太行山隧道明挖段基坑施工方案设计

董 博

(中铁十八局集团 第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

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18 108．066 m。直线段线间距30 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。露水河明挖工区负责DK590 +355 ～DK590 +885 段的施工任务，施工段主体工程长530 m。

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 水文地质条件

隧道下穿露水河床地段，最小埋深12 m，河床主要为砂卵石地层，无自稳能力，露水河两侧太行山山前汇水面积大，雨季易发生空水风险。

隧道洞室围岩为第四系全新统冲积砂卵石，露水河无常年性流水，地下水为孔隙水，大气降水及河道上游孔隙水补给，地下水发育，地下水具硫酸盐侵蚀性，化学环境作用等级为H1，该段围岩类型为V 级。

3 基坑开挖施工费方案设计

3．1 围堰填筑施工

露水河在旱季基本无水，露水河明挖段仅安排在旱季施工，雨季不安排施工，围堰的作用为预防旱季突发爆雨或洪水，不仅可以预防突发雨害，还保障了基坑开挖施工安全，是基坑开挖的主要前期准备。

围堰基坑外侧坡度为1∶ 1．25，基坑内侧坡度1∶ 1，围堰最高处高度为3 m，其它地段根据围堰处河底深度不同高度相应调整，但围堰顶标高相同，围堰顶宽度最小处不得小于2 m。围堰材料就地取材，采用露水河砂卵石填筑，最外侧码放两层袋装卵石，袋装卵石相互连接，以防河水冲刷或被水冲走。为保证机械正常作业，围堰基坑内侧有机械作业处平台宽度不得小于15 m，其中机械离基坑坡脚的安全距离不得小于2 m。

3．2 基坑开挖与支护

3．2．1 基坑施工

基坑开挖采用放坡敞口开挖。开挖采用挖掘机纵向分层开挖，挖掘机或装载机装车，自卸汽车运输至指定地点堆放。开挖时自上而下分层进行，开挖分高度层3 ～4 m。基坑采用放坡网喷支护和土钉支护相结合的方式。施工前需做好地面防、截水措施，确保边仰坡防护施工质量，加强基坑监测，确保施工安全。

图1 太行山隧道露水河明挖段围堰横断面图(单位:cm)

3．2．2 网喷混凝土钉墙支护

基坑上部采用稳定坡率放坡网喷护面:坡率1∶ 1，坡面挂网 Φ6@150 ×150 mm，面层喷150 mm 厚C25 喷射混凝土。

下部采用土钉墙支护:坡率1∶ 0．25，坡面挂网 Φ6@150 ×150 mm，面层喷300 mm 厚C25 喷射混凝土，土钉采用Φ42 钢管@1 200 ×1 200，基坑底部铺设150 mm 厚素混凝土垫层，并在坡脚设400 ×400 排水方沟，抽排积水。土钉在现场按设计要求加工，风动凿岩机钻孔，并用风动凿岩机的顶推力将土钉推送入孔，注浆泵压注水泥浆。详见图2。(1)施工方法。网喷混凝土采用随开挖，随打入土钉、随挂网、喷混凝土。采用湿喷法施工，钢筋网分片加工、现场安装，混凝土采用现场拌合，TK-961 型湿喷机紧跟开挖作业面喷射混凝土。(2)施工工艺与流程。见图3。

图2 网喷混凝土钉墙支护样图

图3 网喷混凝土钉墙支护施工流程

3．2．3 基坑加固

露水河明挖段分别在:左线DK590 +470、+540、+600;右线DyK590 +431、+511、+576 设六处泄水段，泄水段采用旋喷桩加固;其余地段均采用注浆加固。

(1)旋喷桩施工。泄水段两端采用Φ600 mm 的旋喷咬合桩均匀加固2．2 m 宽的加固土体进行封堵，防止注浆段浆液堵塞泄水段，咬合桩间距40 cm;泄水段其余段落桩间间距80 cm，梅花形布置，要求旋喷桩深入风化岩2 m。

旋喷桩设计参数如下:桩直径600 mm;注浆压力20 MPa;止浆段桩间咬合为200 mm。施工场地要达到“三通一平”，在坑底预留30 ～50 cm 厚的工作垫层。

施工工艺流程:清表→布桩→下钻杆(喷杆)→喷射浆液→旋转提升→拔管→回灌→冲洗设备。

工艺要点:①钻机就位。钻机安放在设计孔位上并保持垂直，旋喷管允许偏斜不大于1．5%。②钻孔。单管旋喷常使用旋转振动钻机，适用于标准贯入度小于40 的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时采用地质钻机钻孔。钻孔位置与设计位置的偏差不大于50 mm。③插管。使用振动钻机钻孔时，插孔与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管，并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞旋喷管喷嘴，可边射水边插管，水压力不超过1 MPa。④喷射作业。当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业，时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。⑤冲洗。喷射施工完毕后，把注浆管等机具冲洗干净，管内、机内不能残存水泥浆，通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。⑥移动机具。将钻机等机具设备移到下一孔位。

(2)地表注浆加固。地表注浆加固段，采用地质钻机开孔，注浆孔间距0．8 m，按梅花形布置，注浆扩散半径1．5 m，开孔直径52 ～110 mm，壁厚3．5 mm 的热轧无缝钢管，孔口管直径50 ～108 mm，孔口管长1 m，孔口应埋设牢固。终孔直径不小于50 mm，管长9 ～12 m。钻孔到位后，应采用后退式注浆方式，控制浆液凝结时间，逐步将土体固结;施工前可现行进行试验，根据实际情况调整注浆参数，以求达到效果。

3 结语

基坑开挖施工作为该隧道露水河明挖段隧道施工的重要施工工序和隧道仰拱、明洞施工前期准备。其施工需要前瞻顾后，不仅要考虑自然灾害、水文地质条件的影响，还考虑后期明洞施工要求。围堰施工和基坑开挖过程需处理好施工便道，既要考虑便道施工对边坡影响，也要考虑便道布置对人员迅速撤离和机械施工行进停放的影响。为了加大固结体尺寸或在深层硬土中为避免固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、提高泵量或降低回转与提升速度等措施，也可采用复喷工艺。在开挖检查方面，一般限于浅层，全面检查喷射固结体质量，固结体形状、直径、整体性、均匀性和垂直度。并制作固结体标准试件，进行各种物理力学性能试验。对试验段进行开挖检查结果均能满足设计要求。