北固山隧道右洞V级围岩开挖专项施工方案

■刘秀丽，张 萍 ■河南科技大学土木工程学院，河南 洛阳 471023

1 工程概况

北固山隧道位于连云港市墟沟城区西部，属于连云港港北港区疏港道路北固山段，起于大棺材山西南坡与墟沟互通相接，止于黄石嘴东坡与北港区I类进港道路相接。隧道左线长2810m，右线长2755m，属长隧道，按80km/h双向四车道高速公路标准(通长设置紧急救援车道)设计，通长设置4．5m宽紧急车道，建筑限界净宽14m，净高5．0m，设置车行横洞3 处(宽4．5m，高5．0m)。人行横洞4 处(宽2．0m，高2．5m)。隧道进、出口设置局部小净距段落，其余段落按分离式隧道设置，进口最小净距10m，中间最大净距37m，出口最小净距12m。隧道设计纵坡控制在0．3～3%范围内，最小曲线半径882米;最大曲线半径3000米。按Ⅷ度地震烈度设防。

2 工程水文地质条件

2．1 水文条件

隧址区地表水主要为沟谷小型溪流和小型水库，流量小，受季节影响明显;地下水主要包括基岩裂隙水和第四系松散岩组孔隙潜水;主要节理密集带局部富集基岩裂隙水，呈脉状分布，无统一的地下水位。地表、地下径流一般较弱，径流途径一般为几百米。第四系松散岩组孔隙潜水主要为坡积层孔隙潜水;隧址区地下水对混凝土无腐蚀性。隧道洞室开挖后，在不考虑任何防水措施的条件下，其最大涌水量预测为:左线涌水量 846．7m3/d，右线 832．9m3/d。

2．2 地质条件

隧址区第四系坡积物，土性主要为可塑～硬塑状粉质粘土层，黄色、褐黄色，含少量砾石，局部夹碎石或滚石，薄层状分布，层厚度0．5～8．8m。隧址区基岩为中～晚元古代云台组区域变质岩系。以钠长浅粒岩、石英变粒岩为主;在隧道进口段岩性主要为云母片岩，岩质较软。此外，隧址区局部地段见绿片岩，多呈夹层状产出。变粒岩坚硬致密，为硬质岩，云母片岩和绿泥片岩抗压强度较变粒岩低，且遇水后易软化，抗风化能力较差。

隧道进口穿过残坡积粉质粘土和全～强风化云母片岩层中，埋置浅，岩体裂隙发育，岩体破碎，地下水为孔隙潜水和基岩裂隙水，围岩稳定性差，综合评定为Ⅴ级围岩，施工时易坍塌。

3 开挖施工方案

根据该隧道的工程特点，采取“先排水，快进洞;短掘进，多循环;早支护，形成环;强支撑，策安全;勤监测，细分析;速反馈，及时衬砌”的施工原则进行开挖，开挖时对不同岩石分类和根据地质监控情况进行局部开挖方案调整，总计开挖方量479319m3。

3．1 V级围岩开挖

Ⅴ级围岩浅埋加强段为小净距隧道，在施工开挖过程中先行隧道与后行隧道的掌子面应错开2倍洞径以上的距离，左右导坑错开距离应不小于1倍洞径，以减小左右洞开挖造成的相互影响。施工过程中严格按照Ⅴ级围岩浅埋加强段隧道施工工序施工，加强监控量测和超前地质预报，确保工程质量和施工安全。

3．1．1 V级围岩开挖施工方法

V级围岩浅埋加强段与浅埋近接段采用双侧壁正台阶留核心土法开挖施工，以人工或机械开挖为主，辅以弱爆破形成环形拱部;初喷混凝土封闭围岩面，挂设钢筋网架立钢支撑;复喷混凝土;在拱部初期支护的保护下，用挖掘机或钻爆开挖核心土和下部台阶，并及时准备下部初期支护的方法。台阶长度5～15米，上台阶每次开挖循环进尺控制在50cm，下台阶每次开挖循环进尺不得超过100cm，中部拱顶环形每次开挖循环进尺不得超过100cm，中部下部每次开挖循环进尺不得超过150cm，两侧导坑均采用正台阶法施工，开挖时，一侧主洞的侧导坑应滞后另一侧主洞的侧导坑约40m;在施工开挖过程中先行隧道与后行隧道的掌子面应错开2倍洞径以上的距离，左右导坑错开距离应不小于1倍洞径，以减小左右洞开挖造成的相互影响。施工过程中严格按照Ⅴ级围岩浅埋加强段隧道施工工序施工，加强监控量测和超前地质预报，确保工程质量和施工安全。

3．1．2 V级围岩开挖施工工序

Ⅴ级围岩浅埋加强段和浅埋近接段先行隧道与后行隧道的施工工序如下:

先行隧道开挖支护:左导洞上台阶超前支护①→左导洞上台阶开挖②→左导洞上台阶初期支护、中岩墙加固及临时支护③→左导洞下台阶开挖④→左导洞下台阶初期支护、中岩墙加固及临时支护⑤→右导洞上台阶超前支护⑥→右导洞上台阶开挖⑦→右导洞上台阶初期支护及临时支护⑧→右导洞下台阶开挖⑨→右导洞下台阶初期支护及临时支护⑩→拱部超前支护⑪→拱部开挖⑫→拱部初期支护⑬→中台阶开挖⑭→下台阶开挖⑮→仰拱初期支护⑯→拆除临时支护→模筑二次衬砌仰拱施工⑰→铺设环向导水管及防水层⑱→整体灌注拱墙二次衬砌→沟槽及路面结构施作。

后行隧道开挖支护:右导洞上台阶超前支护⑲→右导洞上台阶开挖⑳→右导洞上台阶初期支护、中岩墙加固及临时支护㉑→右导洞下台阶开挖㉒→右导洞下台阶初期支护、中岩墙加固及临时支护㉓→左导洞上台阶超前支护㉔→左导洞上台阶开挖㉕→左导洞上台阶初期支护及临时支护㉖→左导洞下台阶开挖㉗→左导洞下台阶初期支护及临时支护㉘→拱部超前支护㉙→拱部开挖㉚→拱部初期支护㉛→中台阶开挖㉜→下台阶开挖㉝→仰拱初期支护㉞→拆除临时支护→模筑二次衬砌仰拱施工㉟→铺设环向导水管及防水层㊱→整体灌注拱墙二次衬砌→沟槽及路面结构施作。

先行隧道和后行隧道施工工序示意图如图1所示;隧道施工步序立面与平面如图2与图3所示。

图1 隧道进口Ⅴ级围岩浅埋加强段施工步序设计

图2 隧道施工步序立面

图3 隧道施工步序平面

4 结束语

文章详细介绍了连云港北固山隧道右洞V级围岩条件下的开挖专项施工方案，该研究成果将对同类条件下隧道的设计和施工具有指导意义。

［1］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］刘志刚.隧道隧洞施工地质技术［M］.北京:中国铁道出版社，2001.