？ 施 棱米与测量技术 公路隧道不良地质段施工技术探讨 赵志华 （中铁十八局集团隧道工程有限公司，天津３０００００） 【摘要】 介绍某高速公路隧道不良地质地段施工过程中的施工方案。该隧道洞口位于峭壁半山腰， 洞口段偏压且一侧漏空，并穿越既有公路路基底部和超过１ ｋｍ的富水段。文章阐述了该隧道施工方案，并 从技术上进行了认真分析。 【关键词】公路隧道；不良地质；施工方案 【中图分类号】 Ｕ４５５．４９ 【文献标识码】Ｂ 随着我国国民经济的快速稳定发展，对交通运输的需求 量和等级要求越来越高，高等级公路的建设蓬勃发展，修建 的隧道数量越来越多。但是由于对环境保护要求的提高和 施工技术的不断发展完善以及工程设计标准的不断提高等 各种原因，导致工程项目设计选线时难以避开不良地质地段 的情况越来越多，给隧道施工造成了较大难度。如何根据实 际地质情况选择科学合理的施工处置方案，对确保不良地质 段安全施工，加快施工进度和消除整体结构的安全隐患，确 保运营安全均具有非常重要的意义。 １ 隧道不良地质段施工方案 １．１ 洞口位于峭壁半山腰的进洞方案 随着我国施工技术和能力的日趋进步和完善，穿越崇山 峻岭的工程项目越来越多。为节省投资费用，工程项目设计 选线高程越来越高，隧道进口位于半山腰的情况在山区高速 中较为普遍。针对不同的地质地形条件可采取山脚垫碴至 图１垫碴便道 墩等防护措施，以保证车辆行驶安全。该方法对山体和植被 有一定破坏，不适用于洞口山体有地质病害和环保要求较高 的地区使用，且车辆行驶难度较大，施工成本增加较多。 １．１．３隧道纵身施工导洞方案 洞口、沿山体修筑便道至洞口和隧道纵身选取施工导洞等方 法施做进口段。 １．１．１ 山脚垫碴至洞口的施工方案 在隧道进洞不具备修筑垫碴便道和沿山体开凿便道条 件时，在隧道纵向洞身两侧择优选取具备交通条件、距离洞 身位置较近、地质情况较好的位置增加施工导洞。导洞断面 根据出碴方式和通风方式设置，导洞施工至隧道正洞后可开 设两个工作面，掘进时初期支护和二次衬砌紧跟掌子面可有 该方案适用于隧道进口距离山脚不高于３０ Ｉｎ，隧址区附 近有适宜的取土场，且山脚具有垫碴延展场地的条件。施做 时由碴体的坡脚起垫，逐步垫高至隧道进口位置，修筑的便 道宽度《６．５ ｍ，坡度≯１５％（图１）。该方案施做简单，为后 效解决洞口段不良地质情况造成的施工困难等问题。该方 案增加了施工导洞和相应的设施，增加了一定投资，至导洞 的便道一般需要新建，且距离较长，对环境的破坏较大。但 该：疗案确保了洞口段施工安全，且对隧道施工工期提供了有 力的保证。 １．２隧道洞口段一侧漏空且严重偏压的施工方案 续施工提供了便利、可靠的施工通道，对隧道洞口段破碎地 质、偏压和滑移地质情况有一定的反压作用。但该方案对取 土场方量和运距、洞口山脚下的场地有一定要求，且不适用 于隧道洞口距离山脚过高的情况，否则经济性会随之逐渐 变差。 １．１．２ 沿山体修筑便道至洞口的施工方案 由于受选线原因影响，隧道洞口段严重偏压且一侧漏空 的情况越来越多，因为对环保要求日益提高，已不宜采用暗 洞明作的方案施工。目前一般采取反压回填、抗滑桩、桩基 础＋偏压挡墙等方案施工。 １．２．１反压回填稳固山体 该方案适用于隧道进口距离山脚高差的范围较广，山体 有一定的坡度，且山体表层地质有一定的稳定性，适宜沿山 体表层修筑便道的情况。沿山体采用以挖掘机为主，人工弱 爆破或松动爆破为辅的方法修筑便道至隧道洞口位置。便 道使用混凝土进行硬化，宽度《６．５ｍ，坡度≯１５％。结合洞 口高度和山体地形，便道可以采用“之”字形修筑，拐角处修 ［定稿日期］２０１２一Ｏ１—１６ 筑一块水平场地，便于车辆行驶。便道不靠山体一侧设防撞 ［作者简介］赵志华（１９７７一），男，本科，工程师。 四川建筑第３２卷２期２０１２．０４ １６９ ・施工技术与测量技术ｉ．・ 首先测绘出偏压区实际地形图，结合实际踏勘的地质情 深度３ ｉｎ，地面上预留１ Ｉｎ与挡墙混凝土连接，混凝土浇注时 最少预留两排６１２７导向管，待挡墙混凝土强度达到９０％后， 况确定反压回填的具体方案，一般采用碎石土进行回填，回 填施工前需做好基础的平整和压实，碎石土逐层压实回填。 １．２．２抗滑桩方案 施做４，１ｏ８ Ｘ ６大管棚横穿既有公路路基。管棚嵌入公路另 一侧山体不小于５ ＩＴＩ，管棚上按梅花形间距１０ ｃｍ钻６６～８ 的小孔，打设后在钢管中压注水泥浆。注浆初压０．５～１ 当遇到地形或空间条件受限不适合反压回填的情况，一 般采用施做抗滑桩进行治理。抗滑桩的参数根据实际的偏 压和地质情况进行确定，抗滑桩深度超过隧底一般《６ ｍ，且 ＭＰａ，终压２～２．５ ＭＰａ，注浆结束后在钢管内放人南 根６２２ 钢筋制成的钢筋笼，然后用Ｍ３０号水泥砂浆充填，以增强钢 管的强度和刚度（图３）。该段隧道暗洞开挖应在既有公路 挡墙和管棚施工完毕并达到设计强度后实施，开挖时应严格 按照“管超前、紧注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭”的原 嵌入中风化岩体《３ ｍ。抗滑桩与偏压山体结合不密实部位 用碎石土回填并夯实。当偏压山体破碎、松散时在抗滑桩间 需设置档土板进行整体防护。 １．２．３桩基础＋偏压挡墙施工方案 当隧道一侧位于冲沟内且漏空，沟内为冲积碎石土且堆 积较厚时，宜采用桩基础＋偏压挡墙施工方案。桩基础的设 则进行施＿Ｔ，每段进尺控制在０．６～１．０ ＩＴＩ范围内。 置根据漏空段的范围确定。为确保抗偏压效果，桩基础一般 最少设置两排，具备条件的采用嵌岩桩为宜。桩顶设置承台 以增强整体承载效果。在承台上设置偏压挡墙，挡墙参数根 据实际偏压情况确定，挡墙与山体未连接部位采用碎石土回 填密实，回填高度超过洞顶高程５ ｍ为宜。在偏压挡墙顶部 延隧道纵向梅花形设置两排横向锚杆，锚杆嵌入山体《５ ｍ， 以增强偏压挡墙与山体的整体性，确保后续隧道施工安全 （罔２）。 图３既有公路加固方案 １．４隧道富水段施工方案 目前我国隧道设计、施工技术日益提高，隧道长度越来 越长，穿越富水段的情况经常出现，富水段长度有时达到１ ｋｍ以上，给施工进度和安全造成了极大影响。富水段的治 理通常采取“防、排、堵、截”相结合，安全可靠、经济环保的原 则，对地表水文情况的详细了解尤为重要，根据对地表水文 的影响具体选择相应的治理方案。 １．４．１隧道防水措施 隧道洞内防水层采用防水卷材＋无纺布，防水卷材采用 热风双焊缝施工工艺，隧道衬砌采用防水混凝土浇筑，抗渗 等级不低于ｓ８，有防腐要求时需添加防腐剂。二衬施工缝处 设置止水条或止水带。 图２桩基础＋偏压挡墙方案 １．３隧道穿越既有公路底部施工方案 随着我国各类公路建设数量的日益增加，新建高速公路 隧道穿越既有公路底部的情况越来越多。一般新建隧道的 施工对既有公路均有不同程度的影响，尤其是在隧道埋深１０ ｍ以内时会导致既有公路明显沉陷，有时还会引起既有公路 路基滑移。为此，在施工中应对既有公路路基进行加固，确 保其稳定和交通通畅。在施工中一般采取设置偏压挡墙＋ 图４富水段防排水示意图 １．４．２隧道排水措施 隧道路面中部下设置纵向排水主沟，路面左右两侧设置 边沟，在衬砌后设置纵向排水管，当涌水量较大时设置２５ ｃｍ ｘ３０ ｃｍ横向盲沟，间距１２．５ ｍ，将地下水引排至中心水沟。 在初期支护渗水集中位置设置半边￣ｂ１４０环向排水钢管，将 水引排至纵向排水管内，环距１２．５ ｍ， （下转第１７２页） 大管棚的施工方案。偏压挡墙采用Ｃ２５混凝土整体浇筑。 挡墙基础应置于稳固的地基上，地基承载力不低于４００ ｋＰａ， 基础打设竖向４ ｍ长犯２砂浆锚杆，梅花形布设，锚杆入岩 ｌ７０ 四ＪＩｌ建筑第３２卷２期２０１２．０４ 施＝Ｉ＝搜索 麟技术 ・ 图纸进行复核。从现场看裂缝只是在主梁的跨中出现，梁端 是现在密肋楼盖施工麻烦，模板支撑复杂，所用人Ｔ多，综合 未发现明显裂缝，且大跨度板亦未出现明显裂缝。从跨中的 裂缝看应是抗弯承载力不足的典型分布。施工单位采用三 套模板进行支撑，施工速度为４～６ ｄ一层，施工开始为１０月 份。核对设计计算书和计算模型，设计板荷载取值：除板自 重外的恒载１．５ ｋＮ／ｍ ，活载２．０ ｋＮ／ｍ ，局部暗梁上有线荷 起来成本不见得就低。 例三：有些工程师习惯在隔墙下设置梁。其实，小跨度 板在基本不增加板厚和配筋基本不变的情况下完全可以承 载隔墙，没有必要逢墙就设梁。这样施工方便，还节约造价。 例四：对于有些设计人员特别初学者，在采用筏板基础 载。核算设计活荷载按２．０ ｋＮ／ｍ ，作为正常使用状态下没 有问题，主要是施工荷载考虑不足，４５０ ｍｍ厚的现浇空心楼 时不知是采用片筏还是梁筏。从节约混凝土、钢筋材料的角 度看，往往梁筏的材料用量要小些。但梁筏基础的梁一般较 高，这样基坑更深，而且梁肋的钢筋绑扎复杂，梁肋处的防水 施工量大以及为浇筑梁肋还需砌砖胎模等。片筏的钢筋和 板只算厚度为３２０ ｍｍ，自重达８ ｋＮ／ｍ ，加上钢管和模板自 重，下面没有完全达到龄期的主梁承载能力在施工阶段不足 较多。同时设计单位主梁设计中刚度增大系数取值为２，该 主梁为宽暗梁，与实际情况不符，宜取值为１，造成跨中钢筋 相对不足。所以建议施工多准备一套模板，按照３层支撑一 层，在温度较低的情况下适当降低施工速度，并且设计院对 跨中配筋适当增加。按此措施施工后，楼层未再出现类似 裂缝。 混凝土用量可能稍微多点，但施工方便，基坑较浅，在地下水 较浅的时候更显优势。 ３忽略图纸交底和现场配合的重要性 随着建设规模扩大，工程的复杂程度也在增加，但往往 工期要求更加紧张，这样对施工单位提出更高的要求。作为 设计工程师应积极做好图纸交底工作，这样对于施工单位及 时掌握设计图纸、设计意图有很大的帮助。设计工程师也应 ２对施工操作便利性和综合经济性考虑不全面 最近几年，随着人力的逐渐缺乏，人力成本大大上升，造 成整个项目建设的成本比例发生很大的变化，由材料占成本 积极配合施工现场工作，对特殊结构或者结构的特殊部位的 的支撑等进行必要的核算和提出合理建议，确保工程安全、 经济、顺利完成。 以上是结构工程师容易忽略的一些施工有关问题，这个 的大部分逐渐变化人力成本占项目的大部分。在目前市场 经济的竞争环境下，结构工程师面临很大的控制成本的压 力，特别是对于开发商的项目。但是开发商的项目目前对设 计的成本控制要求一般为：控制每１ ｎｌ 建筑面积的钢筋用 量和混凝土用量，对人力的用量没有考核指标，这样就造成 与目前的有一定关系。但是随着施工单位配备注册结 构工程师，设计单位逐渐取得总承包资质，设计和施工会逐 渐融合，这样要求结构工程师对设计熟悉的同时也对施工有 足够的认识，保证建设项目安全、经济、顺利完成。 参考文献 结构工程师尽量控制钢筋和混凝土的图面用量。但如过分 控制图面的钢筋用量和混凝土用量往往会造成人工成本增 加，从而综合成本反而增加，也往往不利于保证施工质量。 例一：板的配筋采用过细的钢筋，导致楼面钢筋容易踩 踏变形，不易保证保护层厚度。施工单位往往采取很多措施 ［１］ＧＢ ５００１０—２０１０混凝土结构设计规范［Ｓ］ ［２］刘冬柏，吴其芳．高位转换层砼大梁（厚板）施工对设计的思考 ［Ｊ］．中外建筑，２０１０（８） ［３］ＧＢ ５００９—２００１建筑结构荷载规范（２００６年版）［Ｓ］ 和人力保证钢筋的可靠支撑，最后保护层还是容易超厚，给 结构留下安全隐患。 例二：有些工程师为控制成本节约材料用密肋楼盖，但 绵 ： ！坏 ． 秘 不 不 秘 希 Ｊ， 希出 希 乖 乖 钚 矫 乖 （上接第１７０页） 与横向盲沟对应设置，每环环向排水钢管 施工。 和横向盲沟断面处打设排水孔并插入排水软管，将水导人排 水管沟，引水孔根据集中出水位置打设，排水孔深１０ ｍ，孔径 为６８ｏ ｍｍ。采用较大的结构尺寸有利于增大排水通道，并 防止长期运营时水中沉积物和结晶物堵塞排水通道而造成 水患。 １．４．３隧道堵水措施 ３结束语 不良地质地段施工是隧道施工中的重难点工程，结合施 工中的实际情况选择安全可靠、经济环保的施工方案是确保 隧道施工进度、安全的重要前提。本文通过介绍陕西省西商 高速公路黄沙岭特长公路隧道施工中处置不良地质地段的 成功经验，为隧道不良地质地段施工提供参考。 参考文献 隧道堵水措施通常采用径向小导管注浆方案实现。一 般采用６５ｏ Ｘ５小导管径向全断面垂直岩面打设，间距１００ ｃｍ，梅花形布设。注浆采用采用水泥一水玻璃双液浆，水泥 与水玻璃体积比采用１：０．２５，注浆浆液扩散半径不小于１ ｉｎ。当注浆压力达到２ ＭＰａ，进浆量小于１００ Ｌ／ｍｉｎ时可停止 注浆，终压不能超过３ ＭＰａ。采用间隔分次注浆方式进行 ［１］黄成光．公路隧道施工［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１ ［２］ＪＴＧ Ｆ６０—２００９公路隧道施工技术规范［ｓ］ ｌ７２ 四ＪＩｌ建筑第３２卷２期２０１２．０４
