芦霞隧道进口浅埋段施工方案研究

莫 菲

台山公用事业集团有限公司 广东 江门 529200

1 工程概况

芦霞隧道位于台山至开平快速路及龙山支线工程起讫桩号K13+856～K14+051，全长为195m，为双联拱暗挖，进出口洞门均采用削竹式洞门。其中隧道明洞段长40m，暗洞长度155m，设计速度为80 km/h。隧道出入口为端墙型，入口设计标高20.510m，浅埋段深2～6m，长17m，出口设计标高20.809m，浅埋深1～7m，长16m，出入口为削竹型，隧道最大埋藏深度为43m，隧道的纵坡为人字坡，隧道围岩主要为强~中风化泥质粉砂岩、粉砂岩，岩体节理裂隙发育，岩体极破碎，围岩分级为Ⅴ级。

2 总体施工方案

根据该隧道开挖断面尺寸、地质情况、工程数量及工期要求，确定隧道总体施工方案为：以中导洞为主攻方向，由隧道出口侧向隧道进口侧开挖，确保中导洞先贯通，两侧导洞为辅助施工方向，中导洞贯通后，由隧道出口侧向隧道进口侧浇筑中隔墙，待隧道出口段中隔墙砼达到设计强度及中隔墙顶部及侧边回填密实后，隧道由出口侧向隧道进口侧进行隧道主洞施工。

3 详细施工方案及注意要点

3.1 超前预报

（1）超前预报主要是针对掌子面进行，预测掌子面前方围岩情况，把隧道施工可能出现的地质安全隐患问题提前预测出来，提前编制出应对方案及处理措施，把应地质灾害对施工的影响降低到最小。

（2）超前预报操作方式

本工程超前预报采取掌子面预报与地表空间预报相结合，长期超前预报与短期超前结合综合预报措施，掌子面超前预报为主地表空间预报为辅，互补互充。掌子面超前预报采用。

（3）超前地质预报内容

不良地质预报及灾害地质预报：预报施工掘进面前方一定范围内有无突水、突泥、塌方等灾害地质，并查明范围、规模、性质等，提出施工措施意见。

水文地质预报：预报洞内含水构造的位置、规模及其性质，并评价施工开挖对环境水文地质的影响。

3.2 洞口段施工

洞口土石方及明洞路堑开挖前，先清除边、仰坡上的浮土、危石，做好边、仰坡的截排水天沟，将地表水、边仰坡积水引离洞口，以防冲刷造成边、仰坡失稳，确保施工安全。土石方先外后内自上而下开挖，土方和强风化岩采用反铲挖掘机挖装，石方采用浅孔台阶钻爆法开挖。边仰坡开挖后及时进行锚喷防护。

中导洞开挖进洞前，明洞段临时开挖宽度为9.8m，仰坡按设计开挖，两侧按1:1的坡度开挖，两侧临时喷5cm厚C25砼封闭。

明洞在隧道开挖约20m，浇筑仰拱、边墙基础及中隔墙砼后，内模采用定制钢模板，外模采用酚醛模板浇筑。明洞采用φ48钢管搭脚手架，排距50cm，竖向间距70cm，剪刀撑斜杠与地面夹角为45°，剪刀撑跨度不大于4跨。当明洞衬砌砼强度达到设计强度后，按图纸要求做好外贴式防水层及排水设施，然后进行回填。明洞回填土石分层夯实，每层回填夯实厚度不大于30cm，两侧回填顶面高差不大于50cm，两侧对称回填至设计标高，并做好洞顶粘土隔水层及截排水设施[1]。

3.3 洞身施工方案

3.3.1 中导洞（中隔墙）施工

（1）施工程序

中导洞由出洞口的方向开挖。在中导洞开挖及初支结束之后，展开中隔墙混凝土浇筑工作，中隔墙混凝土浇筑工作从隧道出口侧向隧道进口方向进行，中隔墙与中导洞之间的左侧间隙回填，在中隔墙混凝土施工之后，继续进行。中间隔板拱下的空洞用灌浆加固。

（2）中导洞开挖及初支

1)芦霞隧道为V类围岩，在施工前，采用φ50导管进行超前支护，主要采用机械掘进，遇到坚硬岩层，则采用局部爆破，每次掘进0.5-1.0m，初期支护采用锚杆、网片、喷射和钢拱架等组合支护，并在施工过程中适时进行支护。在不同的施工条件下，可选择全断面或分上下台阶两种方式进行。开挖留出5cm的变形。

2)在中导洞开挖过程中的渣土，通过无轨道运输，用3m3的装载机或挖掘机将渣土装入，用20t的自卸车运到渣土场。因该隧道很短，只有155m，而且周围岩层条件不好，故不设回行线，直接将倾卸车倒进洞口。

3)当隧道开挖时，在对隧道进行动力设计时，考虑隧道周围岩层条件，将隧道内的工字钢放在隧道内壁的埋入钢板上，隧道内的工字钢间距应与隧道内壁的预制块相同，隧道内的工字钢间距应与隧道内壁的预制块相同，隧道内的预制块也应相应地调整隧道内预制块的间距。

中导洞进洞口仰坡按照设计布置C22@1.2m×1.2m，L=3.5m锚杆，外露10cm，并挂φ8@20cm×20cm钢筋网，喷10cm厚C25混凝土。左右两侧临时边坡坡比为1:1，支护形式视开挖后实际情况而定。

中导洞进洞前采用一榀I18内径比开挖线大18cm的钢拱架加强支护，在钢拱架顶部120°范围打设L=4.5m@40cm超前小导管支护，外插角12°；钢拱架拱顶120°范围以下打设L=4m@50cm砂浆锚杆加固，末端与钢拱架焊接。中导洞口加强支护完成后开始进洞，进洞后严格按照中导洞设计图纸施工。隧道出口明洞段开挖立面图及纵剖面图见下

（3）中隔墙浇筑

1)中导洞贯通后，从洞口侧向洞口方向浇注中隔墙。对中隔墙的钢筋进行现场绑扎，对中隔墙进行自选钢模的施工，对中隔板的施工采用木模的施工方法。在Ⅴ级围岩段的底部，用φ50小导管进行注浆对地基进行加固，将注浆小导管以3.5m的方式埋入基底，预留0.5 m的埋入中墙，在注浆24小时后，再浇筑中隔墙。所有的混凝土都是由中心搅拌，由8m3的混凝土罐车运送到工作面，由泵送到料仓中[2]。

2)用装载机拉运的钢筋运输车，总重量为10t。自制的钢模板自重43t，模板上装有滑轮，用装载机拖拽，模板初步到位后，人工用手拉车把模板调整到合适的位置，模板上的钢筋通过管道对拉，再加上钢管和方木的支撑来加强模板的强度。

3)确定钢模位置并加强后，浇注混凝土。在混凝土浇注之前，在中间隔层的排水管道和钢板都要预先埋设。

（4）中隔墙与中导洞间隙回填

1)在中间隔板混凝土浇筑完成后，对中间隔板和中间导洞处的右边空隙进行了回填。

2)在右通道开挖之前，在中间通道之间的上下两个空隙处，按照50 cm的间距，在中间通道的浇筑过程中，按照中间通道的施工顺序，进行回填。将碎石层用人工运送到洞中回填并夯实，再用8m3的混凝土罐车将其运到工作面附近，用混凝土输送泵泵入料仓，再用人工将料仓平。

3.3.2 主洞施工

主洞在隧道出口段中隔墙混凝土达到设计强度，回填密实后进行施工，然后从隧道出口侧向入口侧单向开挖，先进行右洞的建设，然后再进行左洞的建设。芦霞隧道全部为V类围岩，在进入洞口25 m处，在洞口周围布置了φ50细管进行超前支护。采取三个导洞的方式，首先是中间的导洞和中间的隔墙，然后是左右两侧的导洞，在主洞的上部，用核心法进行挖掘，核心土的长度不能大于5m，使用φ50细管进行超前支护，在洞口部分，主要是用手用风镐进行挖掘，每循环进行0.5m，用3t的装载机进行装填，用20t的自卸车进行运往渣场，每循环结束之后，都要用C25混凝土来进行封堵，以保证挖掘过程中的掌子面的安全和稳定性。在基坑施工过程中，采用锚杆、网片、喷砂和工字钢支架等组合支护。上、中台阶每循环的掘进应超过1个钢架间隔，每循环的掘进不应超过6m，并在仰拱处完成了钢架锁脚锚。挖方留出15cm的变形。V类围岩的施工过程如图1所示。

图1 Ⅴ级围岩开挖工序横剖图

3.3.3 侧导洞开挖

侧向隧道采用上、下梯段的方式进行，施工工艺与中间隧道相同。由于边巷道岩体断面很小，所以采用运输机械将边巷道岩体的石碴倒运到洞口。在围岩条件较好的情况下，可先进行上、下两个洞口的开挖，然后在下两个洞口同时进行。

对中间、两侧导洞的施工地质要做好详细的资料，以便对主洞的施工进行地质预测。

3.3.4 中隔墙施工

（1）中隔墙基础加固

1)在中隔墙的地基上，用φ50细管注浆，细管的间距为80*50cm（纵距为50cm），用轻质潜孔钻机在中隔墙打眼，孔深为3.5m，放入钢花管后进行灌浆，钢花管根部留出0.5m的深度，埋在中隔墙的混凝土内。2)中间隔墙的模架采用自建的钢模，由生产厂家订制后，运输到现场进行组装，混凝土的泵送量为9m，混凝土的灌注周期为1个月。3)在地基的两边，及时进行土石的回填。

（2）中隔墙墙身

1)用3.5 mΦ22药卷锚在中导隧道拱形部分进行径向支撑，锚固部分露出50 cm至墙体顶部，以提高墙体的抗侧翻性能；为了控制中隔墙的沉陷，采用了在基坑底部钻孔注浆的方法。在浇注墙体之前，对拱部的锚杆进行拉直。

2)用泵送法浇筑的混凝土，一个循环9m。在模板安装过程中，在正洞的顶面留出了一个脚踏板，在脚踏板上预埋了一个脚踏板[3]。

3)首先挖出右正洞，然后在中间隔墙的左边预先设置横撑，以避免横撑作用于墙壁上的横向作用力。中间隔墙的临时支护是由回填碎石和混凝土组成的。请参阅下面的图2。

图2 中隔墙临时支撑设计图

3.3.5 正洞施工

主洞在中隔墙混凝土达到设计强度后，首先进行右洞和左洞的施工。

芦霞隧道全部为V类围岩，V类围岩部分采用梯级留芯的方法进行开挖，首先在阶梯上设置一个环状导洞，然后再进行芯状土的开挖，环状导洞采用φ50细管进行超前支护，主要采用机械开挖，每个循环进0.5m，装载机和反铲配合20 t自卸车进行排渣，初期支护采用锚杆、网片、喷锚和工字钢框架等组合。为保证支护工程的安全进行，支护的支护间距应控制在5m以内。

3.4 不良地质地段的施工处置措施和预案

1、加大对塌方部位的监测力度。在对塌陷进行治理之前，必须对塌陷的范围、形态、塌陷的地质结构进行细致的调查，找出其产生的原因及塌陷的种类，从而制定治理方案。

2、当隧道发生坍塌时，必须对邻近坍塌区域的未坍塌区域进行加固，以防止坍塌范围扩大后，才能对坍塌区域进行治理。

3、坑道坍塌时，模板衬砌的后部和坑道的洞壁要有牢固的支撑点，并应在下面的条件下进行。

（1）洞内岩石类塌方处理预案

经现场统计和分析，隧道岩体崩塌的范围一般分为中、小型，个别为特大型，一般都在500m3以下。

①中、小型塌方

针对中小规模坍塌，通过观测坍塌孔口的稳定程度，判断是否需要进行排渣，并依据坍塌孔洞的矢跨比（H/B）选择相应的处置方法。

当塌腔矢跨比H/B＜0.7的时候，使用WNF法进行处治，利用围岩暂时稳定的状态，一边进行清理一边处理，在第一时间使用喷锚支护对未塌地层进行加固，也就是“外层初期支护（简称W)”，之后，沿着二次衬砌外轮廓施作钢筋混凝土壳体，也就是“内层初期支护（简称N）”，与此同时，在壳体和喷锚支护之间使用钢架将其连成整体，沿着内层初期支护外轮廓外依次设置防水层、1m厚护拱及1m以上的缓冲层，也就是“防护层（简称F）”。

在塌腔矢跨比H/B＞0.7的时候，使用WF法进行处治，利用围岩暂时稳定的状态，一边进行清渣一边进行处理，在第一时间使用喷锚支护来对未塌地层进行加固，也就是“外层初期支护（简称W)”，之后，沿着二次衬砌外轮廓施作防水层、1m厚护拱及1m以上的缓冲层，也就是“防护层（简称F）”。

②大型塌方

对于较大范围的崩塌，通常不能采用“除渣”的方法，而应采用“灌浆+管棚”的整体加固方法。先设止浆墙，再回填注浆，回填后再做管棚，管棚支护采取短进尺分段施工[4]。

③“冒顶”塌方

首先要对地表塌方洞口进行处理，在周围设置截、排水沟，并使用喷锚支护，以地表稳定情况为依据，确定是否采用地表注浆加固，洞内塌方处治方案可以参照大型塌方进行处理，待洞内处治完毕后，对地表塌方口进行回填加固，通常使用粘性土回填，回填后高出地表0.5-1m。

（2）洞内土质类塌方处理预案

在土体崩塌区之外，未崩塌区的稳定性较差，崩塌量往往很大，往往是特大的崩塌。

对于土体崩塌，不能再进行排渣处理，而应采用“灌浆+管棚”的整体处理方法，并在管棚完成后进行灌浆处理。

4、暗挖进洞，出现洞口坍塌，应改为明洞进洞方式。

4 结语

本文阐述了芦霞隧道进口浅埋段的施工方案。该方案在工程实施中，有效对整个项目的实施起到了指导性作用，确保了项目高质量实施，希望能够为今后类似工程提供参考。