浅谈隧洞浅埋段施工技术

　　摘要：地质及周边环境条件复杂的隧道浅埋段施工，施工技术的控制非常重要。本文将结合某水电站引水隧洞的4#施工支洞施工情况，谈谈隧洞浅埋地段的施工技术。
　　关键词：隧洞，浅埋地段，施工
　　1、工程概况
　　本工程主要为某水电站引水隧洞的4#施工支洞，起止里程：0+000～0+939.43贯穿引水隧洞，设计断面尺寸4.5×5.3m全长939.43m。进口设计高程802.00m，交点高程803.69，隧洞纵坡率为0.18%，洞身最大埋深335m。本标段主要工程土石方明挖、洞口边坡支护、洞身开挖和支护。
　　本隧洞通过区受山体构造带影响，除0+073～680段受边界断裂及其破碎带外，大部份地区岩层结构产状稳定。桩号0+000～037段为台状缓坡，地表覆盖0～10m厚崩坡积块碎石土，属明挖段，洞脸边坡天然高度约70m，属Ⅳ1（37m）类，强弱风化带厚度约12～15m，岩层走向与边坡斜交；0+037～644段为D2灰岩及白云岩，围岩坚硬新鲜，属XX1类(607m)；0+644～714段受边界断裂及其影响带，围岩破碎，属Ⅴ类(70m)；0+714～764段为粉砂质泥岩夹薄层砂岩，属Ⅳ2类(50m)；0+764～939.43段为炭质页岩，属Ⅳ1类(175.43m)。4#支洞地下水位大多高于洞顶，存在施工涌水问题。
　　2、施工方案的确定
　　根据围岩的实际情况，III、IV类围岩采用全断面开挖法，V类围岩地段采用台阶法开挖，简易钻孔台车风枪钻眼，采用光面爆破及预裂爆破技术，非电毫秒微差雷管起爆。采用压入式通风。严格控制超挖，杜绝欠挖。初期支护紧跟开挖面及时施做，减少围岩暴露时间；III类围岩采用喷锚支护：喷10cm厚C20砼，锚杆岩采用φ25mmL＝3.5m（＠1.2×1.2m）并挂钢筋网防护。IV、V类围岩除与XX围岩支护参数相同外，根据围岩情况另敷以格栅钢架、钢支撑或采用钢筋砼衬砌的形式进行支护，钢筋砼标号为C15，衬砌厚度为40cm。出碴采用装载机装碴、自卸汽车联合出碴。
　　3、施工技术
　　3.1洞口、明挖段开挖施工方法
　　本标段4＃施工支洞洞洞身轴线与现有施工便道轴线形成48.91°夹角，洞身轴线沿主峰坡角方向前进，覆盖层较厚，边坡难以成型，挂口困难，经与业主代表和监理工程师协商后，决定改变进口方向，采用沿主峰方向垂直开挖挂口进洞。洞脸采取C15混凝土衬砌厚40㎝，洞口进口段设置3道格栅钢架护拱（C20混凝土衬砌，厚30㎝），护拱浇注成型后再掘进，以确保进洞施工安全。土方及覆盖层开挖边坡1：1.5，石方开挖边坡1：1.0，每10m高设置一级马道，马道宽2m。施工程序整体上按施工分期分部位开挖，各部位按由上而下的顺序依次进行。
　　土石方施工程序是首先修筑施工便道，其次施工截排水沟、清理地表植被和覆盖层，再进行土石方开挖。随着开挖高程的下降，边坡支护跟进施工。明挖段距四周民房较远，原始地面标高比进口底板设计标高。为了控制飞石，采用刚性和柔性覆盖法控制飞石。具体操作方法是:第一步在距洞口50M设置一道钢网或拦截木栅以拦截由柔性拦截网缝隙漏出的飞石,第二步在装药结束并连接起爆网络后，再用柔性钢丝网覆盖起爆面，最后用装好砂土的编织袋压在覆盖好地钢丝网上。
　　边坡及底板基础预裂爆破或光面爆破，YT-28型气腿钻钻孔，孔径56mm，32mm药卷不耦合装药，导爆索传爆，电雷管起爆。底板基础面采用水平预裂，32mm2#岩石炸药，不耦合装药结构，线装药密度160～200g/m，导爆索传爆、非电起爆边坡和底板建基面采用预裂爆破或光面爆破，YT-28气腿钻造孔钻造孔，孔径56mm，32mm药卷不耦合装药，竹片绑扎，导爆索传爆，火雷管起爆。边坡主要采用多段毫秒延迟微差控制松动爆破，非电毫秒雷管联网，火雷管起爆。边坡近距设置缓冲爆破孔，采用边坡近距控制爆破技术，确保边坡稳定和完整。施工过程中，根据岩石级别、爆破试验及时调整爆破方案，以达到最佳爆破效果。
　　开挖中随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂变形等现象，及时采取措施，保证边仰坡的稳定和施工安全。边坡、仰坡上浮石、危石及时清除，坡面凹凸不平应予整修平顺。松软地层开挖边坡、仰坡时，随挖随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。
　　边坡和仰坡外的截水沟应于洞口土石方开挖前完成，截水沟的上游进水口应与原地面衔接紧密或略低于原地面，下游出水口应妥善的引入排水系统。
　　根据设计和现场实际情况，挂口进洞前应加强洞口两侧的临时边、仰坡防护。边坡支护采用φ25mm长2.5m的边坡锚杆同时挂钢筋网（＠200×200mm），喷射15厘米厚C20混凝土进行边坡防护。
　　3.2洞身施工方法
　　根据围岩的实际情况，XX类围岩采用全断面开挖，Ⅳ、Ⅴ类围岩断裂层破碎地带采用正台阶、双侧壁导坑法开挖，人工手持风枪钻眼，光面爆破及预裂爆破技术，塑料导爆管非电起爆，40B装载机装碴，自卸汽车无轨运输。因4#支洞洞身长939.43m，为了提高出碴速度，每100m设置一个长约10m的弧型避车洞。轴流式通风机通风，自流排水。XX、Ⅳ类围岩采用C20混凝土喷锚支护：锚杆Ф25㎜、L=3.5m、＠1.2×1.2m支护，混凝土喷射厚度10㎝；Ⅴ类围岩支护参数除与XX、Ⅳ类围岩相同外，根据围岩实际情况需另行每延米加设一道格栅拱架或钢支撑以加强支护。
　　XX类围岩开挖每循环钻孔深度3.5m，Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖初拟循环钻孔深度2.0m。XX类围岩开挖初拟循环进尺2.7m，Ⅳ、Ⅴ类围岩初拟循环进尺1.5m。
　　3.3固体锚杆和砂浆锚杆
　　孔深3.0m以下的锚杆采用“先装药，后插杆”法施工，孔深3.0m以上的锚杆采用“先插杆、后注浆”法施工。对采用“先装药后插入锚杆”的药卷锚杆，其造孔孔径应大于锚杆直径20mm以上；对采用“先插杆、后注浆”的砂浆锚杆，其造孔孔径应大于锚杆直径15mm以上。锚杆钻孔要求孔位偏差不大于100mm，孔深偏差不大于50mm。
　　施工方法：①钻孔：孔深3m以下的锚杆采用YT-28型气腿钻造孔，孔径φ56mm。在钻孔过程中，及时进行校孔，确保孔位、孔深满足设计要求。②冲孔：采用压力水将孔内浮渣、石屑等冲洗干净。③安装与注浆：注浆工作在排架平台上完成，采用注浆泵注浆，砂浆标号M25。“先插杆，后注浆法”时，先插入锚杆和注浆管，锚杆应插入孔底并对中，注浆管插至距离孔底50～100mm，注浆至孔口溢出浓浆后缓慢将注浆管拔出。④加楔固定：注浆锚杆完成后，立即在孔口加楔固定。锚杆施工完成后，三天内严禁敲击、碰撞拉拔锚杆和悬挂重物。
　　试验和检验：注浆密实度试验：选取与现场锚杆同样规格的锚杆和塑料管，采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后，剖管检查其密实度。
　　钢筋网片施工：让钢筋网和喷射混凝土组成联合支护，连续铺设。铺设时要注意：钢筋网必须与锚杆或其它锚固装置联结牢固;片状钢筋网的搭接长度不小于200mm，钢筋必须用喷射混土覆盖至少20mm以上的保护层。在施工过程中，要始终遵守如下原则“锚杆孔、孔径、孔深及布置形式要符合设计要求，锚杆杆体应平直，要除锈除油，尾部螺纹予以保护，锚杆孔要保持直线，并力求与岩石垂直。上锚杆垫板时注意不要加力，拧紧即可，锚杆尾部不应突出喷混凝土厚度。
　　3.4喷混凝土
　　4#施工支洞混凝土主要为喷射混凝土，喷混凝土标号C20，厚10～15cm。喷射混凝土采用湿喷法施工。
　　拌制喷射混凝土时，各种材料按施工配合比要求分别称量。允许偏差：水泥、速凝剂为±2%，砂、石为±3%。搅拌时间不小于1min，混合料搅拌均匀，颜色一致。混合料在运输、存放过程中严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前要过筛，随拌随用，保持物料新鲜，速凝剂利用喷射机投放。
　　采用TK-961型混凝土湿喷机喷射混凝土，自下而上分段分区分层进行。喷射距离控制在0.6～1.5m左右，区段间的接合部和结构的接缝处妥善处理，不得存在漏喷部位。喷射分层厚度满足规程规范要求。完成第一层喷射后，再挂钢筋网，然后进行第二层喷射施工。喷射作业时，连续供料，并保证工作风压稳定。完成或因故中断作业时，将喷射机及料管内的积料清理干净。冬季施工时，喷射作业区的气温不低于5℃，混合料进入喷射机的温度不低于5℃。喷射混凝土的回弹率不大于15%。
　　喷射混凝土终凝2h后，及时对喷射混凝土喷水养护。养护时间不少于14d。当冬季气温低于5℃时，不得喷水养护。当湿度达到或超过85%时，经监理人同意后可自然养护。
　　参考文献：
　　1.谢念平.隧道浅埋段暗挖施工控制技术[J].中国新技术新产品，2009，（14）.
　　2.黄小花.隧道浅埋段施工处理措施[J].民营科技，2009，（09）.