中铁十四局集团第四工程有限公司
摘要：龙烟铁路凤凰山隧道存在浅埋、软弱围岩等复杂地质条件，结合工程地质条件较差对隧道施工的约束条件，综合分析，根据现场实际情况确定了施工方案，详细介绍了明挖法、明挖暗做法、三台阶法等关键施工技术，对今后类似条件下的隧道施工具有一定的借鉴意义。
关键词：浅埋施工 明挖法 明挖暗做法 三台阶法
1.工程概况
新建龙口至烟台线凤凰山隧道全长1000m，位于龙口市东莱街道东埠村东侧，进口里程为DK20+520，出口里程为DK21+520。隧道所处宏观地貌单元为丘陵区，自然坡度10o～20o，线路经过地段地面最高点标高约95m，高出路肩设计标高约36m，丘陵局部基岩裸露，覆盖薄层坡残积土，海拔68.80～95，最大埋深约23m。
2.施工重难点
（1）环境条件复杂。本工程
隧道进出口地表覆盖有第四系全新统坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、细角砾土，下伏元古界蓬莱群南庄组（ZpN）泥灰岩、石灰岩、砾岩。隧道范围内基岩为泥灰岩加石灰岩及砾岩，受附近断层影响，节理裂隙发育，岩体破碎，且隧道顶板总体较薄，大部分地区埋深较浅，为浅埋隧道，工程地质条件较差。
（2）地下水位丰富。根据隧道通过区地形、地貌发育特征，通过调绘及附近的水井，将测区围岩划分为弱富水区。地下水主要以基岩裂隙水为主，主要受大气降水补给，水位随季节的变化而变化。铁路混凝土结构所处的环境为H1级硫酸盐化学侵蚀环境。地下水补给充足，容易渗入隧道，造成围岩失稳，引起地表沉降及拱顶坍塌，给施工造成极大危害。因而，地下水的控制显得尤为重要。
（3）围岩较弱易扰动且稳定性差。区段设计围岩为Ⅳ～Ⅴ级围岩，围岩较为软弱，自稳能力差，易产生松弛变形造成坍塌，因而控制围岩的变形及其困难。
（4）DK20+630—DK20+750段（120m）隧道埋深浅，约4.0m，洞顶覆盖层以粉质粘土为主，自稳性差；另地表公墓开挖墓穴，对原地表造成极大破坏，施工风险非常高。
3.施工总体方案
根据凤凰山隧道的现场复杂地质情况，针对特定段落地层结构复杂，埋深浅，自稳性差，岩层破碎，施工风险高，施工难度大等，经过不断地探索、总结和论证，最终采用明挖法、明挖暗做法、三台阶法等关键技术施工。
4.施工关键技术
4.1明挖法
4.1.1支护参数
拱部、仰拱C35混凝土；仰拱填充C20混凝土，沟槽身C30混凝土，水沟盖板与电缆槽盖板C35钢筋混凝土。边坡防护钢筋网Φ8@250*250，砂浆锚杆Φ22@2.0*2.0，L=4.0m。梅花型布置，喷锚混凝土C20，厚度100mm。隧道中线左右各140cm范围外仰拱填充顶面设置2%的横向排水坡，每10平方米设置泄水孔一处。
4.1.2 施工工艺
（1）明挖段边坡坡度分别为1:0.75和1:1，在坡脚点以外1.0m即线路中线两侧6.67m高范围内边坡坡度采用1:0.75，其余地段边坡坡度采用1:1。临时边坡采用喷锚网支护措施。采用C20喷射混凝土，厚度10cm，Φ8钢筋网，间距25*25cm，采用Φ22砂浆锚杆，梅花型布置，间距（竖向*横向）2.0*2.0m，L=4.0m。坡面设置泄水孔，间距3.0*3.0m，梅花型布设，长度大于40cm, Φ60mm。
（2）在坡度为1:0.75边坡坡脚点以上6m高与二衬外轮廓线范围内采用C20片石混凝土回填，片石混凝土顶部再施做50cm厚的砂夹卵石反虑层。其余部分夯填土石，两侧对称分层填筑、压实，分层厚度为30cm，还应考虑明洞两侧回填的对称问题，一般两侧高差不超过50cm，并恢复至原地面标高。结构二衬采用C35钢筋混凝土，厚度为55cm。
4.2 明挖暗做法
4.2.1支护参数
拱部、仰拱C35混凝土；仰拱填充C20混凝土，沟槽身C30混凝土，水沟盖板与电缆槽盖板C35钢筋混凝土。边坡防护钢筋网Φ8@250*250，砂浆锚杆Φ22@2.0*2.0，L=4.0m。梅花型布置，喷锚混凝土C20，厚度100mm。隧道中线左右各140cm范围外仰拱填充顶面设置2%的横向排水坡，每10平方米设置泄水孔一处。
4.2.2施工工艺
（1）上部明挖段边坡坡度采用1:0.75，在坡脚点以外1.0m至地表高范围内边坡坡度采用1:0.75，临时边坡采用喷锚支护措施。采用C20喷射混凝土，厚度为10cm, Φ8钢筋网，间距25*25cm,采用Φ22砂浆锚杆，梅花型布置，间距（竖向*横向）2.0*2.0，L=4.0m。坡面设置泄水孔，间距3.0*3.0cm，梅花型布设，长度大于40cm，Φ60mm。施工完成后夯填土石，两侧对称分层填筑、压实，分层厚度为30cm，并恢复至原地面标高。并在坑底施做30cm厚C30模筑混凝土护拱，并在护拱底部每侧打设两根Φ42锁脚锚管，角度分别是45o和60o，打设间距为0.5m。
（2）DK20+630—DK20+750暗挖段设计采用Vc型复合衬砌，初期支护厚度为25cm，采用C25喷射混凝土，Φ8钢筋网，网格间距20*20cm。边墙采用Φ22全螺纹砂浆锚杆，长度3.5m，间距（环向*纵向）均为1.2m*1.0m。全环设置工18型钢架，间距0.5m。二衬厚度为45cm，采用C35钢筋混凝土。
4.3 三台阶法
隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，严格控制超欠挖。并按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
图1 三台阶施工炮眼布置图
三台阶法施工工艺流程：施工准备-超前地质预报-上中下台阶测量放线-上台阶开挖、出渣、清理开挖面-上台阶初期支护-中台阶开挖、出渣、清理开挖面-中台阶初期支护-下台阶开挖、出渣、清理开挖面-下台阶初期支护-监控测量-下循环开挖。
4.3.1 施工工艺
（1）上台阶开挖：在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。开挖进尺控制在每循环2~3m拱架。开挖后立即出喷3~5cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射砼。
（2）中台阶开挖：开挖进尺控制在每循环2~3m，开挖后立即出喷3~5cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射砼。
（3）下台阶开挖：开挖进尺控制在每循环2~3m，开挖后立即出喷3~5cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射砼。
（4）隧道仰拱开挖：围岩较好时，仰拱与下台阶同时开挖；围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。仰拱按每循环5m组织施工。采用人工配合机械开挖，人工清底，并及时施工仰拱衬砌和填充。
图2 三台阶开挖示意图
4.3.2施工要求
（1）隧道施工应坚持“若爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
（2）如有超前支护等辅助施工措施，应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕，再开挖。
（3）开挖方式采用若爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
（4）锁脚小导管可根据需要设置，以确保下台阶施工的安全。
（5） 各步台阶一次开挖长度宜控制在2m~3m之间，第 3 部台阶开挖后仰拱应紧跟。
（6） 施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
（7）施工时根据现场情况，必要时在临时仰拱中增设钢架。
5 结束语
根据凤凰山隧道埋深浅，自稳性差，岩层破碎等现场复杂地质情况，通过采用明挖法、明挖暗做法、三台阶法等施工技术，保证了Ⅴ级围岩浅埋隧道施工的安全。明挖暗做法，有效的控制了Ⅴ级围岩浅埋隧道的变形和地表沉降，提高了施工工效，为同类工程提供了很好的借鉴。
参考文献
[1] 王梦恕.隧道工程浅埋暗挖法施工要点[J].隧道建设,2006
[2] 雷军宁.软岩隧道初期支护技术措施探讨[J].铁道建筑技术,2012
[3] 杜运国.益田路Ⅳ级围岩富水隧道综合施工技术[J].铁道标准设计,2010
论文作者:侯炳地
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/23
标签：隧道论文; 围岩论文; 台阶论文; 混凝土论文; 间距论文; 厚度论文; 进尺论文; 《防护工程》2017年第17期论文;