公路隧道洞口半明半暗地段施工技术.doc

公路隧道洞口半明半暗地段施工技术
王占东

摘 要 隧道施工洞口工程是关键,洞口施工各部工序施工顺利,为安全进洞奠定了基础。北京111国道改建工程安岭梁隧道进京线出口施工中，针对洞口段半明半暗段，采取了先施工反压挡墙，然后对明挖段开挖支护、洞顶混凝土回填、最后开挖暗挖段等技术措施，安全、稳妥地通过25m的半明半暗地段，本文对该施工技术进行介绍。
关键词 公路隧道 半明半暗 施工技术
引言
本文详细介绍了公路隧道洞口半明半暗段施工中采用的新工艺，新方法，为今后类似工程施工提供参考。
1. 工程概况
1.1 基本情况
安岭梁隧道进京线位于北京市怀柔区琉璃庙镇与汤河口镇交界处，设计为双车道，净宽0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75m，隧道净宽为10.51m，净高为7.22m，断面为半圆拱曲墙式，线路纵坡为2.5%，行车速度为60km/h，为公路一级交通隧道；地震烈度：Ⅶ度。本隧道是111国道改建工程的重点控制工程之一
1.2 工程地质、水文地质情况
隧址区位于中朝准地台北部，燕山台褶带中段密（云）怀（来）中隆断三级构造单元中的密云迭穹断内。主要岩性为斜长角闪片岩等，地下水为裂隙水。
1.3 工程特点和难点
K29+033～K29+058段设计为半明挖半暗挖段。此段为浅埋隧道，洞顶覆盖层K29+030处有1.5m，K29＋040处只有2.3m，K29+058为1.2m，K29＋066仅有0.8m，，且中间段覆盖大量人工弃渣，属于偏压隧道，且偏压力较大。
施工难点在于隧道浅埋且偏压严重，山体岩层走向大概与水平面成45°角，开挖不慎极容易造成山体滑坡或者围岩变形过大，影响工期和施工安全。
1.4 工程位置情况
隧道半明半暗段位置如图1.4－1所示，从图中看出，如何保证山体不滑坡、不平移是施工成功的关键所在。

图1.4-1K29+033断面（示意图）
2. 原设计施工方案的缺点
采用“新奥法”施工，首先施做外侧反压挡墙，然后开挖、支护明挖部分，待支护达到设计强度后进行回填，然后暗挖部分分3部进行开挖、支护。原设计施工方案施工时间长，工序繁琐，且需要大量的工字钢做临时支护，由于钢材市场涨价，资金压力比较大，需要大量的人力物力，严重影响施工工期。如图2.1-1所示。

图2.1-1原设计施工示意图
3. 改进后的施工方案
3.1工艺原理
由于山体岩石整体稳定性比较好，而且硬度比较高。因此，在实际施工中，明挖部分开挖完成之后，将靠近山体一侧开挖成平面顶面作为初期支护的一个支撑点，立即用钢格栅和模筑混凝土进行支护，使初期支护和山体共同形成一个封闭环，混凝土达到设计强度后，立即进行回填，达到抵抗山体偏压的作用。施工时首先将明挖部分逐段开挖支护完成并进行回填，然后再进行暗挖施工。暗挖采用上下台阶法开挖，采用钢格栅喷射混凝土进行支护。待围岩变化趋于稳定后，立即进行混凝土衬砌。
3.2工艺流程及操作要点工艺流程见图3.2－1

图3.2－1 工艺流程图
3.2.1反压挡墙施工
1、自K29+033－066靠隧道壁一侧墙身按1:0.75放坡开挖，基坑回填按1:1.5放坡开挖。
2、施作反压挡墙，墙身断面尺寸，墙顶宽按1.00m，最大高度14.00m，面坡为直坡，垂直隧道壁，背坡按1:0.2设计施工。
3、测量放线，施作反压挡墙，反压挡墙采用C15片石砼施作。用全站仪精确定出墙身位置。
4、基坑和墙身分阶段回填片石砼和碎石土
基坑按梯形断面回填片石砼至墙背高1.5m；分层回填碎石土：分层压实，压实度大于90％，按断面填筑宽7－5m，填筑坡度按1：1.5，回填至墙顶高1.00m。
3.2.2明挖开挖
左侧明挖部分采用人工配合挖掘机开挖，开挖自K29+033－058顺序开挖洞身左半部，遇有岩石，放小炮开挖。
3.2.3修筑支护平台
采用人工风镐进行开挖50cm宽台阶，用作初期支护的支撑平台，用砂浆进行找平，防止初期支护受力不均。作业时注意观察岩体，施工人员系好安全带，严禁上下交叉施工，确保施工安全，见图3.2－2所示。

图3.2－2 支撑平台施工图
3.2.4明挖部分初期支护
1、对明挖部分进行初期支护，纵向每间距0.5m安装钢格栅，环向每间距1.00m焊接Φ22连接筋， 纵向每间距0.5m用I20a型钢钢架与钢格栅焊接在一起，防止钢架倾覆。
2、模筑C20砼厚0.3m,进行初期支护，形成半个封闭环。
3、拱顶分三阶段回填C20砼，经计算初期支护受力情况后，第一次回填高度1.00m,第二层回填高度1.5m，第三层回填无拱顶标高1米。见图3.2－3

图3.2－3 明挖部分初期支护施工
3.2.5右侧暗挖部分开挖支护。
暗挖部分采用上下台阶法施工。
1、测量放线，用全站仪准确确定出超前导管的打入位置，采用YT28风枪钻孔，注浆机注浆。拱部环向按间距0.4m，打Φ42×4mm钢花管17根，纵向每间距0.5m打一环，钢花管每根长3.5m，管身每间距0.5m钻φ10mm孔，打入角度按α=3～5°布打。注1：1水泥浆，注单液浆。
2、开挖，采用光面爆破施工，正台阶法预留核心土开挖，开挖进尺每循环不大于0.5m。自K29+033-058顺序开挖洞身右侧，开挖至起拱线标高。
3、支护，拱部边墙挂φ6双层网片，按梅花形0.5×1.00m布置方式打Φ25中空锚杆，长3.5m注水泥浆。每间距0.5m安装钢格栅与左侧钢格栅用M25×70螺栓连接在一起。
4、环向每1m焊Φ22连接筋。
5、施作临时支护，每间距0.5m，用I20a型钢与右侧钢格栅连接在一起，采用焊接。
6、 施作初期支护，喷射C20砼厚0.3m，形成封闭环。
3.3现场监控量测
3.3.1 地表下沉及右侧山体变形监测
左侧先行导坑开挖时，为防止右侧山体位移，分别在K29+033、K29+053、K29+063设置地表下沉观测点，采用全站仪进行沉降观测。
3.3.2 拱顶下沉、周边位移监测
在K29+035、K29+045、K29+055、K29+065布置监测断面，每个断面布置5个收敛观测点，用收敛计、精密水准仪观测。
3.3.3 钢支撑外力及内力监测
每10榀钢架在两侧安装测力计，随时对钢架受力情况进行观测。
3.4下导坑右侧开挖支护
根据现场监控量测情况，当监控观测数据在允许情况下对下导坑进行开挖支护。
（1） 开挖，采用YT28风枪钻孔，钻孔直径为φ42mm，孔深按1.00m，钻孔角度水平，爆破孔间距按1.00×1.00m，φ32mm药卷，乳化炸药，装药结构：间隔不耦合装药。
周边光爆炮孔间距为0.45m，采用φ25mm光爆药卷，乳化炸药间隔不耦合装药，塑料导爆管微差起爆，采用电力起爆器起爆。
（2） 施作临时支护：用I20a工字钢与上导坑工字钢焊接在一起。
（3） 支护，边墙挂φ6双层网片，按0.5×1.00m梅花形布置方式打Φ25中空锚杆，注水泥浆，钢格栅与上导坑钢架用M25×70螺栓连接在一起，喷C20砼厚0.3m封闭。
3.5仰拱开挖支护
（1） 仰拱全断面开挖至基底标高，安装钢格栅，与左右两侧钢格栅用M25×70螺栓连接在一起，喷C20砼厚0.3m，与两侧边墙形成封闭环。
（2） 浇注仰拱砼，进行隧底填充。
3.6根据围岩量测，适时进行二次衬砌。
将观测变形值与开挖时间绘制变形－时间曲线，确定二次衬砌施作时间，一般是周边收敛值小于0.1－0.2mm/天。拱顶下沉小于0.06－0.14mm/天时，则可施作二次衬砌。
4. 结束语
安岭梁隧道作为111国道上唯一的一条半明半暗隧道，虽然存在地质条件差，施工工艺复杂，施工难度大的情况，但通过精心组织，科学施工，最终取得了胜利贯通。总体上归纳起来主要在以下几个方面进行了创新：
4.1确定合理的施工方案
改变原有的施工方案，采用更加合理、科学的施工方案，大大降低了开挖对围岩的扰动，降低了施工成本，采取有效的临时支护，对围岩受力薄弱环节进行了加强，降低了施工风险。
4.2做好充分的施工准备
在围岩地质条件差的情况下，不急于进尺，而是充分做好围岩的超前支护工作，保证了下步施工安全。
4.3加强围岩的监控量测
监控量测在半明半暗隧道中起着至关重要的作用，只有通过监控量测反馈的信息，才能确定隧道施工方案的可行性，从而更好的指导隧道的施工。
安岭梁隧道采用的施工方法适用于围岩整体性比较好的半明半暗偏压地段施工，能最大限度的节省工期和投资，将繁琐工序简单化，便于施工现场操作。为我们以后进行半明半暗隧道施工积累了宝贵的施工经验，我们将在以后的隧道施工过程中，进一步优化施工方案，改善施工工艺，让半明半暗隧道的施工技术逐步走向成熟。

参考文献
[1]公路隧道施工技术规范（JTJ042-94）·人民交通出版社·1995年
［2］北京国道通工程设计研究院.国道111(河防口－汤河口)改建工程施工图—安岭梁隧道设计图.北京,2006-03