梅沙隧道中导洞开挖施工中的问题及处理方案

曾 莉 赖瑞澄

1 概述

武吉高速B15标梅沙隧道为夹心联拱四车道高速公路隧道，净宽10.75 m(单洞)，净高 5.0 m，计算行车速度为 100 km/h，隧道位于上高县南港镇梅沙村，里程桩号为K163+360～K163+572，全长 212 m，最大埋深约50 m，隧道进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。梅沙隧道在进口段都属于Ⅴ级围岩，其中武宁端Ⅴ级围岩长20 m(SⅤ25 m)，吉安端Ⅴ级围岩长6 m(SⅤ11 m)。

2 施工工艺

施工时要结合洞外场地、气候和相邻的工程情况全面考虑，妥善安排及早施工，为隧道施工创造条件。在进洞前宜将土石方及其有关工程做完。避免与洞内施工干扰，影响工期，并且一定要保证边、仰坡的稳定，防止塌方，堵塞通道。

中导洞进洞时采用虚拟洞门，主洞在管棚的保护下施工。在仰坡落至大洞拱顶标高后留平台，离仰坡坡脚线8 m～10 m，该平台可作为一个工作平台，方便制作大管棚及平台外侧土石方落底，然后在中导洞位置上沿路线方向定向掏槽落底。掏槽的宽度为开挖轮廓，宽度每侧向两边扩大50 m～80 m，以便中导洞两侧的平台成为一个支挡体，保护仰坡，进洞更安全。

在SⅣ～SⅤ围岩偏软地段，挖掘机能开挖地段采用全断面开挖，留核心土。SⅣ及SⅢ围岩较好地段采用光面爆破，全断面法开挖。在开挖工程中，严格控制基底标高，在SⅤ坡积层中，开挖线距基底设计标高50 cm～70 cm，SⅣ为30 cm～50 cm，SⅢ为20 cm左右，并在浇筑中隔墙前一次性开挖至设计标高。作为施工中的磨耗层，如直接开挖至设计标高，在排水和施工机械的共同作用下，将会使基底软化，那么在浇筑中隔墙前就必须进行基底处理。在SⅤ坡积层段每个进尺在0.5 m～1.0 m左右，并打好超前小导管;SⅣ每个进尺在1.0 m～1.5 m左右;SⅢ采用光面爆破，每个进尺在2 m～3 m。由于断面较小，且出渣量小，运送距离短，洞内工作空间小，直接采用装载机出渣。

3 实际围岩情况

中导洞开挖后发现隧道围岩地质情况与设计不同，推断由以下部分组成:1)饱水高液限黏土分布于中导洞开挖截面2 m以下位置。无承载力，脚踩下陷、析水。无自稳定能力，开挖后有水平应力向内挤压支护边墙。2)块状黏土、强全风化页岩互层:分布于开挖截面2 m以上位置。层理为水平态，岩石连体差，层间无咬合、摩阻及粘结内应力。岩石延层理面自由坍落;开挖机械行驶产生的振动亦会导致左边墙、拱部处发生坍塌。3)K163+382断面为灰岩、溶蚀物、孤石互层。岩石间联系差，极破碎、块状、松散，易坍塌。层理面与水平面约15°角，层间夹溶蚀物，开挖后有向内挤压支护边墙的水平应力。岩体破碎为地下水提供通道形成高饱水带。此类岩体受力之后，其应力、应变的关系曲线不成线性关系。变形和破坏容易沿软弱结构层面、破碎断层处首先产生应力集中，使岩体内部的结构和应力条件改变，软弱部位出现应力达到或超过其抗剪强度，产生整体变形和破坏。

4 处理方案

K163+382前方断面，拱部左上侧空洞高约 3.5 m，宽约4.6 m，处理方案如下:1)在中导洞坍方段处理:首先用C20喷射混凝土将空洞断面进行封闭，喷射厚度10 cm。然后在已支护好的临时支护净空内再增设2 m初期支护，采用9.0 m长43轻轨从支护端穿过空洞段，轻轨间距为30 cm，再在轻轨上方铺设模板封闭空洞后用C20喷射混凝土回填空洞。2)S5型衬砌中导洞临时支护拱部120°范围增设φ 25中空注浆锚杆，环向间距40 cm，纵向间距100 cm。锚杆长度在拱顶30°范围为6 m，其余长度为4 m。3)在边墙位置靠溶洞一侧(左侧)增 L型钢角钢插板，间距为100 cm。4)S5型衬砌中隔墙基础底垂直地面采用水泥—水玻璃双液浆注浆堵水固结基底，浆液配比及注浆工艺参照大管棚注浆设计。注浆管采用φ 108×6 mm钢花管，花眼直径8 mm，花眼间距25 cm，地面以下1.0 m不钻眼，钢管间距为0.5 m×0.5 m，梅花状布置，深度25 m，注浆量以实际施工为标准，并在注浆管上设置1.5 m厚钢筋混凝土承台。

K163+428中导洞，因围岩极其破碎，导致隧道坍塌，产生高4.5 m，宽5.6 m，长3.6 m的空洞。处理方案如下:1)在中导洞坍方段处理:首先保留掌子面洞渣，防止因清除洞渣后产生更大的坍塌现象，然后采用水泥浆液将坍方空洞段注浆固结围岩。在已支护好的临时支护净空内再增设2 m初期支护，采用9.0 m长43轻轨从支护端穿过空洞段，轻轨间距为30 cm。2)在边墙位置增设Ⅰ14工字钢钢插板，间距为100 cm。3)S5型衬砌中隔墙基础底垂直地面采用水泥—水玻璃双液浆注浆堵水固结基底，浆液配比及注浆工艺参照大管棚注浆设计。注浆管采用φ 108×6 mm钢花管，花眼直径8 mm，花眼间距25 cm，地面以下1.0 m不钻眼，钢管间距为 0.5 m×0.5 m，梅花状布置，深度 10 m，注浆量以实际施工为标准，并在注浆管上设置1.5 m厚钢筋混凝土承台。

[1] JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

[2] JTG E41-2005，公路工程岩石试验规程[S].

[3] 王发明.浣溪隧道进口段施工技术[J].山西建筑，2008，34(14):323-324.