复杂地质条件下青松岭隧道施工难点分析

2012-08-15牛耀文

科技视界 2012年21期

牛耀文

(中铁十七局集团第三工程有限公司河北石家庄 050000)

0 引言

青松岭隧道按高速公路双向四车道标准设计，采用分离式隧道方案,设计速度为100km/h,隧道建筑限界净宽10.75m。建筑限界净高5.0m设计荷载为公路I级。本标段的青松岭隧道以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，并且围岩节理发育，围岩稳定性很差，故施工难度大，进度慢。隧道左洞LK110+ 080-LK111+035长度 955米，右洞 RK110+030-RK111+ 080，长度1050米，复杂地质条件下青松岭隧道施工是难点。

1 复杂地质条件下的隧道施工处理原则及预防措施

由于辖区内隧道裂隙均较发育，围岩完整性、坚硬性差，存在浅埋段而且有一定山体裂隙水，所以施工中主要的难点就是处理好大跨径的开挖步序、工艺和应力突变导致浅埋段及主洞交叉处塌方冒顶及散体、破裂状结构的边仰坡失稳或顺围岩层理走向的滑塌、涌水。因此对工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工调查，制订相应的施工方案和措施，备足有关机具及材料，使工程达到安全、优质、高效的目的。特殊地质地段隧道施工，以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。

1.1 塌方的防治

隧道施工中的塌方灾害坚持防治结合的方针，以预防为主，对地质状况进行超前预报，已支护的进行量测监控，严格设计工法施作，掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以及确定施工工序，保证施工安全，应实施现场监控量测，充分利用监控量测指导施工。加强工序施工质量，严控各工序间的根据围岩情况依据规范控制步序拉开的长度，严密监控不良地质开挖后的边仰坡情况，及时加以必要的防护。

隧道通过自稳时间短的软弱破碎岩体、浅埋软岩和严重偏压、岩溶流泥地段、砂层、砂卵（砾）石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段时，为保证洞体稳定可采用超前锚杆、超前小钢管、管棚、地表预加固地层和围岩预注浆等辅助施工措施，对地层进行预加固、超前支护或止水。

对于穿过未胶结松散地层和严寒地区的冻胀地层等，施工时应采取相应的措施外，均可采用锚喷支护施工。

1.2 涌、渗水处理

防、排相结合是洞内治水的原则。根据出水量施工中从两个方面来处理。第一步将涌出的水排出洞外，不至于影响正常施工环境，对于顺坡洞排水主要是挖临时排水沟自然排水，反坡采用挖积水、排水泵站机械排水管路排水。如果是地下水域的通道那么必须作特殊处理。通过初期支护表面外观和打孔检测及雷达检测来看效果良好。

2 青松岭隧道施工方案选定

结合以上原则与预防措施，隧道施工采用首先从进口两洞口各工班交替进行施工，并将隧道口200米路基及涵洞做好，作为施工场地。并在出口预备施工条件，隧道出口条件成熟后，增加出口2个洞口近洞工作面。本标段主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，故在隧道施工时，把超前地质预报纳入施工工序，建立以地质工作为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系，根据预报结果采取相应的处理措施，制定可靠的处理方案和技术措施。施工中实施掘进（钻爆、无轨运输出碴）、支护（管棚、拌、运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线。

2.1 洞口工程施工

2.1.1 明洞施工

明洞施工在清除边、仰坡危石后，开挖边、仰坡，并做好边、仰坡截、排水系统，使地表水通畅，避免地表水冲刷坡面。必要时采取人工修坡，防止超挖，减少对洞口相邻地段的扰动；开挖暴露的边坡及时施作防护，降低围岩暴露而风化。

与暗洞交接处7m范围开挖至隧道上断面标高，作为隧道进洞施工平台。明洞段采用拱部明挖，开挖与支护自上而下分层开挖，内边墙暗挖方法（边墙垂直开挖），并对内边墙喷砼防护。明洞开挖完成后，复核明洞边墙基础的地质状态和地基承载力，满足设计要求后，测量放样，就地绑扎明洞钢筋全断面浇筑明洞砼。明洞内模采用拼装式衬砌台车，拱部外模采用钢拱架和组合式钢模板。由砼输送泵泵送砼入模，插入式振捣器配合附着式振捣器捣固密实。明洞衬砌完成后强度达到50%方可拆除外模，铺设防水层，回填要对称每层不大于30cm，两侧高度差不得大于50cm，回填至拱顶后，再分层满填至完成，做好表面隔水层。

2.1.2 洞口段施工

进洞前先做好洞口边、仰坡截水沟，并完成地表预加固。

隧道洞口段处于浅埋，围岩严重风化，按照“放小炮、短开挖、强支撑、衬砌紧跟”的原则施工，循环进尺控制在0.5-1.0m以内。

2.2 洞身工程

洞身开挖

根据围岩情况，采用以小松挖掘机开挖为主，辅以人力风镐对轮廓线进行整修的施工方案，遇上大块骨石时，采用预裂控制爆破技术进行松动清除。施工中，先行导坑的距离视地质条件（围岩情况、涌水情况）而定，一般在7～10m左右，当围岩基础承载力较低，侧压力较大时，调整到3～5m左右。以便尽早闭合成环形成整体受力。

隧道施工采用新奥法组织施工，主要工序采用机械化作业，隧道出渣采用无轨运输方式，二次衬砌浇筑采用模板台车。对洞口段采用分层小切口明挖法施工：洞身Ⅴ级围岩段施工开挖宜采用留核心土环形开挖，开挖长度不应过长，以0.5-1.0m为宜；Ⅳ级围岩段施工开挖宜采用上下断面正台阶法施工，上下台阶之间距离满足机具正常作业。

施工过程中严格控制超、欠挖，初期支护及时可靠，二次衬砌采用泵送砼和整体式模板台车的机械化配套施工方案，确保二次衬砌质量达到内实外光。

喷锚支护

喷锚支护必须在开挖后立即进行。在长大隧道施工中，为了保证施工安全、稳定、快速地进行，在软弱围岩，断层破碎带，岩溶、涌水、涌泥等不良地质地段，进行超前支护。

由于围岩有沉降，故在开挖和支护过程中一定考虑沉降量，也就是说预留的变形量在浇注完混凝土拆模后刚好符合二衬的设计轮廓线为最佳，这是控制和节约隧道工程施工成本和加大投入的重要控制环节。另外施工过程中还要严格控制刚拱架加工尺寸和比样误差，安装过程中严控拱架安设尺寸及误差，每个工作循环和各步序必须严格检查拱架平面位置、拱顶高程、垂直度、偏位等工序。

为了保证二次衬砌混凝土厚度和内轮廓，要在开挖，支护及二衬台车就位时严格把关，严格控制二次衬砌轮廓线断面。

2.3 隧道防排水

2.3.1 明洞工程

采用双层无纺布夹防水卷材及粘土隔水层防水，明洞拱、墙部混凝土抗渗等级不低于S8；采用碎石盲沟及纵向φ100mmHDPE纵向管排水，纵向管排水与横向引水管相连，将衬砌背后的水引入中心排水沟排走。

2.3.2 暗洞工程

暗洞复合式衬砌采用无纺布加防水卷材防水，二次衬砌混凝土抗渗等级不低于S8；变形缝处设背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带防水；施工缝处设背贴式橡胶止水带+带注浆管遇水膨胀止水条防水。环向排水采用Φ50软式透水管，软式透水管与墙脚纵向Φ100HDPE排水管相通，再通过横向Φ100HDPE排水管将纵向排水管与中心排水沟相接，最终由中心排水沟引水至洞外沟谷中。