太行山隧道露水河暗挖段施工方案设计

丁 晶

(中铁十八局集团 第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

太行山隧道采用双洞单线方案，隧道最大埋深915 m，最小埋深12 m。在露水河工区DK590 +700 ～DK590 +885 段共185 m，采用暗挖法施工。隧道露水河暗挖段作为太行山隧道露水河段工区重要组成部分，考虑到雨季易发生突(涌)水风险，本段施工安排在第三个旱季进行，施工时利用二期施工便道和预留的未衬砌段作为通道进行暗挖施工。本工程暗挖段施工方案设计，包括开挖、支护、防排水、衬砌等专项工程设计，对其他类似工程有可鉴之处。

隧道;暗挖;支护;排水;防水;衬砌

1 工程概况

太行山隧道位于山西省与河南省交界处，起于山西省长治市平顺县石城镇克昌村，止于河南省安阳市林县姚村镇坟头村。隧道采用双洞单线方案，左右线隧道进口里程分别为:DK578 +875、DyK578 +865，路肩标高分别为552．08、552．20 m。左右线隧道出口里程分别为:DK597 +000、DyK596 +973．06，路肩标高分别为378．03、377．62 m。左线隧道全长18 125 m，右线隧道全长18108．066 m。隧道最大埋深915 m，最小埋深12 m。线路在DK590 +335 ～DK590 +740(DyK590 +310 ～DyK590 +705)下穿露水河浅埋地段。

根据设计图纸:左线DK590 +355 ～DK590 +700、右线DyK590 +331 ～DyK590 +675 段，最小埋深12 m，采用明挖法施工，DK590 +700 ～DK590 +885 段计185 m 采用暗挖法施工。

2 施工工序总体设计

由于本段地质条件较差，为V 级围岩，存在突(涌)水风险，为了预防发生突、涌水事件，除了采取准确的超前地质预报，还应采用三台阶七步法开挖，使暗挖工程安全高效进行。在开挖过程中，台阶设计长度为3 ～5 m，开挖采用风镐或弱爆破，掘进循环进尺控制在0．5 ～1．0 m。台阶法施工顺序见图1。

图1 台阶法施工顺序

3 施工期支护方案设计

3．1 超前支护

考虑到本段工程地质条件和环境敏感地段，本段隧道暗挖段超前支护采用超前帷幕注浆和超前小导管注浆加固。

(1)帷幕注浆。全断面预注浆，注浆孔采用管棚钻机钻孔，灰浆机拌制浆液，压浆机进行注浆，注浆管采用孔口管，每循环注浆长度控制为30 m。施工工艺流程见图2。

(2)超前小导管注浆加固支护。现场加工小导管，喷射混凝土封闭岩面，风动凿岩机钻孔，并用风动凿岩机的顶推力将小导管推送入孔，测斜仪控制钻孔角度，注浆泵压注水泥浆。

图2 帷幕注浆工艺流程图

3．2 初期支护

砂浆锚杆采用风动凿岩机成孔，先注后插工艺安装锚杆，测斜仪控制锚杆孔道倾角，注浆采用专用注浆泵施工。中空注浆锚杆在专业厂家购买，锚杆钻机钻孔，液压平台辅助人工安装，专用高压注浆泵注奖。按设计要求加工钢筋网，在加工棚分块预制成钢筋网片，长宽尺寸为100 ～200 cm，洞内铺挂，钢筋网在初喷2 cm 厚混凝土后设置，同系统锚杆固定牢固。对于格栅钢架现场拼装加工，根据不同断面需要，精确放样下料，分节焊制而成。栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接及加工误差应符合有关规范。喷射混凝土前按照规范和标准对开挖断面进行检验，采用湿喷工艺。施工机械采用混凝土湿喷机。本段初期支护参数如下:喷混凝土设置位置全断面，厚度20 mm;钢筋网(纵向Ф6/环向Ф8)设置部位全断面，网格间距20 mm ×20 mm;锚杆设置位置拱墙，长度3 m，间距1．0 ×0．75(环向×纵向);钢架规格格栅钢架，设置部位全断面，间距0．75。

4 仰拱及填充方案设计

按照要求，仰拱离掌子面的距离不超过40 m，采用全幅浇注的方法一次完成浇注仰拱，严禁半幅施工，以起到早闭合，防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为保证整体工期要求，减少仰拱铺底对施工进度的影响，降低施工干扰，开挖和浇注混凝土时利用仰拱栈桥(见图3)保证运碴车辆和其他车辆的通行。填充必须在仰拱砼达到强度后进行，支立侧模，一次浇注到位。

图3 仰拱栈桥立面示意图

5 防排水施工方案设计

全隧二次衬砌拱部、边墙及仰拱混凝土抗渗等级不低于P8。衬砌拱墙背后设ECB 防水板(厚1．5 mm)，背衬无纺布(350 g/m2)，拱墙环向、墙脚纵向设盲沟，并与侧沟分段连通。

二次衬砌施工缝纵向设钢板止水带+遇水膨胀橡胶止水条的复合防水措施，环向施工缝采用中埋式橡胶止水带+外贴式止水带的复合防水措施，变形缝采用钢板止水带+遇水膨胀橡胶止水条+背贴式橡胶止水带+嵌缝材料的复合防水措施。二衬拱部每隔2 ～5 m 预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

6 二次衬砌施工方案设计

衬砌采用9 m 长液压钢模整体衬砌台车，绝缘、非绝缘下锚段的衬砌台车在前者结构的基础上增加一侧钢模板和底部调节模板，一并在工厂制造运至现场使用。综合洞室、横洞、斜井等小型洞室二次衬砌采用大块弧形钢模衬砌台架，拱墙一次模筑成型。混凝土由拌和站拌合，混凝土输送车运输，泵送入模灌筑施工，振捣器振捣密实。

各测试项目所显示的围岩和喷锚支护变形已基本稳定，位移速度有明显减缓趋势。已产生的各项位移已达预计位移量的80%以上。水平收敛值(拱脚附近)小于0．2 mm/d，或拱项下沉速率小于0．15 mm/d。在满足上述条件后尽快进行二次衬砌的施作。自稳性很差的围岩，可能长时间达不到基本稳定条件，当初期支护的混凝土发生大量明显裂缝，而支护能力又难以加强，变形无收敛趋势时，报经监理工程师批准后，提前施作仰拱及二次衬砌。在二次衬砌中，采取增设钢筋和提高混凝土强度等级的措施。

7 结语

施工过程中严格遵循综合预报，先探后掘。在涌水量较大、涌水类型为基岩裂隙水情况下，当涌水在长段落范围内时，应采取“适量排放”的原则进行隧道施工排水;当涌水集中在比较短的范围内时，可采用径向注浆的方式进行堵水;当涌水量较大、严重影响隧道的掘进速度时，应采用超前注浆和帷幕注浆技术来加快隧道的施工;当施工中出现较大集中涌水时，采取局部注浆的方式进行封堵，对剩下的小股涌水进行集中引排。由于本段地质条件较差，为V 级围岩，存在突(涌)水风险，施工中应坚持“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤测量”的施工原则进行施工。准确的超前地质预报是预防发生突、涌水事件最有效、最主动的手段，通过多种超前水平钻探及综合物探手段相互印证，提前确定可能发生突涌水的位置或段落，以防发生严重的后果。