雪峰山隧道施工管理

雪峰山隧道施工管理蒋鹏飞 喻波 甘建国 徐爱民（湖南省邵怀高速公路建设开发有限公司 湖南 邵阳市）摘要：邵怀高速公路建设开发有限公司、邵怀高速公路总监办紧扣“新奥法”主旋律，遵循“爱护围岩”、“内实外美”、“重视环境”和“动态施工”四大隧道施工理念1，在广泛吸取国内外经验的基础上，积极引入新材料、新工艺进行雪峰山隧道施工；积极开展无损检测，严格控制各工序质量；以人为本，严抓安全生产及环保工程，确保隧道施工质量、安全和工期，争创国内一流的隧道施工管理。关键词：邵怀高速公路；雪峰山隧道；施工管理1 工程概况邵怀高速公路是国家重点建设的“五纵七横”国道主干线上海至瑞丽高速公路中的一段，是我国中西部地区交通运输大动脉，穿越雪峰山脉，主线长155.69km,是湖南省第一条山区高速公路，地形复杂、工程量大、隧道长、投资多，共有隧道14座，单洞长30119m。雪峰山隧道为上下行分离的双洞隧道，其中左线隧道长6946m，右线隧道长6956m，左右洞室净距在洞口段约为1520m左右，洞身深埋地段为35m。左右线隧道进出口段均位于不设超高的平曲线上：左线隧道进口平曲线半径2600m，出口曲线半径2500m；右线隧道进口平曲线半径2500m，出口曲线半径2700m。左右线隧道纵坡均为人字坡：进口段为+1.14%的上坡，长约400m，其余地段为-0.95%的下坡。隧道计算行车速度80km/h，建筑限界净宽9.75m，建筑限界净高5.0m，净空断面见图1。雪峰山隧道岩层主要为硅化砂质板岩和变质砂岩，场区内有两个较大的褶皱：山顶倒转背斜（核部构成山脊）；王公店-锅塘冲倒转向斜（地貌上为一系列面积不大的山涧洼地）。推测附近岩体破碎较强烈，且导水性较好。雪峰山隧道是邵怀高速公路的控制性工程，分两个合同段，邵阳端为第十五合同段，施工单位为贵州桥梁工程总公司，目前进尺约1800m；怀化端为第十六合同段，施工单位为铁道部第二十工程局第二工程公司，目前进尺约2000m。图1 雪峰山隧道净空断面2 严格按照“新奥法”进行各工序施工2.1 光面爆破控制爆破是新奥法的三大要素之一，通过正确确定爆破参数和施工方法，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏。（1）、科学确定合理的光面爆破参数，内容包括：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。当开挖条件出现变化时，爆破技术应随围岩条件的变化而作相应改变。（2）、钻炮眼前用激光断面仪绘出开挖断面的中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计标出炮眼的位置，经检查符合设计要求后，方可钻眼。（3）、钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，重点检查周边眼间距，经检查合格后，方可装药。2.2 锚喷支护按新奥法的要求，锚喷支护紧随开挖面及时施作，以控制围岩变形和减少围岩暴露时间2。（1）、锚杆施工第一步：根据设计要求和围岩情况，定出孔位，作出标记（打红点），再进行锚杆孔的施工；第二步：锚杆的钻孔轴线应符合设计要求，对于长大隧道，为保证拱顶锚杆的钻孔轴线，要求用多臂钻孔台车进行施工；第三步：逐孔检查锚杆孔深；第四步：对锚杆加工、锚杆安装施工注浆作业进行全过程旁站；第五步：做好隐蔽工程施工记录。（2）、喷射混凝土施工为了充分发挥喷混凝土的支护效果，实现喷混凝土施工的4要素1：强度（有足够的强度，特别是初期强度）、厚度（要确保附着层的厚度，或者使喷射表面平滑）、附着（与围岩牢固附着成为一体，相互间就能够传递力和变形）、密实（附着层密实、均质、耐久）。重点抓好以下几项：处理好开挖断面（检查尺寸、将岩壁面粉尘和杂物清洗干净）；原材料应满足规定；混合料配合比应增大混凝土与岩石的粘结力和减少回弹及外加剂速凝剂掺量等；混合料采用强制式搅拌机，在短时间内完成，混合料应拌和均匀，随拌随用；根据对喷射混凝土的质量要求和作业条件的要求，必须采用湿喷工艺；选用的喷射机应密封性能良好，输料连续、均匀；操作方法应符合规定。2.3 监控量测隧道施工过程中的地质条件是不断变化的，其力学动态也是不断变化的，勘察设计为“预设计”，监控量测使用各种量测仪表和工具，对围岩变化情况及支护结构的工作状态进行量测，及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据测量结果确定二次衬砌施作的时间。设计施工监控量测数据处理分析安全（信息反馈）不安全（信息反馈）图2 监控量测、设计及施工的关系图2.4 进洞施工隧道洞口段是指隧道施工中可能影响的坡面和地表的范围，一般包括从洞门向内延伸到可能形成承载拱的1-2倍洞跨埋深范围，隧道洞口段不仅受围岩内部条件支配，而且受周边地形、地质、环境及气象等外部条件支配，施工难度及安全威胁相对来说较大，洞口段施工的速度、质量与整个隧道的施工密切相关，是隧道施工的难点。隧道洞口段采用长管棚作为辅助施工方法，施工采取环形导坑短台阶法，还通过隧道施工监控量测信息化反馈指导隧道洞口段安全顺利施工，同时在施工后保证隧道工程安全和和施工安全3。2.5 防排水隧道防排水遵循“以排为主，防、排、截、堵相结合”的原则4，采取一系列新技术与施工措施，对隧道渗漏水进行预防。（1）、遵循“动态防排水理念”，进行洞身开挖后的渗水处理洞身开挖后，遵循“动态防排水理念”，根据隧道围岩地下水渗漏的不同情况，采取不同的防排水措施。对局部的渗水点或渗水裂隙，采取引排方法进行处治。通过大量暗埋式半管将隧道围岩渗出的地下水引入纵向排水沟排出洞外。要求在初期支护后达到“排水通畅、不渗不漏”，消除隧道外围压力水。 图3 半管及其分层埋设 图4 半管的树枝状布置二是对大量渗水点处采用三维复合排水网排水，三维复合排水网由两层土工织物中间夹一层排水通道构成，排水能力强，能保持长期稳定良好的导水率。图5 三维复合排水网横断面 图6 双焊缝焊接三是在地下水大量外泄有可能造成以下三点不良后果时采用围岩注浆堵水：地下水外泄会破坏地下水的原有平衡，造成地下水资源流失；地下水外泄可能冲蚀围岩裂隙和软弱夹层，造成围岩失稳；地下水携带大量泥沙，将不利于隧道排水通畅。雪峰山隧道邵阳端就采取了围岩注浆堵水。（2）、精心进行防水板施工铺挂防水层前应对铺挂基面的进行检查，对不满足要求的应进行处理；防水卷材的铺设禁止采用有钉冷粘铺设法，邵怀高速公路隧道防水板的拼幅采用热合法，拼幅接缝为双焊缝，中间留出空腔以便充气检查，见图6。（3）、贯彻分区防水概念分区防水技术沿隧道纵向将隧道衬砌外的防水层分为相互独立的区段，好处在于：1）一处防水层破损后，衬砌渗漏仅局限于该区段，而不会沿隧道纵向窜流，避免大范围扩散；2）当衬砌出现渗漏后，易确定防水板破损位置，便于处治；3）对某一区段进行渗漏治理后，地下水不会从相邻区段衬砌薄弱环节渗出。图7 分区防水示意图2.6 二次衬砌根据围岩和支护量测的变化规律，在围岩和锚喷支护变形基本稳定后尽快进行二次衬砌的施作。混凝土采用带自动计量的混凝土拌和站（楼）（至少三个料仓）拌和、混凝土输送泵输送；使用有足够的强度、刚度和稳定性，能安全地承受所浇筑混凝土的重力、侧压力及在施工中可能产生的各项荷载的全断面衬砌模板台车，先墙后拱，一次浇注衬砌成型；模板台车表面光滑，接缝严密，不漏浆，在浇筑混凝土前涂刷经过批准的脱模剂。衬砌采用防水混凝土，应根据图纸规定的级别和抗渗要求，通过试验配制报监理工程师批准；浇筑顺序从两侧拱脚向拱顶对称进行，尽可能直接入仓，自由跌落(垂直地或倾斜地)距离不能大于1.2m，严禁采用导致集料分离的方式浇筑混凝土；为防止拱顶形成空洞，预留压浆孔，二次衬砌完成后压浆5。3 实行全面质量管理，并积极应用新技术进行无损检测对每一分项工程的质量管理进行计划、实施、检查、处理四个阶段的工程质量检查制度，形成一个质量管理循环，不断循环，质量水平不断提高，做到“内实外美”，作到“四密实（贴）”，即：混凝土密实；喷混凝土密实；喷混凝土与围岩密实（贴）；二次衬砌与初期支护密实（贴）。3.1 开挖断面及光爆效果创新地使用激光断面仪，严格按照设计要求开挖断面，控制内容包括形状、尺寸、表面平整、超挖、欠挖等指标要求。3.2 锚喷支护要求锚杆长度符合设计要求、与围岩联结牢固；喷射砼有足够的强度、与围岩面密贴、喷射砼密实且厚度满足要求。采用如下创新的检查方法：用声波仪检查锚杆长度、锚杆压浆密实度。精确度可达到80%以上，在国内首次解决了检查锚杆长度、锚杆压浆密实度困难的问题；用激光断面仪测定喷射混凝土前后的断面检查其厚度；用地质雷达检测喷混凝土背后有无空洞。检波器接收震源发射锚杆围岩砂浆图8 锚固系统模型及检测方式示意图3.3 防水施工铺挂防水板前对铺挂基面进行检查，要求喷射混凝土平整度边墙D/L1/6，拱顶D/L1/8；基面不得尖锐突出物，否则要进行割除，并用砂浆抹成圆曲面，以免防水层被扎破；隧道断面变化或转弯时的阴角应抹成R5cm的圆弧。防水板铺挂要求防水板与基面的良好追踪和适当的松铺系数。防水板拼接采用热合法，拼幅接缝为双焊缝，中间留出空腔进行充气检查。二次衬砌采用防水砼，根据工程实际需要和设计要求选择合适的抗渗等级，施工配合比及添加砼外掺剂的品种和用量。3.4 二次衬砌首先进行外观鉴定，要求洞内无渗漏水现象，混凝土表面密实，结构轮廓线条顺直美观；然后利用地质雷达检测衬砌厚度、衬砌背后空洞位置及规模。4 以人为本，狠抓安全生产4.1 总的施工安全要求（1）贯彻“中华人民共和国安全生产法”，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，严格遵守“公路工程施工安全技术规程”（JT507695）的有关规定。（2）做好通风照明、防尘、防水降湿和防治有害气体等的措施，保护环境卫生，保障施工人员的健康和生产安全。（3）施工过程中，根据量测结果及反馈信息，合理修正支护参数和开挖方法，指导施工和确保施工安全。（4）遇有不良地质地段施工时，应按照先治水、短开挖、弱爆破、先护顶、强支护、早衬砌的原则稳步前进。（5）加强教育，使施工人员具有在紧急情况下，采取应急措施和组织抗险的能力。4.2 依靠科技，加强安全施工管理（1）、充分的照明照明有对直接作业地点的暂时的、局部的照明和不进行作业的通道等的长期的、大范围的照明。 掌子面等地点的直接照明，为了作业安全而有效率的进行，必须确保充足的照度。为进行浮石等作业时，要增设移动式照明，以增加照度。使用这些照明器具时，要尽可能使其明暗差小，而且不产生眩目感。移动式照明器具，要设置适当并经常进行检查。在危险地点要设警戒标志灯。停电时也要确保照明，因此要设置预备灯、紧急灯以及怀中灯和携带式照明器具等。（2）、仔细的检查施工中，对围岩、支护、作业环境、机械、设备等进行检查，以确保工程的安全。主要的检查内容如下： 围岩：浮石和开裂，未支护区间有无变异，有无发生可燃性瓦斯、有害气体及涌水状态等； 支护：喷混凝土有无开裂和剥离，锚杆的锚固状态，钢支撑的下沉，变形等； 作业环境：通道、通风、照明、排水、联络通报、紧急待避处等的状况； 机械、设备：运输道、轨道、车辆、机械类等的状况。（3）、先进的竖井施工方法雪峰山隧道3#通风竖井深358m，若采用传统方法开挖，极易发生安全事故，在山上弃渣，也不符合环保理念。现参考国外施工方法，分三步施工：先向下钻250mm导向孔，与下部的通风隧道沟通；再换上扩孔刀头，由下至上，扩成1.25m的天井，该天井作为爆破刷大井筒时的爆破自由面和通风、溜渣通道；最后在先导井周围钻一组平行炮孔，通过爆破法形成竖井。这样既易保证安全，又使弃渣从主洞运出，符合环保理念。图9 竖井施工示意图（4）、超前地质预报技术邵怀高速公路雪峰山隧道采用了TSP203（Tunnel Seismic Prediction ahead）隧道地震波超前地质预报系统，它具有适用范围广适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况、预报距离长能准确预报掌子面前方100200m、对隧道施工干扰小、提交资料快、预报费用低等优点。根据地质预报，能预先选择相应的安全合理的施工方法和措施：先排水、短开挖、弱爆破、强支护、快衬砌、勤检查、勤量测，确保施工安全。（5）、对不良和特殊地质路段仔细制定施工方案首先对地质资料应进行专门调查研究，特别应查明隧道影响范围内的各种不良地质，特殊地质地段的围岩类别；然后综合考虑各种因素，以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则，拟定施工方案，制定相应的施工方法和技术措施，编制实施性施工组织设计。5 增强可持续发展观念，环保施工6“重视环境”一层含义是指内部环境，即施工作业环境，一层含义是对外部环境即对周边环境的影响。5.1 施工期间洞内通风与防尘开挖、装碴、弃碴、喷混凝土等作业时，会产生大量的粉尘，长时间吸入后有可能形成矽肺病。施工时采用湿式凿岩机钻孔，用水炮泥进行水尘封爆破以及湿喷混凝土喷射等有利于减少粉尘浓度的施工工艺；在放炮前进行喷雾，出碴前用水淋透渣堆和喷湿岩壁；人人防护普遍化，每个施工人员均做好个人防护；采用混合式通风做好施工通风。5.2 水环保（1）、施工废水施工中产生的污水油污及泥砂，须沉淀后排出洞外， HP值不达标时