摘要：文章對劍門關(guān)口隧道金牛峽段明挖施工方案、施工工藝與順序、施工中的安全控制原則以及塌方與變形處理進(jìn)行了分析研究。通過分析得出的經(jīng)驗有：監(jiān)控量測在該隧道大變形和塌方治理中發(fā)揮了比較明顯的作用；超前管棚的使用在隧道淺埋偏壓段的施工地段發(fā)揮了重要的作用；重視臨時仰拱在工程搶險中的作用；運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)從淺埋段地表向下進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報等。

　　關(guān)鍵詞：劍門關(guān)口隧道；金牛峽段；明挖施工；塌方治理

　　一、工程概況

　　根據(jù)設(shè)計提供的地質(zhì)資料：鉆探揭示金牛峽基巖裂隙與隧道貫通，裂隙又與峽谷水連通，其含水量較豐富，隧道施工時，可能出現(xiàn)突水和涌水現(xiàn)象，危及施工安全。隧道涌水量按地下水逕流模數(shù)法進(jìn)行水文估算，隧道進(jìn)口至金牛峽的滲透系數(shù)采用K=0.05m/d，金牛峽至隧道出口的滲透系數(shù)采用K=0.099m/d，計算隧道洞身涌水量600m³/d，金牛峽裂隙發(fā)育，隧道洞頂和部分洞身位于第四系覆蓋層中，工程地質(zhì)條件差；施工采用超前地質(zhì)預(yù)報，仔細(xì)分析追蹤不整合接觸面和塊石與基巖的分界線，以便指導(dǎo)施工。

　　本施工方案嚴(yán)格遵守國道108線劍門關(guān)口隧道工程《修改設(shè)計施工圖》意見，依據(jù)以上地質(zhì)情況和現(xiàn)場調(diào)查，遵循業(yè)主方、設(shè)計院的意見，為了確保施工安全，采用明挖施工方案通過金牛峽。

　　施工重點：考慮該段為峽谷河灘地段，地下水極為豐富，而隧道進(jìn)口往出口方向為反坡掘進(jìn)，排水非常困難，如出現(xiàn)大量涌水，難以排除。故決定采用套拱法施工，在該段上部先明挖施作套拱，封閉拱頂涌水，再進(jìn)行暗挖穿越該地段。

　　施工難點：鉆探揭示金牛峽基巖裂隙與隧道貫通，裂隙又與峽谷水連通，其含水量較豐富，隧道施工時，可能出現(xiàn)突水和涌水現(xiàn)象，危及施工安全。

　　二、施工工藝與順序

　　1．首先對金牛峽明挖斷面范圍內(nèi)峽谷兩邊的危石清除，對不穩(wěn)定的巖塊采用打Φ22的砂漿錨桿、掛Φ8鋼筋網(wǎng)、噴混凝土進(jìn)行加固。

　　2．修施工便道至金牛峽明挖斷面處，里程正對金牛峽與國道108線順接，用凈跨L=3.0m便橋通過劍門河，支墩用漿砌M7.5片石加鐵路3.5m舊枕作臨時支墩，梁采用P43舊軌雙層（上七下九）相扣用軌距拉桿連接，便道頂面寬L≥3.5m，便道長約L=206m，采用泥結(jié)碎石路面，用于洞項回填、改溝等施工機(jī)械、材料的進(jìn)入。

　　3．在枯水其機(jī)械設(shè)備進(jìn)入金牛峽，改溝、清除覆蓋層、注漿、挖基、做安全套拱。

　　（1）將緊靠隧道入口方向按圖號GDCL8（K0+885處隧頂排洪溝）進(jìn)行改溝，并將改排洪溝的邊幫用小導(dǎo)管注漿進(jìn)行加固，小導(dǎo)管采用長L=6m，叁排，縱橫間距均為1.0m交錯布置。

　�。�2）將緊靠隧道出口方向8m范圍內(nèi)隧頂以上覆蓋層全部清除，三面放坡并用長L=6m小導(dǎo)管注漿，間距采用0.6m相互交錯布置；以穩(wěn)定砂夾卵石開挖面。

　�。�3）以隧道行車中心線與起拱線交叉為圓點，半徑為R=590cm，做一鋼筋混凝土安全套拱，套拱長L=17.4m；此項施工應(yīng)注意的重要細(xì)節(jié)：

　　1）套拱的基腳應(yīng)立于基巖下深度H≥1m內(nèi)；

　　2）安全套拱內(nèi)模采用木模，木模應(yīng)平整圓順，嚴(yán)禁有侵限發(fā)生。

　　4．從隧道出口向出碴，金牛峽基巖部分采用2×2m導(dǎo)坑先行逐步擴(kuò)大掘進(jìn)，通過金牛峽。

　　5．按Ⅴ級圍巖襯砌進(jìn)行隧道二襯施工，施做C25鋼筋混凝土仰拱、仰供填充、掛環(huán)向Φ50縱向Φ100透水軟管、掛防水板等，抓緊時間及時進(jìn)行二襯，通過金牛峽。

　　6．當(dāng)二襯混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求后，再進(jìn)行金牛峽隧道兩側(cè)回填，回填完撤除施工便道，恢復(fù)金牛峽地表地貌。

　　7．當(dāng)隧道繼續(xù)向前掘進(jìn)爆破作業(yè)時，可對金牛峽二襯部分進(jìn)行模板防護(hù)，或?qū)ε谘圻m當(dāng)覆蓋。

　　三、施工中的變形與塌方處理

　　（一）地表開裂的治理

　　洞口段地表和邊仰坡出現(xiàn)裂紋后，采取以下治理措施：

　　（1）加強(qiáng)了地表裂縫和下沉的觀測；

　　（2）對洞口右側(cè)仰坡進(jìn)行錨噴支護(hù)，防止裂縫擴(kuò)大，仰坡失穩(wěn)；

　�。�3）對地表已開挖土體進(jìn)行覆蓋，并在表面進(jìn)行了噴射混凝土封閉；

　　（4）地表拱頂左側(cè)區(qū)域進(jìn)行了回填平衡偏壓。

　　洞身地表出現(xiàn)的貫通裂縫治理：

　　（1）加強(qiáng)了地表裂縫和下沉的觀測；

　　（2）沿裂縫外側(cè)設(shè)置排水溝，防止雨水流入。

　　（二）套拱和初期支護(hù)變形的治理

　　針對隧道初期支護(hù)嚴(yán)重變形的情況，為確保安全，每次變形掌子面都立即停止了掘進(jìn)，采取了必要的加固措施，以保障洞室結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，使隧道應(yīng)力重分布達(dá)到新的靜態(tài)平衡狀態(tài)。根據(jù)各自的變形的特點，不同區(qū)段采取了相應(yīng)的臨時加固和永久加固方案。

　　洞口段初期支護(hù)的變形包括套拱出現(xiàn)的裂縫，需要對包括套拱在內(nèi)的支護(hù)體系整體考慮，采取的加固方案如下：

　　（1）套拱左側(cè)至偏壓擋墻之間按設(shè)計要求立即進(jìn)行了漿砌片石回填，穩(wěn)定套拱，發(fā)揮偏壓擋墻的作用；

　�。�2）從地表對洞內(nèi)塌腔進(jìn)行注漿回填；

　�。�3）由于掌子面圍巖處于坡殘積層于基巖交界處，上部圍巖極度松散，底部圍巖具有一定強(qiáng)度，施工難度較大。施工時采用了先人工與機(jī)械開挖左側(cè)導(dǎo)洞，待左側(cè)導(dǎo)洞成型后，再爆破開挖右側(cè)主洞，以控制爆破強(qiáng)度和影響范圍；

　�。�4）調(diào)整了初期支護(hù)的參數(shù)：鋼拱架間距從原來的60cm調(diào)至50cm，將單層超前小導(dǎo)管加密至雙層。初期支護(hù)變形的治理運(yùn)用了增加臨時鋼支撐、增加臨時仰拱等措施。

　　（三）塌方治理措施

　　針對隧道塌方的原因，本著減少擾動、增強(qiáng)碎石土粘結(jié)能力、提高支護(hù)強(qiáng)度的塌方段處治施工方案，為防止塌方擴(kuò)大，擾動坡積體而釀成滑坡，迅速控制塌方發(fā)展是關(guān)鍵。主要控制措施包括：

　�。�1）停止洞內(nèi)塌體出渣，已出渣土體迅速返運(yùn)回填，形成掌子面前方的自然穩(wěn)定斜坡；

　�。�2）塌腔外側(cè)塌體未能封閉區(qū)域，用沙袋堆砌封堵，為塌腔回填注漿創(chuàng)造條件；

　�。�3）掌子面封閉后掛網(wǎng)噴砼封閉，具體為φ8鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，噴C25早強(qiáng)砼25cm；

　�。�4）塌方冒頂區(qū)坡體合理設(shè)置砂漿排水溝，并立即用彩條布覆蓋塌方漏斗，防止地表水直接流入塌腔；

　�。�5）為確保冒頂漏斗穩(wěn)定，防止繼續(xù)坍塌，從地表對漏斗壁進(jìn)行掛網(wǎng)噴砼。

　　洞內(nèi)封閉完成后，從地表對塌方漏斗進(jìn)行回填。

　�。�1）用碎石土回填隧道輪廓線范圍內(nèi)空腔；

　�。�2）空腔完全充填后，在拱頂位置架設(shè)I20工字鋼，掛雙層φ8鋼筋網(wǎng)后，用現(xiàn)澆混凝土分2層回填50cm，每層25cm，回填完成后進(jìn)行觀測，情況穩(wěn)定后繼續(xù)下一步施工；

　　（3）現(xiàn)澆混凝土以上區(qū)域用碎石土回填至距地表50cm，回填時預(yù)埋注漿花管；

　�。�4）最頂層50cm采用粘土回填，已達(dá)到隔水效果。

　　優(yōu)化的開挖方法包括：縮小雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的導(dǎo)洞高度和微臺階環(huán)形留核心土開挖�？s小雙側(cè)壁導(dǎo)坑法：將導(dǎo)洞高度按碎石土和基巖分界面進(jìn)行劃分，碎石土部分為導(dǎo)洞開挖高度，采用人工開挖，及時支護(hù)；在上部有支護(hù)條件下爆破開挖下臺階。環(huán)形留核心土開挖方法：環(huán)形開挖①部分時逐榀開挖，以臺階②作為施工平臺，一次完成拱圈初期支護(hù)；在上部有支護(hù)條件下開挖臺階②，臺階②的長度不小于5m。

　　四、結(jié)論

　　1．監(jiān)控量測在該隧道大變形和塌方治理中發(fā)揮了比較明顯的作用。通過現(xiàn)場觀察和圍巖位移量測，判斷了圍巖變形的時間和變形的幅度、趨勢，給工程搶險進(jìn)行了指導(dǎo)；通過對臨時鋼支撐上安裝的鋼筋應(yīng)變計的應(yīng)變量測，得出了臨時鋼支撐的精確形變數(shù)值，根據(jù)應(yīng)變的形變速率，反饋了工程搶險運(yùn)用到的各項治理措施的效果。

　　2．超前管棚的使用在隧道淺埋偏壓段的施工地段發(fā)揮了重要的作用。在洞口和洞身塌方冒頂區(qū)段運(yùn)用管棚預(yù)注漿進(jìn)行超前預(yù)加固，可以起到了好的加固效果。

　　3．重視臨時仰拱在工程搶險中的作用。根據(jù)臨時仰拱施作前后的拱頂下沉和周邊收斂曲線變化，說明及時的施作仰拱或臨時仰拱可以使斷面及時閉合，形成閉合支承環(huán)結(jié)構(gòu)，對隧道凈空收斂有顯著的效果。

　　4．運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)從淺埋段地表向下進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報。從淺埋段地表運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)向下進(jìn)行超前預(yù)報，可以探測坡殘積層的深度，判斷基巖出露的大致位置，確定坡殘積層進(jìn)入隧道范圍的縱向深度。這樣可以根據(jù)前方的圍巖狀況，確定施工的難度，及時調(diào)整施工工藝，預(yù)防事故的發(fā)生。

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