蘆霞隧道進口淺埋段施工方案研究

莫 菲

臺山公用事業集團有限公司 廣東 江門 529200

1 工程概況

蘆霞隧道位于臺山至開平快速路及龍山支線工程起訖樁號K13+856～K14+051，全長為195m，為雙聯拱暗挖，進出口洞門均采用削竹式洞門。其中隧道明洞段長40m，暗洞長度155m，設計速度為80 km/h。隧道出入口為端墻型，入口設計標高20.510m，淺埋段深2～6m，長17m，出口設計標高20.809m，淺埋深1～7m，長16m，出入口為削竹型，隧道最大埋藏深度為43m，隧道的縱坡為人字坡，隧道圍巖主要為強~中風化泥質粉砂巖、粉砂巖，巖體節理裂隙發育，巖體極破碎，圍巖分級為Ⅴ級。

2 總體施工方案

根據該隧道開挖斷面尺寸、地質情況、工程數量及工期要求，確定隧道總體施工方案為：以中導洞為主攻方向，由隧道出口側向隧道進口側開挖，確保中導洞先貫通，兩側導洞為輔助施工方向，中導洞貫通后，由隧道出口側向隧道進口側澆筑中隔墻，待隧道出口段中隔墻砼達到設計強度及中隔墻頂部及側邊回填密實后，隧道由出口側向隧道進口側進行隧道主洞施工。

3 詳細施工方案及注意要點

3.1 超前預報

（1）超前預報主要是針對掌子面進行，預測掌子面前方圍巖情況，把隧道施工可能出現的地質安全隱患問題提前預測出來，提前編制出應對方案及處理措施，把應地質災害對施工的影響降低到最小。

（2）超前預報操作方式

本工程超前預報采取掌子面預報與地表空間預報相結合，長期超前預報與短期超前結合綜合預報措施，掌子面超前預報為主地表空間預報為輔，互補互充。掌子面超前預報采用。

（3）超前地質預報內容

不良地質預報及災害地質預報：預報施工掘進面前方一定范圍內有無突水、突泥、塌方等災害地質，并查明范圍、規模、性質等，提出施工措施意見。

水文地質預報：預報洞內含水構造的位置、規模及其性質，并評價施工開挖對環境水文地質的影響。

3.2 洞口段施工

洞口土石方及明洞路塹開挖前，先清除邊、仰坡上的浮土、危石，做好邊、仰坡的截排水天溝，將地表水、邊仰坡積水引離洞口，以防沖刷造成邊、仰坡失穩，確保施工安全。土石方先外后內自上而下開挖，土方和強風化巖采用反鏟挖掘機挖裝，石方采用淺孔臺階鉆爆法開挖。邊仰坡開挖后及時進行錨噴防護。

中導洞開挖進洞前，明洞段臨時開挖寬度為9.8m，仰坡按設計開挖，兩側按1:1的坡度開挖，兩側臨時噴5cm厚C25砼封閉。

明洞在隧道開挖約20m，澆筑仰拱、邊墻基礎及中隔墻砼后，內模采用定制鋼模板，外模采用酚醛模板澆筑。明洞采用φ48鋼管搭腳手架，排距50cm，豎向間距70cm，剪刀撐斜杠與地面夾角為45°，剪刀撐跨度不大于4跨。當明洞襯砌砼強度達到設計強度后，按圖紙要求做好外貼式防水層及排水設施，然后進行回填。明洞回填土石分層夯實，每層回填夯實厚度不大于30cm，兩側回填頂面高差不大于50cm，兩側對稱回填至設計標高，并做好洞頂粘土隔水層及截排水設施[1]。

3.3 洞身施工方案

3.3.1 中導洞（中隔墻）施工

（1）施工程序

中導洞由出洞口的方向開挖。在中導洞開挖及初支結束之后，展開中隔墻混凝土澆筑工作，中隔墻混凝土澆筑工作從隧道出口側向隧道進口方向進行，中隔墻與中導洞之間的左側間隙回填，在中隔墻混凝土施工之后，繼續進行。中間隔板拱下的空洞用灌漿加固。

（2）中導洞開挖及初支

1)蘆霞隧道為V類圍巖，在施工前，采用φ50導管進行超前支護，主要采用機械掘進，遇到堅硬巖層，則采用局部爆破，每次掘進0.5-1.0m，初期支護采用錨桿、網片、噴射和鋼拱架等組合支護，并在施工過程中適時進行支護。在不同的施工條件下，可選擇全斷面或分上下臺階兩種方式進行。開挖留出5cm的變形。

2)在中導洞開挖過程中的渣土，通過無軌道運輸，用3m3的裝載機或挖掘機將渣土裝入，用20t的自卸車運到渣土場。因該隧道很短，只有155m，而且周圍巖層條件不好，故不設回行線，直接將傾卸車倒進洞口。

3)當隧道開挖時，在對隧道進行動力設計時，考慮隧道周圍巖層條件，將隧道內的工字鋼放在隧道內壁的埋入鋼板上，隧道內的工字鋼間距應與隧道內壁的預制塊相同，隧道內的工字鋼間距應與隧道內壁的預制塊相同，隧道內的預制塊也應相應地調整隧道內預制塊的間距。

中導洞進洞口仰坡按照設計布置C22@1.2m×1.2m，L=3.5m錨桿，外露10cm，并掛φ8@20cm×20cm鋼筋網，噴10cm厚C25混凝土。左右兩側臨時邊坡坡比為1:1，支護形式視開挖后實際情況而定。

中導洞進洞前采用一榀I18內徑比開挖線大18cm的鋼拱架加強支護，在鋼拱架頂部120°范圍打設L=4.5m@40cm超前小導管支護，外插角12°；鋼拱架拱頂120°范圍以下打設L=4m@50cm砂漿錨桿加固，末端與鋼拱架焊接。中導洞口加強支護完成后開始進洞，進洞后嚴格按照中導洞設計圖紙施工。隧道出口明洞段開挖立面圖及縱剖面圖見下

（3）中隔墻澆筑

1)中導洞貫通后，從洞口側向洞口方向澆注中隔墻。對中隔墻的鋼筋進行現場綁扎，對中隔墻進行自選鋼模的施工，對中隔板的施工采用木模的施工方法。在Ⅴ級圍巖段的底部，用φ50小導管進行注漿對地基進行加固，將注漿小導管以3.5m的方式埋入基底，預留0.5 m的埋入中墻，在注漿24小時后，再澆筑中隔墻。所有的混凝土都是由中心攪拌，由8m3的混凝土罐車運送到工作面，由泵送到料倉中[2]。

2)用裝載機拉運的鋼筋運輸車，總重量為10t。自制的鋼模板自重43t，模板上裝有滑輪，用裝載機拖拽，模板初步到位后，人工用手拉車把模板調整到合適的位置，模板上的鋼筋通過管道對拉，再加上鋼管和方木的支撐來加強模板的強度。

3)確定鋼模位置并加強后，澆注混凝土。在混凝土澆注之前，在中間隔層的排水管道和鋼板都要預先埋設。

（4）中隔墻與中導洞間隙回填

1)在中間隔板混凝土澆筑完成后，對中間隔板和中間導洞處的右邊空隙進行了回填。

2)在右通道開挖之前，在中間通道之間的上下兩個空隙處，按照50 cm的間距，在中間通道的澆筑過程中，按照中間通道的施工順序，進行回填。將碎石層用人工運送到洞中回填并夯實，再用8m3的混凝土罐車將其運到工作面附近，用混凝土輸送泵泵入料倉，再用人工將料倉平。

3.3.2 主洞施工

主洞在隧道出口段中隔墻混凝土達到設計強度，回填密實后進行施工，然后從隧道出口側向入口側單向開挖，先進行右洞的建設，然后再進行左洞的建設。蘆霞隧道全部為V類圍巖，在進入洞口25 m處，在洞口周圍布置了φ50細管進行超前支護。采取三個導洞的方式，首先是中間的導洞和中間的隔墻，然后是左右兩側的導洞，在主洞的上部，用核心法進行挖掘，核心土的長度不能大于5m，使用φ50細管進行超前支護，在洞口部分，主要是用手用風鎬進行挖掘，每循環進行0.5m，用3t的裝載機進行裝填，用20t的自卸車進行運往渣場，每循環結束之后，都要用C25混凝土來進行封堵，以保證挖掘過程中的掌子面的安全和穩定性。在基坑施工過程中，采用錨桿、網片、噴砂和工字鋼支架等組合支護。上、中臺階每循環的掘進應超過1個鋼架間隔，每循環的掘進不應超過6m，并在仰拱處完成了鋼架鎖腳錨。挖方留出15cm的變形。V類圍巖的施工過程如圖1所示。

圖1 Ⅴ級圍巖開挖工序橫剖圖

3.3.3 側導洞開挖

側向隧道采用上、下梯段的方式進行，施工工藝與中間隧道相同。由于邊巷道巖體斷面很小，所以采用運輸機械將邊巷道巖體的石碴倒運到洞口。在圍巖條件較好的情況下，可先進行上、下兩個洞口的開挖，然后在下兩個洞口同時進行。

對中間、兩側導洞的施工地質要做好詳細的資料，以便對主洞的施工進行地質預測。

3.3.4 中隔墻施工

（1）中隔墻基礎加固

1)在中隔墻的地基上，用φ50細管注漿，細管的間距為80*50cm（縱距為50cm），用輕質潛孔鉆機在中隔墻打眼，孔深為3.5m，放入鋼花管后進行灌漿，鋼花管根部留出0.5m的深度，埋在中隔墻的混凝土內。2)中間隔墻的模架采用自建的鋼模，由生產廠家訂制后，運輸到現場進行組裝，混凝土的泵送量為9m，混凝土的灌注周期為1個月。3)在地基的兩邊，及時進行土石的回填。

（2）中隔墻墻身

1)用3.5 mΦ22藥卷錨在中導隧道拱形部分進行徑向支撐，錨固部分露出50 cm至墻體頂部，以提高墻體的抗側翻性能；為了控制中隔墻的沉陷，采用了在基坑底部鉆孔注漿的方法。在澆注墻體之前，對拱部的錨桿進行拉直。

2)用泵送法澆筑的混凝土，一個循環9m。在模板安裝過程中，在正洞的頂面留出了一個腳踏板，在腳踏板上預埋了一個腳踏板[3]。

3)首先挖出右正洞，然后在中間隔墻的左邊預先設置橫撐，以避免橫撐作用于墻壁上的橫向作用力。中間隔墻的臨時支護是由回填碎石和混凝土組成的。請參閱下面的圖2。

圖2 中隔墻臨時支撐設計圖

3.3.5 正洞施工

主洞在中隔墻混凝土達到設計強度后，首先進行右洞和左洞的施工。

蘆霞隧道全部為V類圍巖，V類圍巖部分采用梯級留芯的方法進行開挖，首先在階梯上設置一個環狀導洞，然后再進行芯狀土的開挖，環狀導洞采用φ50細管進行超前支護，主要采用機械開挖，每個循環進0.5m，裝載機和反鏟配合20 t自卸車進行排渣，初期支護采用錨桿、網片、噴錨和工字鋼框架等組合。為保證支護工程的安全進行，支護的支護間距應控制在5m以內。

3.4 不良地質地段的施工處置措施和預案

1、加大對塌方部位的監測力度。在對塌陷進行治理之前，必須對塌陷的范圍、形態、塌陷的地質結構進行細致的調查，找出其產生的原因及塌陷的種類，從而制定治理方案。

2、當隧道發生坍塌時，必須對鄰近坍塌區域的未坍塌區域進行加固，以防止坍塌范圍擴大后，才能對坍塌區域進行治理。

3、坑道坍塌時，模板襯砌的后部和坑道的洞壁要有牢固的支撐點，并應在下面的條件下進行。

（1）洞內巖石類塌方處理預案

經現場統計和分析，隧道巖體崩塌的范圍一般分為中、小型，個別為特大型，一般都在500m3以下。

①中、小型塌方

針對中小規模坍塌，通過觀測坍塌孔口的穩定程度，判斷是否需要進行排渣，并依據坍塌孔洞的矢跨比（H/B）選擇相應的處置方法。

當塌腔矢跨比H/B＜0.7的時候，使用WNF法進行處治，利用圍巖暫時穩定的狀態，一邊進行清理一邊處理，在第一時間使用噴錨支護對未塌地層進行加固，也就是“外層初期支護（簡稱W)”，之后，沿著二次襯砌外輪廓施作鋼筋混凝土殼體，也就是“內層初期支護（簡稱N）”，與此同時，在殼體和噴錨支護之間使用鋼架將其連成整體，沿著內層初期支護外輪廓外依次設置防水層、1m厚護拱及1m以上的緩沖層，也就是“防護層（簡稱F）”。

在塌腔矢跨比H/B＞0.7的時候，使用WF法進行處治，利用圍巖暫時穩定的狀態，一邊進行清渣一邊進行處理，在第一時間使用噴錨支護來對未塌地層進行加固，也就是“外層初期支護（簡稱W)”，之后，沿著二次襯砌外輪廓施作防水層、1m厚護拱及1m以上的緩沖層，也就是“防護層（簡稱F）”。

②大型塌方

對于較大范圍的崩塌，通常不能采用“除渣”的方法，而應采用“灌漿+管棚”的整體加固方法。先設止漿墻，再回填注漿，回填后再做管棚，管棚支護采取短進尺分段施工[4]。

③“冒頂”塌方

首先要對地表塌方洞口進行處理，在周圍設置截、排水溝，并使用噴錨支護，以地表穩定情況為依據，確定是否采用地表注漿加固，洞內塌方處治方案可以參照大型塌方進行處理，待洞內處治完畢后，對地表塌方口進行回填加固，通常使用粘性土回填，回填后高出地表0.5-1m。

（2）洞內土質類塌方處理預案

在土體崩塌區之外，未崩塌區的穩定性較差，崩塌量往往很大，往往是特大的崩塌。

對于土體崩塌，不能再進行排渣處理，而應采用“灌漿+管棚”的整體處理方法，并在管棚完成后進行灌漿處理。

4、暗挖進洞，出現洞口坍塌，應改為明洞進洞方式。

4 結語

本文闡述了蘆霞隧道進口淺埋段的施工方案。該方案在工程實施中，有效對整個項目的實施起到了指導性作用，確保了項目高質量實施，希望能夠為今后類似工程提供參考。