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隧道单向出洞施工实践

摘要：本文全面论述了隧道单向出洞施工的成功实践，开拓了隧道出洞施工的思路。
关键词：隧道 单向 出洞 施工 实践

1. 隧道概况

柠檬坳隧道隆林端出口处于斜坡地段，里程桩号LK1+335，自然斜坡坡度55°～65°，中线与地形等高线斜交，交角约60°，斜坡被残坡积土层覆盖，植被较茂盛。洞口边坡、仰坡属岩土质边坡，主要由残坡积土层及强风化岩层组成，岩层与坡向为切层反向边坡，属有利边坡稳定的组合关系，且覆盖层及强风化岩层厚度较小，由上述岩土组成的洞口边坡、仰坡在开挖时较稳定，但也容易产生局部掉块情况，应采取适当的边坡坡率及防护措施。
结合隆林端洞口处地势地质情况，隆林端洞门采用端墙式洞门。

2. 出洞方案的确定

2.1施工条件

柠檬坳隧道出口地势较陡，自然斜坡坡度55°～65°，洞口外10m左右即为冲沟，设计为高填方路基与隧道接顺。截止隧道开挖施工剩余60m时，路基填方仍在进行且在隧道出洞前无法完成。为此，原计划利用路基做隧道出口施工场地的策划已不能实现，面临的困难是：
（1） 工期紧张，路基与隧道均不能停工；
（2） 出口地势陡峭，临时设施选址无果；
（3） 路基填筑未到标高，施工平台不能满足需要；
（4） 施工便道不能满足材料与设备的运输；
（5） 辅助施工措施风、水、电无法从临近接驳；
（6）地质条件：项目部实地测量并结合施工设计图纸与设计工程地质勘查报告绘制了《柠檬坳隧道出口地质断面推测图》。

结合上述地质推断情况，项目部在现场进行了坑探验证，验证结果与推断情况基本一致：残坡积覆盖层薄，岩体直接出露且整体性良好。

2.2洞口施工方案

结合现有的施工条件，项目部对出洞方法进行了大胆的构想----单向出洞：从进口端单向掘进至离出口的保险距离后暂停施工------超前水平钻探孔出洞引出风水电料管线-----出口边仰坡处理-----出口套拱锁口-----进口端继续掘进至贯通。

2.3单向出洞可行性分析

针对单向出洞施工的可行性，项目部综合分析如下：
（1）地质条件：隧道出口基本为岩质边坡，中风化岩层于隧道基脚出露，岩层与坡向为切层反向边坡，整体性良好，属有利边坡稳定的组合关系；可以通过控制爆破达到确保单向出洞安全与稳定的效果。
（2）地形特征：地势陡峭，线内最小坡度45°，最大坡度65°，隧道洞口覆盖层较厚，利于出洞施工。
（3）洞口设计：原设计在出口设计了管棚，具体参数为φ127×4.5mm钢管，L=15m,环距40cm; Φ20钢筋笼; M30水泥浆注浆。结合地质图分析：管棚最小入岩深度>10m,管棚加固端的覆盖层约7.35m,其中中风化岩层厚度约5.0m。管棚设计增加了单向出洞缩短保险距离的安全性与可操作性。
4）开挖方法：综合对比了各种开挖方法，项目部拟定采用环形留核心土法施工，既能确保掌子面与边仰坡的整体稳定，又能及时封闭拱架确保安全。
（5）施工实践：项目部曾经使用Φ127潜孔钻做超前探孔50m，作业班组的喷浆机的作业能力可达到80-100m，项目部采用单向出洞时的作业距离在80m以内，可见施工的操作性是可行的。
（6）出洞口轻微偏压：从现场地形可以看出，出洞口略有偏压，可以通过提前施作挡墙回填以规避。
综合上述分析，项目部拟定的单向出洞施工方案是可行的。

3单向出洞施工

3.1出洞施工顺序

为确保隧道单向出洞安全实施，项目部拟定施工顺序如下：

风、水、电通过钻孔至出口
LK1+320断面超前探孔出洞
LK1+295-320段三台阶施工
全断面施工至里程LK2+295

隧道出口挡墙施工、回填；（完成）

隧道出口边仰坡施工
隧道出口洞门管棚施工
隧道出口正洞锁口掘进5m
隧道正向掘进贯通

3.2出洞施工

（1）洞口右侧挡墙的砌筑与回填
在隧道正向掘进至LK1+300里程里程时，隧道出口已经完成了挡墙的砌筑与回填。
（2）LK1+295~LK1+320段（Ⅴ级）的正向施工
采用台阶法施工，分上中下三个台阶进行开挖，周边眼深度1.60m，周边眼间距E＝45㎝,抵抗W＝65㎝,密集系数E/W＝0.69。开挖中台阶时左右马口错开，且进尺控制在三榀以内，及时支护；下台阶拱架及时闭合。
施工过程中严格控制了周边眼间距，采用逐循环抽查法将周边眼间距偏差控制在20%以内，有效保证了光爆效果。
同时，为了规避地质条件的差异性带来的风险，在LK1+310~LK1+295段实际施工过程中实行超前探孔预报措施：施打径向和水平向超前探孔，孔径￠38，长度L≧3.0m，孔位布置具体见《布置图》。径向探孔自LK1+310里程起，每2.5m探测1次；水平向超前探孔自LK1+315里程起，每3.0m探测1次；每次探测应做好书面记录。

（3）超前钻孔施工
隧道正向掘进至LK1+320里程时，掌子面停止掘进，采用WEP100潜孔钻施钻Φ127钻孔3个出洞，成功将高压风、水软管和料管引至隧道出口。经过试钻、试喷，效果良好。
（4）出口边仰坡与洞口管棚施工
高压风、水及施工动力电源成功接出出口以后，项目按照常规施工依次完成了边仰坡防护与洞口管棚施工。
（5）LK1+335-LK1+330段洞口锁口施工
为确保洞口稳定万无一失，项目部采用环形留核心土法反向掘进施工，使洞口端支护整体嵌入岩土3.0m以上，形成“锁口”与围岩固结一体，增强整体稳定行。
周边眼光爆参数的设计，眼距：E=40cm,抵抗线W=60cm，密集系数E/W=40/60=0.67；掏槽眼的布置，一般环形开挖，掏槽眼布置在拱脚偏核心土一方，两边对称布置，以减轻爆破震动对拱部的影响。
每次爆破前均需将风水料的引出管线拆除，防止爆破损坏，爆破完成后再行接驳。若引线钻孔堵塞或塌孔，采用高压风清孔即可。
（6） 隧道贯通
隧道出口锁口完成后，项目部按照LK1+295~LK1+320段的施工方法逐步推进，安全贯通。

4施工效果

在隧道采用单向出洞方案施工过程中，现场根据规范要求埋设了地表沉降观测点，严格落实了每天监控量测；同时安排了专职人员每天对隆林端洞口地表进行观察，察看开裂和滑塌迹象。经过40余天的精心施工，隧道安全出洞，地表最大沉降量2.8cm，洞顶地表仅局部覆盖层“脱皮”以外，无开裂、滑塌现象，整体稳固，达到了预期的效果。

5总结

柠檬坳隧道出洞施工，采用了潜孔钻￠127超前钻孔出洞，将风管、水管、料管直接引至出口端，利用单端辅助施工设施进行双向掘进施工，取得了良好的效果，具体如下：
（1）消除了不利地理条件的限制；
（2）节省了辅助施工设备设施的投入，取得了较好的经济效益；
（3）降低了邻近工作面的干扰，创造了同步施工同步完工的条件。
同时，我们也必须清楚地看到，这种方法具有一定的冒险性，其应用必须具备如下条件：
（1）离洞口附近30～50m范围内岩体良好，具备单向成洞条件；
（2）出洞洞口地势自然坡度不小于45°；
（3）出洞洞口的边坡稳定，不存在坍塌、滑坡等地质灾害隐患；
由此可见，本方法的应用较为适用于岩体隧道，尤其是地理条件受限制如桥隧相接的隧道工程。在条件具备且安全措施得以保障的前提下，本方法在进度、效益方面都有一定的优越性。
但作为隧道工程技术人员，我们也应该清楚该方法具有很大的风险性，在实际运用中望慎重。

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