位于城市风景区的陡崖隧道出洞口施工技术

赵中华，刘 俊

(1.中铁隧道集团一处有限公司，重庆 401121;2.重庆大学土木工程学院，重庆 400074)

1 工程概况

小什字车站及区间隧道工程地处重庆市渝中区，为重庆市轨道交通六号线一期工程渝中半岛部分，隧道全长631.627 m，埋深最浅处不到10 m，其中车站开挖断面面积达430 m，进口接长江东水门大桥，出口接嘉陵江千厮门大桥，出洞口位于重庆市著名古建筑风景区洪崖洞旁，地形陡峭。隧道总体走向与地质构造线近于直交，基岩岩性以中风化砂岩为主。隧道出口段属于深埋隧道，隧道拱顶埋设12 m，断面面积为83.39 m2。洞口断面轮廓范围为危岩卸荷带，有一危岩分布在隧道出洞口左侧，危岩体长约15 m，最大厚度1.9 m，高约5.5 m，为楔形危岩体，其体积约110 m3，属特大型危岩体。危岩体下部岩体已经坠落，形成高约10 m，深约2.8 m 的凹腔，其下部完全临空，出洞口工程难度为重庆市同类工程中少有，如图1、图2。

图1 出洞口现场

2 施工特点与难点

(1)隧道出口位于陡崖上，临空面高而陡，没有施工通道可以达到，如何组织进行隧道出口的护坡施工难度较大。

(2)出洞口存在危岩卸荷带，出口端下方为人行通道路口和休息的小阁楼，隧道在开挖掘进过程中对洞口巨型危石和孤石的处理显得较为重要，对其下方的行人和建筑物影响较大。

图2 洞口轮廓线内的巨型孤石

(3)出口段刚好穿越城市道路，且出口段下方为著名古建筑群风景旅游区。若采取爆破开挖势必会造成出口端的岩石飞溅，对道路和古建筑群造成较大影响和安全隐患。

3 施工方案

为确保隧道顺利、安全出洞，同时确保洞口旁的古建筑群风景区受到施工的最小影响，根据洞口地形及周边施工环境，按照“先外后内”的原则施工，即先施工洞外防护工程，然后再进行洞内施工。洞口段施工顺序为:搭设防护棚→洞口处理(设截水盲沟、打设锚杆)→危石处理(加设支墩、锚索施工)→大管棚施工→静态爆破开挖。

4 施工技术

4.1 边坡施工

4.1.1 防护棚搭设

由于出洞口侧为高而陡的峭壁，洞口端的岩石长期暴露在自然条件下，存在两块大而散的孤石，为防止隧道施工过程中绝壁上的碎石滚落，在进行洞口施工前先搭设防护棚对下方的人行和小阁楼进行保护，同时搭设好的防护棚可作为后期进行洞口边坡支护和管棚施工的操作平台。出洞口防护如图3、图4。

图3 出洞口防护立面

图4 出洞口防护剖面

根据陡崖的地形，沿着隧道出口方向及下方人员出行和建筑物的位置，搭设长24 m、宽6 m、高9 m 的钢管立柱防护棚，钢管立柱采用600 mm 厚10 mm 钢管柱，立柱横向间距为4 m，纵向间距6 m，共两排，共计12 根立柱，立柱之间用设置20 槽钢水平杆，水平杆之间用20 槽钢连接成剪刀撑。短方向立柱上纵向铺设I 32 工字钢，工字钢与钢管立柱焊接牢固，工字钢上方满铺4 cm 厚的钢板。钢管立柱的基础落于原地貌的硬质基础上，采用钢筋混凝土墩，通过测量放样，在出口的原地面上放出12个基础点，在12个基础点的地方清除地表土，浇筑12个立柱基础，每个基础为长1.5、宽1.5 m、高1.0 m，基础顶面预埋尺寸830 mm×830 mm×10 mm 钢板，作为焊接钢管立柱的基础面。防护棚搭设好之后再在四周搭设防护栏杆，栏杆搭设高度为2 m，栏杆之间用铁丝和竹跳板密封牢固。然后再在钢板上面搭设简易的支架，支架采用碗扣式支架，间距为0.9 m×0.9 m，用于洞口后期的边坡支护和锚索施工。

4.1.2 洞口处理

先在出洞口顶段5 m 以外的位置设置一条截水沟，减少大气降水和地表水的渗入对洞口围岩造成破坏。洞口土方段打设锚杆采用长7 m 的25 的砂浆锚杆，锚杆锚入土层不少于6 m，锚入岩层段不少于3 m，锚杆间距为1500 mm×1500 mm，挂8@200×200 钢筋网片;喷射混凝土采用C25 混凝土，厚度150 mm，标号不低于M 20，注浆压力0.4～0.6 MPa。边坡防护自上而下分层进行，每层高度2～3 m。做好坡面喷射混凝土防护层与原坡面衔接，防止坡面扰动，引起水土流失、导致边坡防护受到损坏。

4.1.3 巨型危石处理

由于轮廓线内的危岩体下部岩体已经坠落，形成高约10 m、深约2.8 m 的凹腔，其下部完全临空，如图2。为避免隧道出洞施工过程对其的扰动，使其重心改变发生倾斜或掉落，采取了预应力锚索加支墩联合支护处理，这样既避免了锚索抗剪强度弱的受力特性，又充分发挥了混凝土的抗压特性。施工时在该孤石凹腔下方设三个C30 混凝土支墩支撑，断面为2 m×2 m，高度为9 m。孤石与岩层面下方的缝隙采取灌注M30 水泥浆填充密实，支撑完毕之后再对危石进行预应力锚索加固。锚索施工在防护棚上面搭设简易操作平台，每个孤石的锚索为三排两列，锚索长度为15 m，每孔为7 根j15.24 mm 的钢绞线，采用二次高压灌浆锚索。

4.2 洞口施工

由于出口端地形陡峭，在施工过程中只能采取从洞内向外进行开挖，受外界施工条件影响，采取传统的爆破法造成的飞石会对风景区内的古建筑群和洞口下部人行道的人行造成较大的安全隐患。因此，采取在洞外向里打设长30 m的超前大管棚预支护，洞内采取静态爆破的施工方案施工出口段最后15 m，很好的控制了飞石对风景区及人行的影响。

4.2.1 大管棚施工

(1)套拱施工。套拱拱内设3 榀I 22 工字钢，拱架间距0.6 m，导向墙1.2 m，在其中布设56个133 孔口管，孔口管与I 22 工字钢焊接为整体，孔口管、I 22 工字型钢采用25固定钢筋连接，连接间距为0.5 m，孔口管与型钢拱之间用25 固定钢筋采用双面焊接，焊缝长度大于5 倍钢筋直径。套拱混凝土为C30，可加适量早强剂，在施工过程中必须保持套拱的稳定、不偏移、不沉降，必时要增加一些临时支撑。

4.2.2 静态爆破施工

(1)静态爆破设计采用适用温度在15℃～40℃，规格为30 mm×250 mm(外径×长度)的药卷型破裂剂。静态爆破开挖同样需要通过掏槽来形成临空面，掏槽孔径设计为0.8 m。炮眼采用凿岩机钻孔，孔径为42 mm，孔深按循环进尺要求，不超过1.5 m。炮眼呈梅花状排列，排距40～50 cm，间距50～60 cm。药量计算得直径42 mm 单位孔长用药量为2.3 kg/m，每孔(1.5 m 深)装药量为3.8 kg。

(2)静态爆破施工炮孔成型验收合格后，根据计算每孔装药量装药，装药所用的器具为大口装水容器、炮棍、劳保防护眼镜和计时手表四种工具。主要步骤如下:容器内装一定量清水，水深以足够浸没平放的药卷为度;把每孔所需药卷一个个顺序放入水中，并记录下第一个药卷入水时间;浸水时间到2 min 后，按入水顺序一个个取出装入炮孔，每卷都用炮棍捣实，孔口不够一卷长时，可把药卷分成两段分次装入，孔口可留5～10 cm 不装药［6］。药卷浸水2～5 min 内，吸水率在26%左右，因此，装药时不必紧张，在2 min 内完全有时间装完药卷。另外，所有炮棍的长度应以刚好顺利插入炮孔底部为准，不得过粗或过细。

4.3 实施效果评价

隧道出洞过程中，布置了拱顶下沉监测点和水平收敛测点。监测得拱顶下沉最终约1.2 cm，水平收敛约0.5 cm，地表下沉最终约为2.0 cm，沉降变形控制较好，满足相关规范要求。

5 结语

本工程出洞口处于著名风景区内，洞口处于陡崖上，没有任何施工通道可达洞口，且洞口轮廓范围内有巨型危石存在，使得洞口的开挖较为困难。本工程结合实际施工情况，采取了“先外后内”的原则，先在陡崖上搭建了防护棚，对边坡进行了处理，然后对轮廓线内的巨型危石采取了支墩加锚索的联合支护体系方法的效果显著，在洞口开挖过程中危石保持了很好的稳定性，较好地解决了洞外施工与技术上的难题。在进行洞口施工当中，采取了静态爆破结合大管棚施工，不仅减少了飞石对风景区内古建筑群和洞口下面人行造成的安全隐患，也减少了洞口顶部路面的沉降以及保证了出洞的安全。实践证明，该施工过程中所采取的方案、方法、措施是适合的，解决了隧道出洞过程所面临地形陡峭、人群聚居、巨型危石、风景区紧邻诸多不利因素，为同类工程施工起到了借鉴作用。

［1］程刚.望江岭隧道出口进洞施工技术［J］.施工技术，2009，38(9):15－17

［2］李琨，马慧勇.岩湾隧道高倾角裂隙岩质洞口施工技术［J］.施工技术，2009，38(9):18－20

［3］张英明，丁立金.隧道洞口位于人口聚居区出洞施工方案探讨［J］.铁道工程学报，2009，38(9):15－17

［4］JTGD70－2004 公路隧道设计规范［S］

［5］GB6722－2003 爆破安全规程［S］

［6］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003