（作者：中鐵八局三公司工程部部長(zhǎng)張學(xué)良） 摘要：為確保淺埋隧道下穿高速公路匝道施工開(kāi)挖過(guò)程中圍巖穩(wěn)定，保證高速公路在施工過(guò)程中安全運(yùn)行和隧道施工安全，本文主要介紹了施工過(guò)程中的超前支護(hù)、開(kāi)挖方式、支護(hù)措施以及對(duì)高速公路路面、隧道初期支護(hù)的監(jiān)控量測(cè)等方法，可為同類工程提供參考。 關(guān)鍵詞：淺埋隧道;超前支護(hù)；控制爆破；監(jiān)控量測(cè) 一、工程概況 改建鐵路黔桂線獨(dú)山隧道，中心里程為D1K390+873.5，全長(zhǎng)407m，為單線隧道。隧道穿越地段上覆薄層第四系人工填筑層（Q4ml）、坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土，坡洪積（Q4dl+pl）粉質(zhì)黏土；下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)堯梭組（D3Y）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，中至厚層夾薄層狀。巖層單斜構(gòu)造，節(jié)理發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，地下水發(fā)育，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。 該隧道出口DK391+000～+062段共計(jì)62m下穿貴新高速公路獨(dú)山出口匝道。該段隧道埋深較淺，開(kāi)挖拱頂至匝道路面最薄覆蓋層僅為5.5 m，最厚處也只有7m，且匝道為2.0m厚度的填方路段。 二、工程特點(diǎn)和難點(diǎn) 1、超前支護(hù)和初期支護(hù)要求高。隧道穿越地段為貴新高速公路獨(dú)山出口匝道會(huì)合 處，重型車輛來(lái)往頻繁，地面動(dòng)載變化大，對(duì)隧道超前支護(hù)和初期支護(hù)的施工質(zhì)量提出了較高要求。 2、開(kāi)挖進(jìn)尺和爆破控制嚴(yán)。穿越地段最薄覆蓋層僅為5.5 m，且上部 2.0m為人工填土，下部為溶蝕地帶，爆破開(kāi)挖對(duì)路面影響大，因此要嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺和爆破振動(dòng)。 3、過(guò)程動(dòng)態(tài)調(diào)整勤。施工過(guò)程要加強(qiáng)沉降、收斂和振速測(cè)量，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)不斷調(diào)整支護(hù)參數(shù)和爆破設(shè)計(jì)，以保證隧道正常施工和路面的正常通行。 三、方案比選 1、超前支護(hù)方式。 超前支護(hù)方法有超前大管棚、小導(dǎo)管、錨桿及超前注漿等多種方法，由于下穿高速公路匝道，要求沉降變形小且均勻。采用超前小管棚或錨桿，不能完全保證沉降均勻，而全段大管棚能保證沉降一致，故選擇了φ89大管棚全段超前支護(hù)。由于該段長(zhǎng)度達(dá)62m，從一端施作長(zhǎng)管棚難度大，決定在匝道兩側(cè)洞身位置明挖，同時(shí)作為長(zhǎng)管棚施工平臺(tái)，每端長(zhǎng)管棚長(zhǎng)32m，中間搭接2m。見(jiàn)圖一施工示意圖。 2、開(kāi)挖方式。 對(duì)于單線隧道，開(kāi)挖主要采用全斷面和臺(tái)階法兩種方式，其中臺(tái)階法又分長(zhǎng)臺(tái)階、中臺(tái)階和短臺(tái)階。在好圍巖，并對(duì)沉降變形要求不嚴(yán)地段中常采用全斷面開(kāi)挖，而在圍巖較弱或淺埋隧道中常采用臺(tái)階法或超短臺(tái)階法。超短臺(tái)階上下臺(tái)階距離小，開(kāi)挖斷面閉合較快，能及時(shí)的形成閉合支護(hù)體系，有利于控制圍巖的變形，能有效的控制地表沉陷，故選擇了短臺(tái)階開(kāi)挖方式，并采用弱爆破，控制每循環(huán)進(jìn)尺在1m左右。 四、施工方法 1、大管棚超前支護(hù) 1）工作坑道施工。 由于臨近匝道，工作坑道開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制爆破，防止飛石，確保交通及人員安全；坑道開(kāi)挖較深，根據(jù)開(kāi)挖揭示的地質(zhì)情況，合理選定開(kāi)挖坡率，并對(duì)開(kāi)挖坡率較小的石質(zhì)坑壁進(jìn)行錨網(wǎng)噴臨時(shí)防護(hù)，以確保坑道內(nèi)作業(yè)人員的安全。 2）導(dǎo)向墻施工 在洞口巖壁上施工砼套拱作為大管棚導(dǎo)向墻，內(nèi)設(shè)型鋼鋼架，按設(shè)計(jì)管棚位置埋設(shè)套管并與鋼架焊接。套拱采用型鋼鋼架支設(shè)模板澆筑。 3）搭設(shè)腳手架 砼達(dá)一定強(qiáng)度后，在坑內(nèi)搭設(shè)腳手架，鉆機(jī)就位對(duì)中后固定，然后開(kāi)始鉆孔，鉆孔過(guò)程中由專人測(cè)定鉆孔精度。 4）鉆孔 利用管棚鉆機(jī)作為鉆孔機(jī)械。鉆機(jī)就位后，由測(cè)量工按設(shè)計(jì)圖準(zhǔn)確畫(huà)出鉆孔位置。施鉆深孔時(shí)，鉆機(jī)大臂頂緊在掌子面上，當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿鉆入巖層，尾部剩余20～30cm時(shí)停止鉆進(jìn)，接長(zhǎng)第二根鉆桿，用聯(lián)接套把兩根鉆桿連接牢固，又重新鉆孔，直至鉆孔達(dá)到要求深度（比管棚長(zhǎng)0.5m以上）后，按同樣方法拆卸鉆桿，鉆機(jī)退回原位。鉆孔時(shí)要確保孔徑比管棚外徑大15～20mm。 5）大管棚注漿 用高壓泵將水泥漿壓入鋼管內(nèi)，漿液通過(guò)鋼管注漿眼壓注入孔壁的縫隙內(nèi)，固結(jié)附近巖土層，采用導(dǎo)管編號(hào)隔孔注漿，先注“單”號(hào)孔，待1至2天固結(jié)后，再注“雙”號(hào)孔。壓注水泥砂漿水灰比和注漿壓力符合設(shè)計(jì)要求或根據(jù)試驗(yàn)確定。 另外，大管棚鉆孔的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的作用，在大管棚施工鉆孔過(guò)程中認(rèn)真做好鉆孔紀(jì)錄，通過(guò)對(duì)鉆孔紀(jì)錄的分析，發(fā)現(xiàn)DK391+025～+035段拱部部分為無(wú)填充溶洞，因此在開(kāi)挖掘進(jìn)前通過(guò)變更設(shè)計(jì)，對(duì)溶洞進(jìn)行沖砂回填后注漿固結(jié)，注漿壓力控制為0.5～1.0KPa，確保了隧道開(kāi)挖過(guò)程中的安全。 2、超短臺(tái)階弱爆破開(kāi)挖 在兩側(cè)大管棚施工完備后，兩頭同時(shí)采用超短臺(tái)階向中部施工，在中部剩余10m長(zhǎng)度時(shí)，停止一端施工，以保證施工安全。上臺(tái)階比下臺(tái)階超前3～5m，因此上下臺(tái)階交替作業(yè)，上臺(tái)階的碴一部分靠爆破翻到下臺(tái)階，剩余部分由人力配合機(jī)械下翻，汽車運(yùn)輸洞外。 為確保地表路面及其行車的安全，有效控制爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)地表高速公路匝道路面的影響，爆破技術(shù)方案主要從兩個(gè)方面考慮，一是采用爆破干擾降震技術(shù)降低爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)；二是使用國(guó)產(chǎn)TOP BOX 508型振動(dòng)信號(hào)自記儀2臺(tái)配合計(jì)算機(jī)對(duì)爆破振速進(jìn)行監(jiān)測(cè)處理。分兩個(gè)階段實(shí)施，一是試驗(yàn)階段，在隧道未進(jìn)入此段DK390+950～DK390+970，共20m進(jìn)行爆破試驗(yàn)，總結(jié)鉆爆參數(shù)，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)開(kāi)挖；二是爆破施工階段，將合理的爆破設(shè)計(jì)方案在DK391+000～DK391+062段進(jìn)行全面實(shí)施。 五、施工監(jiān)控量測(cè)與結(jié)果分析 1）隧道拱頂路面沉降觀測(cè) 采用水平儀、水準(zhǔn)尺，每5m一個(gè)斷面，每斷面至少3個(gè)測(cè)點(diǎn)。中線每5m一個(gè)測(cè)點(diǎn)； 開(kāi)挖面距量測(cè)斷面前后＜2B時(shí)（B為隧道開(kāi)挖寬度），2次/天；距量測(cè)斷面前后＜5B時(shí)，1次/2天；距量測(cè)斷面前后＞5B時(shí)，1次/周。 2）收斂變形量測(cè) 隧道開(kāi)挖后，周邊點(diǎn)的位移是圍巖和初期支護(hù)力學(xué)形態(tài)變化最直接、最明顯的反映，凈空的變化是圍巖變形最明顯的體現(xiàn)。 本隧道收斂控測(cè)以每1.0m一個(gè)斷面，每個(gè)收斂監(jiān)控量測(cè)斷面有兩組收斂測(cè)線，分別置于上、下臺(tái)階，采用JSS30—10/15A型數(shù)顯示收斂計(jì)配合地質(zhì)羅盤(pán)，水平儀，水平尺，掛鉤鋼尺等進(jìn)行量測(cè)，并用鐵科院西南分院研制的監(jiān)控量測(cè)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提供施工參數(shù)。 3）微震爆破的監(jiān)控量測(cè)： 采國(guó)產(chǎn)TOP BOX 508S型振動(dòng)信號(hào)自記儀2臺(tái)，探頭4個(gè)，計(jì)算機(jī)1臺(tái)（配合topivew1.5測(cè)試軟件處理程序），組成監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)測(cè)點(diǎn)選擇每次爆破里程對(duì)應(yīng)的前后4個(gè)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率與爆破次數(shù)相同。 量測(cè)結(jié)果：在施工中，通過(guò)對(duì)高速公路匝道路面位移、沉降及爆破振動(dòng)的觀測(cè)，測(cè)得位移最大值1cm（相對(duì)于原始點(diǎn)的水平位移值），沉降觀測(cè)最大值6mm（相對(duì)于原始點(diǎn)的鉆重沉降值），爆破振速值在2cm/s以內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，確保了高速公路路面的安全。 六、結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)施工及監(jiān)測(cè)分析的結(jié)果表明，隧道順利下穿高速公路，并保證高速公路的正常運(yùn)營(yíng)。 對(duì)于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段采用長(zhǎng)大管棚施工工藝，提前發(fā)揮超前支護(hù)作用，增加了施工安全度，提高隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；在管棚支護(hù)下開(kāi)挖，可減少地表下沉和防止圍巖坍塌；管棚鉆孔可作為地質(zhì)預(yù)探預(yù)報(bào)，地質(zhì)資料可指導(dǎo)洞身開(kāi)挖提供依據(jù)；管棚施工工藝的引用，對(duì)軟弱地質(zhì)圍巖隧道施工技術(shù)的探索邁開(kāi)新的步伐。