宝塔山隧道出口浅埋段施工方案

胡永胜

(榆平高速公路建设管理处，山西 榆社 031899)

1 工程概况

1.1 项目概况

汾阳至邢台高速公路平遥—榆社段路线全长83.066 km。主线采用双向四车道高速公路标准，设计速度80 km/h，整体式路基设计宽度为24.5 m，分离式路基宽12.25 m。全线设计车辆荷载采用公路—Ⅰ级，隧道净空为5 m×10.25 m。宝塔山隧道位于晋中市平遥县境内。

1.2 工程地质及水文地质

该项目坐落于太岳山脉北中部，隧道所穿越的宝塔山属于汾河在其中游流域东部山区，即太岳山流域内纳入的两个一级支流惠济河与昌源河的分水岭，山体呈北北走向，为基岩中山区地貌，山体成因属于构造剥蚀与侵蚀性，且以构造隆升为主因，侵蚀为次。隧道围岩由三叠系下统刘家沟组、和尚沟组、中统二马营沉积岩构成，岩性为砂岩、泥岩及泥质粉砂岩、薄层状砾岩等，其中洞口主要由砂岩夹薄层泥岩组成。路线走廊带内含碎屑岩类裂隙水和松散岩类孔隙水等。

该项目区降水量受地形、地貌的控制，出现差异性，全年降水集中在7，8，9三个月。地震烈度为7度。

1.3 气候、气象

气候区属暖温带大陆性季风气候区，受季风及地形影响较大。一年之内四季分明，冬季漫长，境内地势起伏显著，降水较少。

2 施工方法

宝塔山隧道出口端浅埋段开挖里程为DK30+000～DK29+960段，围岩较破碎，隧道埋深10 m。洞口段围岩为V级，由于围岩比较破碎，经多方论证，决定采用大管棚注浆进洞，双侧壁导坑法开挖。

2.1 施工准备及措施

首先进行山体的开挖，将非常破碎围岩开挖完毕后，按照设计要求施作套拱，套拱中安装工字钢骨架，并预埋φ127钢管，起导向作用。浇筑混凝土完毕后，必须按时养护，确保强度，并在浇筑前，检测两侧的承载力，防止造成边墙围岩失稳。

宝塔山隧道埋深浅;隧道出口工作面施工前，须对洞口段边仰坡进行防护，具体防护措施为:1)打设φ25早强速凝药包锚杆。锚杆长度为2 m/根，间距为2.0 m×2.0 m，梅花形布置。2)挂网喷锚。铺挂φ8(25 cm×25 cm)钢筋网，并与锚杆固定牢固。3)喷射混凝土。喷射C25混凝土，厚度10 cm。

2.2 管棚注浆加固施工与施工方法

隧道进洞采用φ108长管棚，共布置32根。

1)管棚注浆施工工艺。管棚施工工艺流程如图1所示。

图1 管棚施工工艺流程图

2)施工方法。a.施工机具:DK-300型钻机、TBW-250注浆泵、灰浆拌合机、电焊机、管钳、钻头 φ127和 φ100、钢管连接套等。b.钢管:热轧无缝钢花管，管棚外径108 mm，89 mm，壁厚、长度符合设计要求。每间隔30 cm设1对φ10～φ16注浆孔，超长管棚尾部1.1 m 不设。c.管距:环向间距50 mm。d.倾角:1°～3°。e.水泥水玻璃浆:水泥水玻璃 1∶0.5 ～1∶1;水灰比 1∶1 ～0.5∶1。f.注浆压力:0.5 MPa ～2 MPa。g.管棚施工:按设计在拱部施作混凝土导向墙。导向墙宽1.5 m，厚0.6 m，并在导向墙内按间距预埋导向管。先用DK-300型管棚钻机钻深孔，达到设计要求，钻杆用连接套接长，直至钻至比设计孔深长0.5 m。钻孔达深度要求，依次拆卸钻杆。h.顶管作业:采用钻机连接套管自动跟进装置连接钢管，将第一节管子推入孔内。i.连接钢管:钢管全部顶进剩余30 cm左右时，用卡子卡住钢管，使钻机反方向运转，使套管脱离，然后手工安装钢管，对准上一节钢管端部，人工持管钳用钢管连接套将两节钢管连在一起，再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。j.注浆:按配合比拌制水泥浆，注浆管路连接检查正确，注浆使管内浆液充填密实。

2.3 洞身开挖工艺和方法

本隧道采用新奥法施工，光面爆破，双侧壁导坑法施工。

首先进行超前支护及注浆加固地层，必要时封闭掌子面，先分部开挖左(右)侧壁导坑土体，并进行初期支护及临时支护;再分部开挖右(左)侧壁导坑土体和初期支护、临时支护，左、右两侧壁导坑前后相错15 m～20 m;然后分部开挖中部土体，并进行初期支护及临时支护;最后开挖下部土体，并进行初期支护及临时支护。在施作二次衬砌时，分段拆除临时支护，然后依次施作仰拱及拱墙二次衬砌混凝土。

双侧壁导坑法施工工序流程如图2所示。

施工工序说明:1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。弱爆破开挖①部。喷8 cm厚混凝土封闭掌子面。施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4 cm厚混凝土，架立型钢钢架和Ⅰ18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设Ⅰ18横撑。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2)弱爆破开挖②部。导坑周边部分初喷4 cm厚混凝土。接长型钢钢架和Ⅰ18临时钢架，并设锁脚锚杆，根据实际地质情况，必要时安设Ⅰ18横撑。钻设径向锚杆后复喷射混凝土至设计厚度。3)开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同①。4)开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同②。5)利用上一循环架立的钢架施作超前支护。开挖⑤部。喷8 cm厚混凝土封闭掌子面。导坑周边初喷4 cm厚混凝土，架设拱部型钢钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。6)开挖⑥部。7)开挖⑦部。8)在滞后于⑦部一段距离后，弱爆破开挖⑧部。隧底周边部分初喷4 cm厚混凝土。接长Ⅰ18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。拆除下部横撑，安设型钢钢架之仰拱单元，使之封闭成环。9)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除Ⅰ18临时钢架及临时横撑。灌注Ⅸ部边墙基础与仰拱。10)灌注仰拱填充Ⅹ部至设计高度。11)利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅺ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

图2 双侧壁导坑法施工工序示意图（单位：cm）

施工注意事项:1)本工序适用于双线隧道Ⅴ级围岩施工。2)隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。3)小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。4)施工临时支护时应视地质情况对导坑进行加强支护，工序变化处之钢架(或临时钢架)必要时应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。5)导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。6)钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。7)复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及标准图的要求进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌注二次衬砌的时机及调整支护参数。

2.4 型钢钢架施工工艺

型钢钢架施工工艺如图3所示。

图3 型钢钢架施工工艺流程图

2.5 喷锚支护

本段采用喷锚支护形式，系统锚杆采用φ22早强速凝药包锚杆，钢架有格栅钢架及“Ⅰ”字型钢钢架，钢筋网采用φ8钢筋制作。喷射混凝土采用湿式喷射作业。

喷锚作业紧跟开挖工作面进行。钢筋网在洞外事先焊接绑扎成片，运至洞内铺设。固定在锚杆尾部。先进行初喷，厚度4 cm～5 cm，锚杆、格栅或型钢钢架安设完成后，再进行多次分层喷射至设计厚度，喷层表面凹凸不平处喷射平整、圆顺。

1)喷射混凝土施工工艺。湿喷混凝土工艺流程见图4。

2)湿喷混凝土技术要求。喷射混凝土采用湿喷工艺，喷射设备采用Potenza喷射机和TK-961湿喷机作业。

喷射混凝土作业在满足《锚杆喷射混凝土支护规范》有关规定的基础上，增加以下技术措施:

拌料采用500强制拌合机，每盘的搅拌时间不少于2 min，原材料的计量误差不能大于2%，且从拌合好到使用不能超过2 h;混合料在运输、存放过程中，严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前过筛。

混凝土喷射机具有360°灵活转动的机械手，接近岩面，回弹小，输送连续、均匀，技术性能满足喷射混凝土作业要求。

按照当前的施工要求，湿喷混凝土的回弹量:边墙不大于7%，拱部不大于10%。回弹料不得重复利用。

喷射混凝土在终凝2 h后开始洒水养护，以保证混凝土具有足够的湿润状态;养护时间不得少于7个昼夜，在气温低于5℃的情况下，不能采用喷水养护的方法。

喷射混凝土的表面应平整、密实，无裂缝、漏喷、脱落、空鼓、渗漏水等现象出现。表面不平整度允许偏差在±2 cm范围内。

通过上述施工方案的实施，同时严格参照“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，该项目实现早进洞，快进洞，顺利通过浅埋段的工作目标，既创造了经济效益，又创造了社会效益。

［1］郭淑贤.五峰山隧道施工技术总结［J］.山西建筑，2011，37(11):163-164.