金鸡山公路隧道出口进洞施工技术

涂军桥

广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 511400

1 工程概况

金鸡山隧道为双向四车道分离式隧道，净高7.2m，净宽11.77m，最大埋深约86m。为防止隧道开挖引起路基边坡失稳，应先进行右线隧道施工，待右线隧道围岩稳定，二衬施作完成后再开挖左线路基及明洞，施工过程应注意左线开挖对右线隧道的影响，加强监控量测，一旦隧道衬砌或者边坡出现不当变形，应立即采取相应措施。

2 施工重难点

隧道具有浅埋的地质特点，洞身出露地层以石英砂岩居多，该类地层在岩体完整情况下一般为相对隔水层，但施工现场的岩体节理较发育，赋存较丰富的地下水，透水性强，且具有较强的流通能力及较广的流通范围。进洞段支护如不及时闭合成环很容易造成坍塌事故，洞身开挖需根据围岩情况采用不同的施工方法，洞口衬砌段采用CD法侧壁导坑开挖法开挖；洞身开挖根据图纸及人行交叉口加强段等衬砌类型，结合地质超前预报及开挖初支的监控测量数据采用CD法、台阶法、留核心土台阶法。

3 施工方案

以光面爆破为基础施工方法，施作初期支护结构，施工期间加强对围岩的监控量测，按照该思路有序开展工作。以隧址区建设条件为立足点，金鸡山隧道均从云浮端掘进，按照先右洞、后左洞的顺序依次施工，两线掌子面错开距离至少达到30m。隧道施工量较大，以液压台钻钻爆的方式为主，辅以人工作业，产生的弃渣在挖掘机与装载机联合作业的模式下高效出渣，由汽车将该部分运输至指定堆放场所，避免现场堆积的情况。根据隧道施工内容，共建立包含开挖、支护、衬砌在内的三条作业线，分别适配机械设备，以达到机械化高效施工的效果。

3.1 V级围岩段施工方案

V级围岩施工步序示意图如图1所示。V级围岩施工中，考虑到安全和质量的双重要求，采用CD开挖法和环形开挖留核心土法相综合的方案，具体作业要点如下。（1）施作隧道侧壁超前钢花管和导坑侧壁水平锚杆超前支护。（2）以机械作业为主，人工为辅，组织①部的开挖作业，作业尺寸为宽约7.5m，高约6.0m。（3）组织①部导坑周边的建设工作，主要包含初期支护和临时支护两部分。主要作业内容包括初喷4cm厚的混凝土，将I18临时钢架和型钢钢架设置到位，在该主体结构的基础上配套锁脚锚杆，再将径向锚杆和钢筋网片有序设置在指定位置，各装置的施工均完成后，复喷混凝土。（4）组织②部的开挖作业（滞后于①部特定的距离），以机械开挖的方式为主，由人工视实际情况予以修正，使其具有规整性。在导坑周边喷射混凝土，厚度按4cm控制；在前述已经架设的型钢钢架和I16临时钢架的基础上采取接长处理措施，并配套锁脚锚杆。钻进成孔后将径向锚杆设置到位，再紧密铺设钢筋网片，向该部分喷射混凝土，直至厚度达标为止。（5）组织③部的开挖作业（滞后于②部特定的距离），以机械开挖的方式为主，由人工视实际情况予以修正。施作导坑周边初期支护。（6）组织④部的开挖作业（滞后于③部特定的距离），以机械开挖的方式为主，由人工视实际情况予以修正。施作导坑周边初期支护。（7）组织⑤部的开挖作业（滞后于④部特定的距离），以机械开挖的方式为主，由人工视实际情况予以修正。（8）加强监控量测，根据所得结果判断初期支护情况，待其达到收敛状态后，将I16临时钢架拆除。

图1 V级围岩施工步序示意图

3.2 CD法施工控制要点

（1）开挖不可造成破坏性影响，以弱爆破或人工开挖的方式为宜。在采取爆破措施时，需加强对炮眼深度和装药量的控制[1]。（2）主体结构初期支护钢架施工环节，以实际情况为准，划分为多个节段，有序施工。（3）适当调整锁脚小导管的距离，基本要求在于下台阶可维持稳定的状态。（4）每步台阶施工中，单次开挖长度可控制在2～3m，待第三部台阶开挖工作落实到位后，及时施作仰拱，以增强稳定性。（5）在右部导洞开挖时，应滞后于左部导洞，要求距离达到20m或视实际情况适当增加。（6）加强监控量测，根据数据及时判断洞身结构的稳定状态，进而以合理的方式调整支护的参数，并安排合适的时间组织二次衬砌的浇筑作业。（7）上导坑①、③部的开挖施工阶段，循环进尺以1榀钢架间距为宜，即0.6m；而对于下导坑的②、④部，则以施工现场的地质条件为准，适当增加。立足于机械设备运行性能、施工队伍工作水平等因素，在许可范围内调整导坑开挖孔径和台阶高度。加强钢架间的连接，较为合适的是设置纵向连接钢筋。（8）施工流程：首先开挖上弧形导坑，将拱部的初期支护设置到位后，再按照“预留核心土→下台阶中部→下台阶侧壁”的顺序依次完成各部分的开挖作业，随后进入仰拱超前浇筑施工环节，在前述基础上设置全断面二次衬砌。

3.3 环形开挖留核心土法作业要点

根据开挖断面的尺寸特点，将其划分为上、中、下及底部，按顺序依次开挖。严格控制核心土面积，其至少需达到整个断面面积的1/2。考虑到机械设备高效运行的作业需求，上台阶、中台阶、下台阶各自的开挖高度分别以4.5m、4.5m、3.5m为宜。上台阶支护工作落实到位并且喷射混凝土后（要求实测值达到设计强度的70%），可以进入核心土与下台阶的开挖环节。开挖具有破坏性影响，容易威胁上台阶初期支护的稳定性，例如出现下沉与变形现象，不利于结构的整体稳定性。对此，在底部增设槽钢托架，将该部分与钢架连接于一体；进一步加强支护，即在钢架底部设锁脚锚杆，经焊接处理后使其能够与纵向槽钢稳定连接[2]。逐层开挖并喷射混凝土，尽快封闭围岩，必要时设临时仰拱，以起到加强支护的作用。

3.4 IV级围岩段施工方案

分部开挖，下台阶滞后15m左右。具体作业流程如下：按照先上台阶、后下台阶的顺序依次开挖；及时采取支护措施，初喷4cm厚的混凝土后，设置锚杆、挂网、架格栅钢架，再复喷；而进入下台阶开挖环节时，则优先处理中槽部位，以跳槽开挖的方式完成边墙的开挖作业，待开挖结束后，尽可能在较短的时间内施作二次衬砌[3]。IV级围岩段衬砌断面施工环节，按照8cm的标准预留沉降量。以设计开挖轮廓线为基准，组织开挖作业。隧道洞身部分，开挖至上台阶钢格栅安装地面高程，下台阶开挖至边墙钢格栅安装地面高程。根据IV级围岩的地质特点，每循环进尺的控制分两种情况考虑，即正常段不小于100cm，加强段不小于75cm。IV级围岩开挖平、纵面示意图如图2所示。

图2 IV级围岩开挖步序示意图

小净距隧道IV级围岩开挖、支护顺序说明：超前支护→上台阶开挖及初支→下台阶开挖及初支→仰拱开挖及初支→二次衬砌施工。进洞施工前落实各项准备工作，例如仰坡喷锚，以起到防护的作用，并按设计要求做好超前管棚注浆作业。按照先左洞、后右洞的顺序依次施工，此过程中应确保左右洞掌子面至少错开30m。开挖以机械设备为主，人工辅助作业，严禁放炮以防止破坏护拱和二衬，暗洞段由大边墙开挖引起的衬砌支护悬空部分采用C25喷射混凝土回填密实。

4 结束语

综上所述，偏压隧道施工的难度较常规隧道而言明显加大，以何种方式实现安全进洞并维持斜坡的稳定性是至关重要的内容。在金鸡山隧道施工中，通过CD法及环形开挖留核心土法的综合应用，给进洞施工创设了良好的条件，施工安全且高效，实际质量满足要求。由此表明，该隧道所采取的进洞施工技术具有可行性，可供类似工程参考。