研究刺沟隧道工程的地质条件与施工方案

宋 健

(贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550008)

1 隧道概况

刺沟隧道属于分离式特长隧道，左线长3 380 m(ZK5+275～ZK8+655)，右线长3 328 m(K5+290～K8+618)，隧道最大埋深为249 m。湄潭端洞门为端墙式，石阡端洞门为削竹式。该隧道局部段落为小净距隧道，根据《公路隧道设计细则》的规定，该隧道无需对衬砌结构予以加强，施工需按照小净距隧道进行。刺沟隧道概况如表1所示。

表1 刺沟隧道概况

2 地质条件

2.1 地形、地貌

隧道区地貌条件为构造剥蚀中低山丘陵，地势起伏相对较大，隧道轴向进口端较低，而出口端较高。进口端地形坡度为20°～25°，旱地，出口端地形坡度也为20°～25°，同样为旱地。洞身段的地形有很大起伏。山体总体上呈东西走向。海拔823～1 149 m，相对高差为326 m。

2.2 地质概况

本项目位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东构造变形区和凤冈北北东向构造变形区过渡带。区内地质构造较为复杂，先后形成了纬向、经向和华夏式构造体系。

隧道区内发育有以下三条区域断层：F1断层，走向为351°，平面上和隧道的ZK6+675～K6+675处斜交。断裂带宽5～10 m，为正断层，断层上、下盘岩性一致，均为泥岩，其中，上盘地层产状为300°∠16°，下盘地层产状为315°∠29°，对隧道施工有较大影响。钻孔LGSZK06揭露断层F1的破碎带，深39.3～47.8 m，厚18.8 m；F2断层，走向为350°，平面上和ZK7+518～K7+520处斜交。断裂带宽5～10 m，为平移断层，小桩号侧的岩性为泥岩，岩层产状为75°∠19°，大桩号侧的岩性为泥岩，地层产状为300°∠16°，对隧道施工有较大影响；F3中坝断裂，走向为341°，平面上和隧道出口ZK8+590～K8+575处斜交。断裂带宽5～30 m，断层上盘岩性为泥岩，岩层产状为75°∠19°，下盘岩性为泥岩，地层产状为213°∠16°，对隧道施工有较大影响。除以上断层外，隧址区内没有新构造运动迹象，区域稳定性良好。

2.3 区域构造特征

通过地表调绘、钻探和物探可知，F1断层在ZK6+635～K6+640处、F2断层在ZK7+530～K7+548处、F3中坝断裂在ZK8+579～K8+576处分别和隧道斜交。断层区域内的岩体较为破碎，但地质条件整体上保持稳定。

3 施工方案

3.1 施工方法

隧道明洞段施工方法为明挖法，在保证洞口边坡保持稳定的基础上，就地全断面整体模筑钢筋混凝土。暗洞段施工方法为新奥法，主要工序均实现机械化作业，隧道出渣采用无轨运输方式，二衬浇筑采用模板台车进行。V级围岩段采用环行开挖预留核心土法，IV级围岩段采用台阶法施工。隧道初支混凝土喷射方法为湿喷法，二衬采用整体模筑混凝土。V级围岩开挖时，应预留核心土支挡工作面，以利于拱部初支的施作，保证开挖工作面稳定性，核心土与下部开挖要在初支保护作用下进行，每循环开挖进尺不能过长，通常为1.0 m以内。IV级围岩段台阶的长度不宜过大，按不超过20 m控制，采用台阶法完成对上断面的开挖施工后，采用交错跳槽的方法对中断面和下断面进行开挖，每次开挖时，长度都控制在1.0～2.0 m范围内，同时要注意不能超过相邻两榀拱架之间的距离。

隧道二衬施工按照先施作仰拱再施作边墙和拱顶的顺序进行。无论是开挖、支护，还是二衬施作与实时监控量测，都要按照《公路隧道施工技术规范》执行，此外还要参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》。

隧道开挖要尽可能减少对岩体造成的扰动，并对超挖和欠挖予以严格控制，钢支撑要和围岩表面紧贴，使支撑达到紧密，如果存在空隙， 应采用垫混凝土预制块的方法处理，确保初支施工的及时性与可靠性。二衬采用混凝土运输车、输送泵和衬砌模板台车的机械化配套方案，保证混凝土成型后达到内实外光。

3.2 工艺要求

(1)洞口暗挖完成后立即对其附近边坡和仰坡实施加固。在确保可以安全进洞的基础上，减少边坡及仰坡挖填。暗挖进洞段施工要按照图纸规定的方法进行，及时做好初支与二衬，以此安全可靠的从洞口浅埋段中通过。明、暗洞之间的衔接部位一般是容易产生渗漏的薄弱处，对此要按照要求做好防水。此外，明、暗洞之间衔接部位的复合土工防水层要有0.3 m以上的搭接，同时设置三道焊缝，如果明、暗洞的衬砌厚度有所不同，则要用砂浆通过抹斜坡来过渡，避免复合土工防水板被破坏。

(2)对浅埋段地表水沟中段常年水，需在施工中利用PVC排水管实施临时引排，将隧道开挖支护设置好以后，在隧道顶部使用水泥砂浆封闭原水沟。

(3)该合同段隧道是一个跨度较大的隧道，施工难度和风险都很大，施工开始前要将二衬施工所用的台车就位，保证施工中各道工序良好衔接，左右两幅隧道的掌子面之间要错开适当的距离，具体要达到50 m以上。

(4)该合同段隧道分布有IV级和V级围岩，其工程地质与水文地质条件都比较复杂。对于V级围岩段，采用φ25中空注浆锚杆作为系统锚杆，而对于III级和IV级围岩段，均采用φ20药卷锚杆作为系统锚杆。采用中空注浆锚杆进行施工时，要注意其垫板应和围岩密贴，并设置好包含止浆塞、垫板和锚头等在内的配件。另外，锚杆砂浆的强度等级要达到M20以上。

(5)钢支撑的尺寸应圆顺，且架设位置准确，和围岩密贴，横向与高程的偏差都不能超过±50 mm，垂直度的偏差不能超过±2°。

(6)混凝土喷射方法以湿喷法为主。

(7)二衬施作过程中应先对仰拱进行浇筑，然后再浇筑拱部和墙部的二衬。二次浇筑施工应保持连续，不允许在仰拱和拱圈上设置纵向施工缝，同时混凝土的灌注应做到一次成型。

(8)二衬浇筑要用模板台车进行，保证浇筑后二衬结构达到密实。

(9)采用小导管注浆时，压力需按0.5～1.0 MPa控制，采用大管棚注浆时，压力需按1～2 MPa控制，稳压1～5 min，对于浆液配合比和实际注浆量，都要以现场地质情况为依据适当调整。

4 结 语

综上所述，简述了刺沟隧道基本情况和地质条件，然后详细阐述了隧道的施工方案，即施工方法和工艺要求，旨在为该隧道施工正常进行奠定良好基础，也为其它类似隧道工程施工提供技术参考。