隧道工程采石坑段施工技术及注意事项

庄泽祺

(福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福建 福州 350001)

冒顶塌方已成为影响隧道施工工期、工程造价、安全运营的一个重要隐患[1]。某在建隧道顶因采石形成两处采石坑，“废弃采石坑”是采石后遗留的一种退化生态系统, 其特点是原有表土和植被缺失, 地质结构不稳, 容易引发滑坡 、泥石流等地质灾害[2]。某工程隧道采石坑陡崖顶部可见松散堆石，且洞顶已伸入采石底部1.02m，属冒顶状态，隧道施工前必须先清除洞顶虚渣和松散堆石，对采石坑进行混凝土回填。

采石坑混凝土回填处理方法有很多种，需根据不同的地质条件、设计要求以及现场的情况选择相应有效、经济、可行的处理方法。某在建隧道采石坑顶山体地形陡峭，大型吊车无法到达坑口，从采石坑上口清除弃渣甚为困难，存在高空作业风险，故采用导洞超前扩挖法从采石坑坑底进入坑内进行回填处理，不仅消除了该安全顾虑和施工难点，而且利用了隧道本身洞身开挖的便利，既经济又节省工期。

1 采石坑段落概况

某在建隧道右洞南段YK1+045～YK1+105段落处上方有两个已积满水的采石坑。左采石坑正下方为隧道右洞，坑底平面尺寸约为44×17m(纵向×横向)，深度约33.6m，坑顶高程100m，坑底高程约66.4m。坑底有石渣堆积，最大厚度约5.6m，块径约为0.02～1m，隧道右洞顶开挖线进入采石坑底最大为1.02m；右采石坑正下方为隧道右洞右侧，平面尺寸约为51×17m(纵向×横向)，深度约27.5m，坑顶高程100m，坑底高程约72.5m。两个采石坑中间余留的未开采部位可见构造带F1发育，产状105°∠75°～85°，出露位置宽约4m～5m，带内岩体较破碎，呈裂隙状结构，岩石中等风化，部分裂隙可见侵入岩脉。受其影响，采石坑岩壁地面处可见岩石开裂现象。

根据现场踏勘，采石坑所处位置山体至上而下为山皮、软石、次坚石、坚石、特坚石(可切割石板材)，坑内蓄水无泄漏；由此可推断采石坑底部以下隧道右洞所处位置为Ⅱ、Ⅲ级围岩，裂隙不发育。

2 采石坑段落施工处置方案

根据采石坑段落现场具体情况看，隧道顶已伸入采石底部1.02m，属冒顶状态。采石坑内不但已积满水，抽干水后，发现坑底存在外部弃渣，弃渣呈松散三角形坡面，顶高为5.6m，底长约50m，底宽约18m，计算体积约2 520m3重约3 780吨。该弃渣给隧道在采石坑段施工造成极大影响，必须先行清除。考虑采石坑顶山体地形陡峭，大型吊车无法到达坑口，从采石坑上口清除弃渣甚为困难，也很危险。故本处置方案拟采取在隧道体中部开一道4m宽，10m长拱形小导洞由小型反铲进入采石坑底清渣(拱顶进入采石坑底宽2.8m，长7m)。清渣后用Ⅰ20a工字钢配枕木及胶合板作底模，并埋设φ300*5*6520mm钢管作为混凝土输送管通道。而后浇筑坑底4m厚C20素混凝土。待混凝土强度达100%后按照以上叙述的隧道开挖法进行正常施工。该段落隧道二次衬砌完成并达到设计强度后方可进行采石坑按设计回填碎石及渣土，并做好顶面防水层。以下以图文方式进行步骤叙述。

步骤一：将采石坑顶上山坡危石清理干净，用钢管脚手配胶合板进行围挡防护，并认真做好安全技术交底工作。然后将采石坑内的积水基本抽干，洞体开挖至采石坑前40m处，开始采用上下台阶法开挖并形成仰坡，开挖至采石坑前10m后改为在中部开挖4米宽带斜坡拱形小导洞至采石坑底。使小导洞拱顶破入采石坑底部，形成宽度约为2.8×7m的冒顶孔(Ⅱ、Ⅲ围岩洞壁采用素混凝土喷锚；Ⅳ、Ⅴ围岩采用挂钢筋网混凝土喷锚)，相当于形成一道2.8m×7m的一线天。然后由小反铲经小导洞坡道和“一线天”进入采石坑底部，将弃渣往(一线天)清出。其小反铲驾驶室顶采用Ⅰ12工字钢骨架加1.2cm厚钢板铺面防护，以确保小反铲司机的安全。装载机在小导洞内将渣铲出并用自卸车运出洞口弃放。具体见图1所示。

图1

步骤二：清渣完毕，小反铲退出采石坑，将清渣孔用Ⅰ20a工字钢、枕木板及胶合板作模(坑底在铺设工字钢处用环氧砂浆找平)，并在适当位置埋设φ300×5×6 520mm钢管作为混凝土穿输送砼管通道用。具体见图2。

图2

步骤三：在采石坑底面搭设7.7m高满堂安全防护棚，安装移动式混凝土泵及铺设混凝土输送管，随后浇筑坑底第一层2m厚C20混凝土。具体见下图3。

图3

步骤四：第一层2m厚C20混凝土浇筑完成，开始继续浇筑第二层2m厚C20混凝土(钢管脚手架底部埋入混凝土内)。具体见图4。

图4

步骤五：浇筑完第二层混凝土后，拆除混凝土输送管及钢管脚手架防护棚，并用C20砼填塞φ300×5×6 520mm预埋管，用防水砂浆填塞埋在砼内的钢管脚手。具体见下图5。

图5

步骤六：待坑底混凝土强度达100%后,开始回填碎石及其上的石渣，并在顶面施做防水层。具体见图6。

图6

3 注意事项

(1)采石坑段隧道洞身开挖前应先清除采石坑周围的松散石块，在距坑边2m位置处设置围挡，防止在施工期间碎石掉入坑内。

(2)结合周边地形在采石坑周边设置截水沟，避免地表水汇入采石坑内。

(3)为尽快排走隧道围岩裂隙水，环向排水盲沟纵向间距调整为3m。

(4)完成处置的步骤后，便可按隧道正常开挖方法继续隧道施工。但在采石坑底施工时，开挖进尺应当按照Ⅴ级砂土状围岩进尺控制。原作为坑底模架的工字钢将随开挖进尺自行脱落。由于采石坑段落隧道二次衬砌厚度有加强，混凝土比较重，所以二衬台车必须进行加固处理。

4 结 论

某在建隧道洞顶采石坑回填根据现场施工条件，采用导洞超前扩挖法从采石坑坑底进入坑内进行回填处理，于2021年6月该隧道已通过采石坑段，通过以上处置方案，有效的降低了高空作业的风险，提高了现场施工操作的安全性，以及有效的解决了冒顶的风险，需要注意的是采石坑回填过程中应有监控量测数据做指导，加密监测频率。