不良地质公路隧道进洞关键施工技术研究

摘  要：近年来，我国高速公路建设发展迅速，通车总里程突破60000km。当前高速公路規划逐渐走向山区，隧道建设逐年增加，隧道进洞成为公路隧道建设施工中的难点之一。本文结合黄千高速隧道工程，在洞口地质条件差的前提下，确定了“套拱+管棚+明洞”的进洞方案，并详细介绍了相关施工工艺，从而既保证山体稳定、顺利进洞，又保证工程顺利开展。

关键词：不良地质;公路隧道;进洞施工

中图分类号：U445.4    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）07-0000-00

1 工程概况

黄山至千岛湖公路设计等级为高速公路，隧道采用双洞单向双车道行车型式。葫芦尖2号隧道进、出口均位于斜坡，隧道右线全长1780m（起讫桩号为K15+482～K17+262），左线全长1795m（起讫桩号为ZK15+481～ZK17+276）。

隧道进洞口段位于斜坡，围岩级别为V级，根据现场工程地质调绘、物探资料、野外编录、原位测试和室内土工试验成果，隧址区地层为第四系全新统坡积物（）和青白口纪井潭组（Qnj）凝灰岩。

2 工程难点

1. 隧道洞口为青白口纪井潭组凝灰岩，岩层走向与洞轴线斜交、偏压，全部属Ⅴ级围岩。岩石极破碎，强度较低，成洞条件差。

3 进洞施工关键技术

葫芦尖2号隧道左右洞均采取单向掘进（从出口向进口）施工。进洞前，首先施作洞顶截、排水沟等排水设施，洞口临时边仰坡采用锚网喷进行防护，洞口偏压段、V级加强衬砌洞口段根据具体地形地质条件以超前注浆大管棚作为预支护，加固地层确保安全进洞。

3.1 洞口边仰坡施工

组织复测并控测布网，按照“零”开挖进洞原则将洞口位置准确定位。在开挖洞口边仰坡时需要对洞内施工情况和需求进行充分考虑，做好洞口施工现场的合理布置。

3.1.1 地表防排水

洞顶按设计要求人工开挖并施作洞顶截水天沟，确保洞口可以顺畅排水，不会出现积水问题。做好截水沟设置，通常设置在洞口边、仰坡开挖线外5～10m左右，避免洞脸遭受雨水冲刷。同时需要将沉降观测桩埋设于坡顶上部，对下沉情况进行定时监测。

3.1.2 边坡开挖

做好截排水系统后，人工配合挖掘机根据实际进洞需要开挖边仰坡，边仰坡的开挖坡度随原地面的坡度改变而改变，确保坡面平顺并与原地形成为一体。装载机配合自卸车运渣，人工配合刷坡。

3.1.3 边仰坡防护

（1）边坡锚喷支护。人工配合修整边坡达到设计要求，边仰坡施工Φ22砂浆锚杆，间距1.5m×1.5m呈梅花形布置，挂设Φ8钢筋网片，喷C20混凝土，厚度10cm。葫芦尖2号隧道左线进口仰坡另增设Φ25自进式中空注浆锚杆，间距2.0m×2.0m。

3.2 洞口套拱

葫芦尖2号隧道出口设置2m长、0.8m厚的洞口套拱。为了避免套拱进浆需要封堵好导向管两端。

3.3 超前大管棚

进出口端洞口段暗洞围岩属于强-中风化地质，为了保证施工质量安全需要进行Ⅴ级支护，支护形式为超前大管棚。待套拱混凝土强度达设计及规范要求，方可实施管棚钻孔工作。隧道洞口段拱部设1环长L=30m、直径Φ108超前大管棚的超前支护预加固措施进洞。

3.3.1 工作平台与导向墙

大管棚施工前先开挖洞脸明洞土石方到隧道拱角处留置工作平台，然后再开挖面设导向墙。导向墙长度2m，厚度80cm，使用C25混凝土浇筑，内设4榀I20a工字钢架;导向墙内部设置φ133壁厚4.5mm导向钢管，长度2m，外插角1°～3°，共37根。

3.3.2 钻孔及注浆

超前大管棚钻孔采用专用管棚钻机，最高水平钻进高度4.5m，单根钻杆长度3m，主臂可垂直360°回转。此机械设备主要利用的是顶驱的回转和冲击作用，在软弱围岩中同时回转钻进套管和钻具。钻进穿孔采用的是大扭矩回转套管，将孔向的精度和钻深能力都大大提升。为了可以将钻具丝扣便捷地加紧和卸拧，在钻架上特意配置了两度液动夹头，可以有效降低劳动强度。设备中带有液动注水泵可以实现清孔和排渣，节省了清孔工作。

采用KBY-50/70双液注浆机开展注浆作业，浆液由水泥拌合机和TBW50/15 混浆机拌制。

3.4 明洞施工

3.4.1 明洞开挖

洞口前段明挖，采用挖掘机开挖，局部岩石段采用弱爆破开挖，自卸汽车运土，人工配合刷坡，并随开挖随防护，开挖前在开挖边坡线以外5m设置坡顶防排水系统，并应尽量避开雨季施工;洞口前明挖配合进洞施工方法采用台阶法开挖。鉴于洞口段均为Ⅴ级围岩，因此按Ⅴ级围岩开挖顺序施工，如图1所示。

（1）开挖①步时需要充分做好临时防护措施，②③步开挖要间隔一定距离依次完成，同时也要充分做好防护措施。

（2）浇筑Ⅳ步拱墙钢筋混凝土并且完成防水层施工。

（3）拆模工作要在混凝土强度达到设计强度70%以上后方可进行，并且回填部分工作面。

（4）按照⑤步开挖、Ⅵ步仰拱钢筋砼浇筑及Ⅶ步仰拱填充的顺序依次完成施工作业。

（5）Ⅷ步回填分层完成直到达到设计厚度后进行封顶，封顶采用黏土层。

3.4.2 仰拱及洞口基础施工

开挖后处理好基底，测量基底承载能够满足规定标准后，可以进行仰拱施工和混凝土填充施工。在仰拱混凝土终凝后，填充浇筑混凝土。施工中采用的是C30自防水钢筋混凝土。采用弱爆破施工方式开挖基础，运输车辆为自卸汽车。在安装钢筋前，需要进行水平、中线点的测量放样，做好钢筋的定位设置，然后将钢筋安装到位，保证正确处理好钢筋的位置。

在稳固的地基上设置好明洞和洞门侧基础设施，严格按照设计要求进行基础埋设宽度和深度的设置，如果两侧侧壁存在软硬不均匀或者松软的地基，需要首先做好加固处理才能进行基础施工。

3.4.3 拱墙二衬砼浇注

采用C30自防水钢筋混凝土进行明洞拱圈衬砌施工，混凝土浇筑为整体台车完成。泵送混凝土入模并且采用拆入式振捣器进行振捣，严格控制好振捣过程，不得存在漏振或者过振的情况，当表面出现了浮浆可以停止振捣。

3.4.4 防水层施工

浇筑完成明洞混凝土后做好混凝土强度检测，当强度100%达到设计要求后可以在明洞拱圈外设置保护层，通常为3cm厚度的M10砂浆。在充分做好混凝土施工后才能进行防排水施工，避免后期水的渗入影响施工质量安全。通常采用双层土工布结合EVA防水板的方式作为防排水层。

3.4.5 明洞回填

在完成洞门施工且混凝土强度達到设计的强度后需要进行明洞回填施工作业。首先需要用粒径不超过10cm的土石方回填两侧，然后做好洞口的防护处理以及排水处理。土石方填筑按照从下到上对称分层的方式回填。回填过程中要保证回填土分层夯实，可以采用机械和人工相互配合的方式完成夯实工作，这种方式能够保证夯实效果，提高工作效率。在夯实过程中每层的厚度应当控制在0.3m以内，要保证压实度超过90%，做好两侧回填高度的控制，要尽量保证高度一致，高差控制在0.5m以内，如果有必要，可以采用台阶状施工方式，此时的回填高度不能超过5m。要良好地搭接好黏土隔水层和边仰坡，保证紧密封闭，用喷砼圆弧做好搭接处的过渡处理。施工中需要注意保护好防水层。在完成明洞回填后，及时防护好洞口、洞顶和坡面的绿化，从而提高回填体的稳定性，保证工程的施工质量。

4 结语

在公路隧道施工中，需要不断提高施工技术水平，加强施工过程管理，合理配置相关资源，并且对施工中的重难点和细节加强控制，严格按照施工流程操作，最终建设良好的工程项目。本文以具体工程案例为研究对象，在分析工程难点的基础上，重点针对隧道进洞施工技术进行探讨，分析了边仰坡施工、洞口套拱、超前大管棚和明洞施工具体施工方法，希望能够为同行提供一定参考。

参考文献

[1]姚裴.公路隧道施工技术及控制要点探讨[J].安徽建筑，2019，26（4）：145-146+157.

[2]资坤元.高速公路隧道施工技术及控制要点探讨[J].中国标准化，2019（6）：144-145.

[3]林家乐.公路隧道工程“零开挖进洞”施工技术研究[J].西部交通科技，2019（3）：75-77.

收稿日期：2019-10-11

作者简介：周志强（1985—），男，吉林临江人，本科，工程师，研究方向：隧道施工技术管理。

Research on the Key Construction Technology of the Tunnel in Bad Geology

ZHOU Zhiqiang

（China Railway 16th Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，  Beijing  101400）

Abstract：In recent years， China's highway construction has developed rapidly， with a total mileage of 60，000km. At present， highway planning is gradually moving towards mountainous areas， and tunnel construction is increasing year by year. Tunnel entry has become one of the difficulties in highway tunnel construction. This paper combined with the Huangqian high-speed tunnel project， on the premise of poor geological conditions at the entrance， determined the "jacket + pipe shed + open hole" entry plan， and introduced in detail the relevant construction technology， so as to ensure the stable and smooth entry of the mountain Hole， and ensure the smooth progress of the project.

Key words：unfavorable geology;highway tunnel;entrance construction