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1支洞施工方案優化措施及建議

1號隧洞支洞工程歷時近50d開挖完成，受施工場地限制及圍巖淺埋透水、砂礫石地層膠結性差等問題困擾，施工方案經多次調整完善后逐步摸索出適宜的工法，不僅提高了施工進度，還減少了投資，取得了較好效果，而在工程實施過程中設計方案也暴露出一些問題及弊端，現將相關優化措施及建議總結如下：

1.1進洞方案的優化調整措施

采用錨桿、管棚等超前加固支護措施是隧洞進洞臉施工的有效工法，在1號隧洞支洞技施階段，設計采用準45，L=4m管棚進行圍巖加固，但在做施工方案現場試驗過程中發現該型管棚鋼管強度小且鉆進長度有限，更無法實現在松散的砂礫石中預先造孔后期插入。鑒于上述情況，工程實際施工過程中對原方案進行了較大調整，采用增設1m假洞固定準108，L=3m管棚進行超前支護，即在洞臉前先架設三榀型鋼拱架并在洞頂120°范圍內間隔20cm預埋準120導向管，拱架固定完成后架立模板澆筑混凝土形成1m假洞，待混凝土強度滿足要求后，采用CM356型潛孔鉆配準108型偏心潛孔錘延預埋導向管鉆進，達到錨固深度后將鉆機移位安裝注漿花管進行注漿，待全部施工完成即可形成長約2m的超前支護管棚。采用假洞固定準108管棚可對洞臉拱架進行有效固定并提供一定的側向壓力，大大提高了洞臉圍巖的穩定性及施工效率，保證了支洞安全高效進洞。

1.2超前支護形式優化調整措施

在支洞段前期開挖施工過程中，現場按原技施方案采用準32，L=2m自進式中空錨桿進行超前支護，但由于錨桿較長且材質偏軟，在實際鉆進過程中飄管情況嚴重，不規則的鉆進面反而對巖體產生較大擾動，致使坍塌情況更為嚴重。后期經過現場多次試驗調整，將超前支護改為材質更硬且便宜的準25，L=2m的螺紋鋼代替，并在錨桿擊入前在近掌子面格柵內環加裝準50，L=50cm的導向管，導向管與掌子面夾角控制在15°以內，經過改良有效地控制了錨桿鉆進角度，錨桿緊密排列鉆進面齊整有序，從根本上杜絕了飄管現象，超前支護體系整體支撐效果顯著，洞頂坍塌得到了有效控制。就經濟比較來看，準32，L=2m自進式中空錨桿造價169元/根，準25，L=2m的螺紋鋼錨桿及準50，L50cm的導向管每套造價115元，僅此一項可直接減少工程投資近5萬元，縮減比例超30%。

1.3二次襯砌方案優化調整措施

支洞原設計方案采用型鋼拱架噴護混凝土加現澆混凝土二次襯砌支護形式，其中一次支護采用16號工字鋼，噴護C25混凝土，格柵榀距50cm，二次襯砌邊頂拱襯厚50cm，底板采用20cm厚素混凝土結構，受無定型模板及開挖襯砌交叉作業等因素影響，在編制具體施工組織方案時發現該方案施工工序復雜、周期長且干擾大，難以實現平行作業。就上述問題參建單位進行專項研究，經結構復核計算證實，在原方案一次支護基礎上再復套一層拱架并噴射混凝土，可以滿足結構安全技術要求，達到永久支護目的。按此原則在工程具體實施過程中，進口段10m洞段仍按原設計進行現澆混凝土襯砌“鎖洞口”施工，其余洞段則在原設計一次支護基礎上，復套拱架進行加強支護，拱架設計標準及加工工藝與原設計一致，施工中增設連接插筋保證兩層拱架連接牢固，分層噴護混凝土保證混凝土結合密實，并在主支洞交叉段前15m增加一套收斂變形觀測儀，適時觀測圍巖變形數據確保施工安全。后經持續1個月的觀測，圍巖累計收斂變形僅4mm，可斷定已處于穩定狀態。綜合分析上述優化調整措施，采用復套拱架加強支護方案，可充分利用現有施工設備及人員實現復制作業，在滿足支護強度要求確保工程安全前提下節約資金50余萬元，并實現提前40d主支洞交叉貫通，大幅縮短了工程建設周期。

1.4縮減支洞開挖尺寸的優化建議

支洞原設計方案為襯后尺寸6.2m×6.2m的城門洞型，就此斷面結構在設計方案討論過程中曾提出縮小斷面的優化建議，而設計單位以便于施工組織為由不同意進行變更，但從實際施工效果來看，該支洞近1/4空間作為臨時倉庫被占用，并沒有實現雙向通車等理想使用狀態。就此情況，通過對1號隧洞支洞控制洞段施工方案及組織形式綜合分析，支洞具備單向通車能力就可以保障現場施工需要，再充分考慮行人通道、施工通風、供水供電及襯砌臺車拼裝等因素，支洞襯后尺寸調整為5m×5m最為適宜，由此可在減少投資30余萬元的基礎上大大減少工程開挖及支護強度，可有效縮短工期10d以上。

1.5支洞設計坡度的優化建議

1號隧洞支洞工程100m明挖段及64m洞挖段設計縱坡均為12%（相應的傾角為7°），而就現場通用的施工機械爬坡能力及工作效率來看，這一縱坡明顯偏小。在該地區已建成另一隧洞工程新疆達坂隧洞Ⅲ標段，全長526.4m的支洞采用17％的縱坡，該支洞采用同樣的自卸車出渣工法有效地保證了5.2km主洞施工，但由于該縱坡坡度幾近出渣車輛滿載爬坡極限對設備磨損較大，在施工后期車輛拋錨降效情況較多，且維修成本較大。綜合考慮上述因素及現場施工實際情況，支洞縱坡易采用15%（相應的傾角為8.5°）較為合理，在最大限度發揮機械功效的基礎上可縮短明挖長度20m，縮短洞挖長度11m，減少投資20余萬元，縮短工期近15d。

2結語

1號隧洞支洞工程施工地質條件差且外部環境復雜，在施工過程中通過對原設計中進洞方案、超前支護形式、支洞二次襯砌方案多個環節進行優化調整，不僅降低了工程施工難度提高了施工效率，還可大幅減少工程投資及施工成本；對縮減支洞開挖尺寸及調增設計坡度的優化建議，可供類似工程特別是長支洞引用借鑒。

作者:劉林濤 單位:新疆伊河建管局