洞施工，在邊仰坡采用機械與松動爆破組合開挖，邊仰坡設置預制裝配式排截水溝提高截水溝施工速度。針對現澆鋼筋混凝土套拱施工，采用定型化模板支模澆筑技術進行施工，側模采用定位卡具進行固定，提高套拱的整體平順性。隧道洞口通過采用框格客土植草防護進行處理，提高隧道洞口整體穩定性，減少水土流失和水流對洞口的沖刷。

2 技術原理

在邊仰坡采用機械與松動爆破組合開挖，邊仰坡設置預制裝配式排截水溝提高截水溝施工速度。采用定型化模板支模澆筑技術進行施工，側模采用定位卡具進行固定，提高套拱的整體平順性。隧道洞口通過采用框格客土植草防護進行處理，提高隧道洞口整體穩定性，減少水土流失和水流對洞口的沖刷。

圖1 套拱施工結構圖

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

施工準備→截水溝施工→洞口及明洞開挖→邊仰坡防護施工→管棚施工→明洞施工→洞口排水溝施工→明洞回填→洞身開挖→監控量測。

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

（1）完成工地“三通一平”，確定棄渣場。

（2）安裝噴射混凝土所需拌和機及其配套設施，并經試驗符合要求。

（3）完善施工用水用電，建立質量安全體系，完成鋼筋加工場地。

3.2.2 截水溝施工

隧道洞口開始施工前，通過在隧道洞口的開挖線5m 外開挖截水溝，通過截水溝對雨水的匯集作用防止雨季山坡匯積水沖刷隧道邊坡造成土體流失。在截水溝施工過程中采用預制裝配式排截水溝提高截水溝的施工速度。

3.2.3 洞口及明洞開挖

根據設計圖，按照實際的開挖線進行洞外土石方開挖，具體應符合下列規定：

（1）測量放樣邊坡控制樁，開挖時嚴格按照測量點開挖，并隨時復核檢查。

（2）截水溝外側坡面要順接水溝頂面，且高于天溝頂面，以便水匯入天溝。截水溝應抓緊施作，截水溝施作完成后才能進行洞口的開挖工作。

（3）按設計坡比分層開挖。

（4）若遇機械挖不動的巖面，可采用松動爆破的方式輔助開挖，炮眼間距40cm，嚴格控制鉆眼坡度，炮眼與前排炮眼間距60cm，開挖面應保證平整光滑。

3.2.4 邊仰坡防護施工

隧道邊仰坡開挖好每一級后，應及時進行開挖邊界復核測量，確保一次開挖到位，同時要求盡量不破壞周圍地形。隧道洞口通過采用框格客土植草防護進行處理，提高隧道洞口整體穩定性，減少水土流失和水流對洞口的沖刷。

3.2.5 管棚施工

在套拱施工過程中，通過弧形型鋼架對套拱鋼筋和導向管進行定位及固定。在混凝土基礎施工過程中預埋弧形型鋼架連接件來固定弧形型鋼架，弧形型鋼架下部通過水平預應力拉桿加強處理，弧形型鋼架上安裝拼裝鋼模形成底模，鋼模板通過鋼筋籠綁扎卡具及定位卡具與鋼筋進行固定，側模位置設置帶導向裝置的千斤頂可以升降定型化鋼頂模。當套拱混凝土澆筑完成后且達到一定強度后可以進行大管棚鉆孔和注漿施工。

3.2.6 明洞施工

正洞掘進約20m 后，開始明洞和洞門施工。根據洞門和明洞基礎尺寸，測量隊先進行定位放線，將基坑底及兩側整理成型，明洞結構的內模優先采用隧道的二襯臺車進行支模，明洞結構的外模板通過組合鋼模板進行支模。在模板外側設置可升降懸掛胎架對鋼筋籠綁扎提供支撐，在混凝土基礎施工過程中要預埋外模拉錨件，外模板通過固定于基礎的支架定位固定。在模板檢查合格后就進行明洞混凝土澆筑，當明洞混凝土達到一定強度后及時拆除模板進行洞門施工。

3.2.7 洞口排水溝施工

通過排水溝把水引入洞口排水系統。在排水溝施工過程中要采用人工掛線砌筑的方式來保證水溝的平順度，保證排水溝能及時排出積水。

3.2.8 明洞回填

當明洞處混凝土強度達到70%以上時，才能進行明洞回填的施工，按設計要求在明洞襯砌外層鋪設防水層。

明洞的兩側回填施工應采用小型機具進行壓實，分層厚度一般采用0.3m，在回填過程中需要控制兩側回填的高度差來保證隧道明洞結構的穩定，兩側回填的高差要小于0.5m。當填至拱頂1.0m 以上，才能采用機械壓實，防止較重的荷載導致明洞結構的破壞。

3.2.9 洞身開挖

在隧道進洞過程中采用在大管棚中增設小導管對圍巖進行組合加固，提高進洞時隧道圍巖的穩定性。主要控制要點包括以下幾方面：

（1）中要控制各臺階高度防止發生事故。在上臺階開挖過程中一般控制臺階高度為3.5m，中臺階的高度要控制在3.0m以下，下臺階高度約為2.0m。

（2）要對每循環開挖長度進行控制來保證周邊圍巖的穩定性，一次開挖長度不易過長，防止周邊初期支護結構變形導致發生事故。

（3）身開挖過程中要保證初期支護結構盡快封閉成環形成穩定結構能盡快支撐上部結構的圍巖壓力，并及時施作仰拱和仰拱回填，保證初期支護結構的整體性。

（4）洞身開挖過程中要注意安全距離的控制，防止隧道變形過大或發生安全事故。

3.2.10 監控量測

在淺埋段隧道施工時，隧道洞口段施工過程中要注意做好監控量測來保證隧道洞口段施工安全性，及時掌握圍巖在開挖過程中的圍巖的整體穩定性及開挖動態和上部結構的穩定狀態，根據施工中所得到的現場量測數據分析圍巖穩定狀態，對施工方法進行改進，確定適合的開挖方法，以確保施工安全。

4 結論

本技術應用于武穴長江公路大橋工程項目中的隧道工程施工，取得了良好的經濟技術效益。

（1）針對復雜軟弱圍巖隧道進洞施工，在邊仰坡采用機械與松動爆破組合開挖，邊仰坡設置預制裝配式排截水溝提高截水溝施工速度，相比傳統現澆混凝土水溝節約工時20%。

（2）針對現澆鋼筋混凝土套拱施工，采用定型化模板支模澆筑技術進行施工，側模采用定位卡具進行固定，提高套拱的整體平順性。

（3）隧道洞口通過采用框格客土植草防護進行處理，提高隧道洞口整體穩定性，減少水土流失和水流對洞口的沖刷。