软弱围岩隧道洞口施工技术研究

金 泉，徐宇彪，陈 提

浙江正方交通建设有限公司，浙江 金华 321025

0 引言

在公路工程施工过程中常常会遇到山岭和峡谷，这时就需要修建隧道或桥梁。本工程是在需要穿越山岭的背景下修建隧道。单飞通过采用洞口偏压挡墙、三台阶开挖等技术使偏压隧道洞口顺利开洞［1］；肖辰裕、余杰通过对实际偏压浅埋隧道洞口工程的施工技术进行了分析和研究。［2］［3］本工程的地质复杂、受偏压影响以及地下水等给施工带来了巨大的挑战，所以做好施工前的准备、规划好施工流程和做好防排水措施至关重要。

1 工程概况

安吉至洞头公路义乌赤岸至永康交界段工程起点位于赤岸镇南杨村附近的义武公路（义武公路桩号K10+198），K24+265.730 桩号作为起点，从南杨村和后金宅村之间横穿，南面从枫坑溪后穿过，绕过谷谷山，经过毛店村公墓的东面，再往南，在市中小学生劳动基地西侧、枫坑水库东侧设置隧道穿越山岭，进入永康市，终点位于义乌与永康交界的枫坑隧道内，终点桩号为K29+788，路线长5.522km。采用一级公路标准双向六车道，时速80km/h。

2 施工难点分析

2.1 偏压的影响

隧道洞口偏压，单侧压力过大，隧道结构受力不均，局部应力集中，变形过量，可能会使隧道结构遭到剪切破坏，洞内偏压不力因素影响较小。

2.2 地质构造复杂

隧道起点位于丘陵斜坡和河谷交汇处，乔灌木比较茂盛，自然坡度约24～60°。表部覆盖较薄的含黏性土的碎石和角砾，含角砾粉质黏土：灰黄色，稍密～中密。下伏基岩为熔结凝灰岩。隧道穿过残坡积、中强风化岩体，灰黄色，岩体呈碎块状镶嵌结构。隧道洞身顶板最深处约404.20m，围岩为中风化～微风化岩体，岩性为熔结凝灰岩，节理裂隙少量发育，岩芯面光滑新鲜，质硬，总体围岩工程地质条件良好。

2.3 地下水的影响

地下水主要为基岩裂隙水和构造裂隙水，赋存于裂隙内，水量贫乏，通过降雨补充水分，水文地质条件较简单，进出口段隧道埋深浅，洞身受断层影响段，隧道开挖可能造成裂隙张开发展，浅部裂隙发育，连通性好，雨季期间隧道内可能会出现线状水流现象。

3 隧道洞口施工技术

3.1 施工准备

前隧道临建临时用地已完成审批，施工便道、工区驻地、钢筋棚、砼搅拌站、炸药房等临建设施正在建设中，同时对隧道洞口施工场地也进行了布置规划。当前洞口边仰坡植被已砍伐，开挖截水沟和洞外路基土石方，暴露洞口达到正式进洞条件。

3.1.1 工区驻地建设

隧道工区驻地设在焦山隧道右出洞口右侧约170m 处，占地4600 m2，搭设板房10 幢，一层板房30 间，二层板房56 间，共86 间，设置会议室、办公室、宿舍、食堂等能满足办公及生活需要，场地内全部采用20cm 厚C25 砼硬化。

3.1.2 钢筋加工棚建设

钢筋加工棚设在焦山隧道右出洞口右侧约90m 处，长54m，宽20m，场内地面采用20cm 厚C20 混凝土硬化，按照中间高四周低设置横坡，四周设置砖砌排水沟；钢筋棚采用钢结构搭设，四周封闭，柱高9m，棚内设置一台5T 龙门吊。场内设置型钢堆放区、拱架制作区、拱架待检区、拱架成品区、钢筋原材料堆放区，下料区、加工制作区、半成品堆放区、成品待检区、成品区、废料区，中间预留一条4m 宽通道。

3.1.3 碎石加工场地建设

在焦山隧道左洞出口左侧约500m 处设弃渣场和碎石加工场，占地约17000 m2，将隧道洞渣加工成碎石，用于拌制砼。共设置三分子、二分子、瓜子片、石粉、砂共五个成品出料口，场内安装两台400KVA 变压器提供施工用电。

3.1.4 砼拌合站建设

搅拌站设在主线K26+200～K26+300 段左侧，占地约12000 m2，配置一台2000 型搅拌机、5 个150 吨粉罐，2 台1000 型搅拌机、配6 个80 吨粉罐，安装2 台400KVA 的变压器，并配备一套400KW 发电机组、2 台装载机、10 台10 m3砼罐车。

3.1.5 施工便道

施工便道起点从三角毛店分离桥右侧K25+570 开始，接现有水泥路，利用现状已有的4m 宽机耕路，对便道进行整修、加宽；从K25+980 至焦山隧道进口处，利用红线内已征用林地结合地形进行便道规划和施工；从焦山隧道进口至枫坑隧道进口，利用已审批的临时用地进行便道施工，施工便道顶宽6m，顶层采用清宕渣填筑。

3.1.6 隧道洞口工作面

焦山隧道、枫坑隧道施工工作面集中设置在两个隧道间的山谷中，洞口工作面面积约7300 m2，填筑高度平均为3m 左右，设置一道Φ1.25m 圆管涵做临时排水；工作面范围内有主线新建小桥一座（紫溪坑小桥），计划隧道完工后再进行紫溪坑小桥施工。

3.2 洞口施工流程

3.2.1 洞口段设计概况

隧道明洞进口埋深浅，围岩整体性较差，为确保洞口段土体稳定，焦山隧道进口左线义乌端明洞设计长度28m。

3.2.2 截水沟施工

洞外截水沟按设计图纸要求在边仰坡开挖线≥5m 处，采用挖掘机和破碎锤配合开挖、人工砌筑，开挖和砌筑应按照现场情况自低向高分段（长度依坡度而定），一般情况下，为15～20m。为使坡面不产生破坏应赶在仰坡和边坡施工之前完工。作业过程中应尽可能避免边仰坡范围以外植被的破坏。

3.2.3 边仰坡开挖

（1）洞口边坡放线需要根据相应的高程、里程，并注明开挖需要的厚度。

（2）从上到下分层（高度3～5m）对洞口边仰坡进行开挖，需要对边坡的坡度进行检查确认是否达到标准。利用挖掘机对厚度大的边坡进行开挖和修坡。对于边坡较硬的围岩采用风动凿岩机钻眼进行松动爆破，挖掘机破碎锤修凿轮廓，减少对边坡的扰动，保持边坡稳定。

3.2.4 边仰坡防护

支护边仰坡流程：风钻钻孔、锚杆安装、钢筋网悬挂、混凝土喷射。设计参数见表1。

表1 边仰坡临时防护设计参数表

3.2.5 洞口段施工方法

考虑洞口的实际情况，按照新奥法原理进行组织施工，避免围岩发生收敛变形以及开挖时坍塌，用挖掘机对明洞进行开挖。为了保证进洞安全，暗洞进洞采用单Φ108×6mm超前大管棚施工，水泥注浆，套拱厚100cm。焦山隧道大管棚设置范围右洞进口为K26+338～K26+368，管棚长32m；右洞出口为K26+763～K26+793，管棚长28m；左洞进口ZK26+351～ZK26+383 管棚长32m；左洞出口为ZK26+771～ZK26+803 管棚长32m。枫坑隧道大管棚设置范围右洞进口K26+863～K26+895，管棚长32m；左洞进口为ZK26+915～ZK26+943，管棚长28m。

3.3 洞口防排水

隧道防排水遵循“以排为主，防、排、截、堵”的原则，目的是使排水流畅、防止进水、节约成本、杜绝隐患。结合洞口的地形情况，截水沟需要设置在边仰坡刷坡线以外的5m 处，截引地表水，并与路基排水系统或天然水沟相连接，组成综合排水系统。

4 结论

（1）施工前准备包括施工便道、工区驻地、钢筋棚、砼搅拌站、炸药房等临建设施，这些准备为施工的顺利开展提供了有力的保障。

（2）科学合理的施工流程明显提升了工作的效率，缩减大量设备和人工成本。

（3）有效的防排水措施为工程的安全性提供了保障，同时提高了工程的质量。