高边坡半明半暗隧道施工技术

曹松俊

摘要：介绍半明半暗隧道施工工序及开挖支护方法，对如何保证高边坡半明半暗隧道的施工安全，有一定的借鉴作用，目前，半明半暗隧道的高边坡的防护施工优化、洞内的半断面爆破开挖控制、隧道支护已成为施工安全的核心。以杭黄铁路工程毛蓬岗隧道右线YDK27+265～+305反压回填段为例，介绍半明半暗隧道施工技术以及施工技术难点。

Abstract： This paper introduces the construction process and excavation support method of semi-bright and semi-dark tunnels， which has certain reference for how to ensure the safety of the high-slope semi-bright and semi-dark tunnels. At present， the protective construction optimization， semi-section blasting excavation control and tunnel support in the cave of the high slope of the semi-bright and semi-dark tunnels have become the core of construction safety. Taking the YDK27+265～+305 backpressure backfill section of the right line of Maopenggang Tunnel of Hanghuang Railway Project as an example， the construction technology and construction technology difficulties of the semi-bright and semi-dark tunnels are introduced.

关键词：隧道；半明半暗；边坡防护优化；开挖施工技术；反压回填

Key words： tunnel；semi-bright and semi-dark；slope protection optimization；excavation construction technology；back pressure backfill

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0138-03

1 工程概况

杭黄铁路工程YDK27+015～YDK31+143.794为毛蓬岗隧道右线，全长4128.794m，位于浙江省萧山区所前镇与临浦镇之间，是杭黄铁路重点工程之一。

毛蓬岗隧道右线YDK27+265～+305段共40米位于地方石料厂，由于石料厂开采导致线路右侧部分洞身裸露。

YDK27+265～+305段位于F1断层破碎带，地表形态起伏较大，围岩定义为V级围岩，YDK27+265～+305段处于陡峭的一面山坡坡底，节理裂隙发育。表面裸露风化岩石，松散破碎散落于边坡面，洞身左侧覆盖层达到60m以上，右侧则全部外露，属于典型的半明半暗偏压隧道。

2 施工特点和难点

①隧道洞身左侧边坡陡峭，拱部明挖易造成山体滑坡；②拱部直接明挖进洞，对洞身易产生偏压，影响隧道结构安全。

3 施工总体方案及施工技术难题

3.1 施工总体方案

该段反压回填施工共分四个阶段，第一阶段，清理回填面上悬崖危石后进行喷锚防护；第二阶段，进行反压回填段的地基处理和套拱施工；第三阶段，在套拱完成后进行暗洞施工；第四阶段，在YDK27+260～+310段二衬施工完成并达到设计强度后进行洞顶反压回填。

3.2 施工技术难题

①洞口土石方施工安全，由于此段临山，山体陡峭且风化严重，如何确保清理危石的安全性，为一大技术难题；

②隧道开挖和钻爆结合，由于隧道半明半暗的特性，断面只有一半为实际可爆破部分，钻爆过程中必须对炸药量以及钻眼布置控制到位，否则会对施工完成的套拱产生损坏的风险以及危险，如何对炸药量的控制以及对炮眼的布置成为一大技术难题。

4 施工步骤

4.1 套拱施工

①清理回填面上悬崖危石；

②护拱施工前对YDK27+265～+305段的边坡危石防护。

在护拱顶以上1m处打设？准89管棚，管棚纵向间距0.8m，每根钢管长度10m，打进岩层6m外露4m，外露部分上面铺设竹胶板，用来遮挡部分小块落石以保证施工安全。

对洞口处的边坡进行喷锚网防护，保证洞内施工安全。

③套拱施工：

开挖方式：当仰坡刷至起拱线时，测量放线，确定套拱位置及标高。采用分层开挖预留核心土，将套拱边墙两侧各开槽至设计位置；

拱架安装：在YDK27+265位置处按照拱架加工技术交底要求安装好第一榀拱架，工字钢规格I18，并采用锁脚锚杆进行固定，锁脚锚杆采用6m的？准42注浆钢花管制作。再往大里程方向80cm处安装第二榀拱架，拱架与拱架之间采用Ф22的螺纹钢筋进行连接加固稳定两榀拱架，加固拱架的联系筋的环向间距100cm，上下两层，联系筋采用焊接方式与拱架焊接牢固。再往小里程方向安装第三榀钢拱架，间距为80cm，第三榀拱架安装时，在横断面方向留一个1：0.1的坡度；

模板制作：采用暗洞初支钢架作为底模支架，底模板和顶模板采用方木，侧模采用竹胶板，模板加固采用钢管加固；

混凝土澆筑：①护拱C30混凝土浇筑：混凝土在集中拌和站拌制，采用混凝土输送运输至施工现场，采用12T吊车吊料斗装混凝土放灰入模，两侧对称浇筑。护拱混凝土方量460.8m3；②混凝土振捣：待模板安装定位好后，采用C30混凝土浇筑，浇筑时从下到上、两侧对称浇筑，采取分层浇筑，每层厚度不超过30cm。分层振捣，振捣时间10～30s，以混凝土开始出浆和不冒气泡为准。混凝土浇筑后必须及时振捣密实，快插慢提，便于混凝土中的气泡排出，混凝土表面不再有明显下沉，泛浆时停止振捣。相邻两层浇筑时间间隔不超过2h，确保上、下层混凝土在初凝之前结合好，不形成施工缝。严格按规范要求操作，从而确保混凝土的强度；③混凝土的养生：混凝土初凝后覆盖土工布进行洒水养护，洒水次数以混凝土表面潮湿为度，养护时间不少于7d。（图2）

护拱施工以6米为一段，厚度80cm，采用钢拱架作为模板支架，5cm木板加铁皮作为面板，外模采用木模，参照明洞施工方法进行浇筑混凝土。（图3）

4.2 半面暗洞施工

由于YDK27+265～+305段隧道的特殊性，隧道内采用挖机配合进行对风化严重的山体开挖后其余部分采用钻爆开挖（台阶法），衬砌类型为Vb一般单线衬砌，暗洞施工遵循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。（表1）

4.2.1 隧道开挖

开挖爆破要求：隧道内实际可以钻爆的断面为隧道断面的一半，导致施工危险系数过高，施工过程中要保证每循环开挖不超过0.8m，即一榀拱架位置。下台阶采用爆破开挖，每次开挖1.6m，即两榀拱架位置。

爆破参数控制：钻爆中采用多钻眼，少装药的弱爆破原则，减少飞石以及对高边坡的影响，上台阶根据实际测量断面布置炮孔共计117个，下台阶布置炮孔共计37个，如遇隧道轮廓线外露部分可适当减少；上台阶设计总装药量为82kg，下台阶设计总装药量为35kg；上台阶孔数可根据现场断面适当进行控制布置，布置完成后将孔全部钻完，可以根据现场情况进行两次爆破开挖法，先装药爆破掏槽孔和底板孔，后根据爆破后的情况进行装药，装药爆破辅助孔和周边孔。下台阶为一次爆破法。本爆破先按设计参数进行试爆，试爆后根据现场岩层发育情况及时调整爆破参数及炮孔位置。

施工中加强监控量测：每2.5m一个监控量测断面，每天测量两次，及时反馈测量结果，根据结果分析岩层稳定性。洞内观察分为开挖作业面观察和支护表面状况观察两部分。开挖作业面观察在每次开挖后进行，地质情况基本无变化时，可每天进行一次。对支护的观察每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的表面外观状况等。洞外观察包括边仰坡稳定、地表水渗透等观察。对支护的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的表面外观状况等。洞外观察包括边仰坡稳定、地表水渗透等观察，具体要求如表2。

4.2.2 隧道初期支护

按设计要求架立工字钢架，因明挖部分还有下台阶及仰拱需初期支护，为了保证拱架的整体性，明挖部分上台阶也同样作初期支护，即初期支护上台阶全断面成型（见图4）。施作锚杆时，明挖部分以固定拱架为主，不打穿套拱混凝土而引起初期支护渗水。其他按正常隧道施工。

4.2.3 隧道仰拱及二衬

当隧道开挖支护完成后，立即施作仰拱，仰拱采用栈桥施工以不影响隧道内开挖施工，当仰拱施作完并达到设计强度，立即施作二次衬砌，对明洞段进行封闭，减小偏压。

4.3 护拱回填施工

洞顶回填在正洞二衬达到设计强度后进行回填。10%水泥土在洞外用挖机进行拌合，随拌随用，由低向高分层回填，分层厚度30cm，用压路机压配合人工和小型夯实机进行压实，密实度不小于0.85，为保证不影响隧道套拱、二衬，压实时采用微震或静压，不得开动强震。施工通过后对坡面进行方格式截水骨架护坡内植草皮防护，并与当地环境协调，骨架护坡面应做好挡水板以形成规则的排水槽，骨架护坡适当位置处设置踏步，以便于洞顶工程维修。

5 此类施工方法的技术优点及效益分析

①隧道进度保证：毛蓬岗隧道此半明半暗段贯通后，可以确保隧道小里程的开工，加快了隧道施工进度；②边坡防护：原设计方案对危石清理后再进行喷锚网防护，现方案为人工排除危石，打设管棚上方铺设竹胶板进行防护，此方案既快捷且方便；数量对比如表3。③套拱进洞安全性：采用套拱施工，保护了隧道内半断面爆破开挖的安全性，也加快了隧道的施工进度，方便了隧道内拱架的立设。

6 结论与建议

毛蓬岗隧道YDK27+265～305半明半暗段施工方案与一般的半明半暗方法不一样，该方案将明挖部分套拱与隧道内拱架合为一体，在暗挖之前就将护拱完成，并且护拱侧的初期支护也完成，保证了暗挖的施工安全。该方法施工减少了YDK27+265～305段暗挖施工中边坡落石造成的危险，护拱保证了暗挖施工的安全。YDK27+265～305段的顺利完成相当于增加了一个毛蓬岗隧道右线的开挖洞口，缩短了总工期2个月。同时，在今后的施工中，我们还需要加大量测力度，对初期支护及二衬都进行拱顶沉降及拱腰收敛以及边坡位移量测。

此施工方法的成功經验，建议在以后同时遇到以下几种情况：一是边坡开挖高度较高，开挖以及防护数量较大；二是围岩地质差，存在偏压时采用此法；三是土质围岩地质条件不适用。

参考文献：

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[2]徐辉杰，廖方谞.望牛岭隧道半明半暗段套拱施工[J].广东公路交通，2002（03）.

[3]王学哲.偏压超浅埋双连拱隧道施工技术研究[J].铁道标准设计，2005（06）.