企业经营与项目管理 ＥＰＣ模 式下高 速公路隧道施工安全 技术管理 露谢亚章／（中国水利水电第十六工程局有限公司） 【摘要】福建武夷山一邵武高速公路全线五座隧道是整个项目的难点和重点，水文地质条件复杂，在建设过程 中充分利用总承包技术管理的优势，强化控制总承包风险，组建隧道技术专家组，加强对现场动态设计和施工指 导，做好技术和质量、安全管理，全线五座隧道全部按期顺利贯通并完成二次衬砌，实现了安全、质量、工期控 制等管理目标。本文主要介绍现场技术管理的有关经验和措施。 【关键词】设计施工总承包 高速公路隧道安全管理 设计上采用贴近自然的新式（削竹式）洞门外，施工中 １ 工程概况 中国水利水电建设集团公司以ＥＰＣ模式承建的武夷 山一邵武高速公路，是交通部第一批设计＋施工总承包 模式试点项目。本项目全线有五座隧道，其中四座为分 离式单向双车道公路隧道，一座为联拱隧道，单洞总长 １１ ５１３ｍ，按新奥法原理设计和施工，其中最长的才山 隧道（左洞长度２７７９ｍ，右洞长度２８０６ｍ）。根据标段 最大限度地保护原地貌和原生态是最基本的要求。公路 隧道净空断面大，本项目洞口均为Ⅵ级、Ｖ级软弱围 岩，地质上以波残积、堆积的砂黏土和全风化、强风化 的花岗岩、砂岩为主，覆盖层薄，地下水位高，加上受 工期，大部分洞口必须在雨季进洞，为避免洞口软 弱围岩在地表水和地下孑Ｌ隙水的作用下软化坍塌，为顺 利进洞创造条件，大部分采用大管棚超前预支护，个别 围岩能达到Ⅳ级的洞口则采用超前小导管注浆预支护 进洞。 划分和地形条件，四座隧道采取双口掘进和支护衬砌。 联拱隧道则采用中隔墙超前导洞掘进和衬砌，然后单口 左右正洞掘进方式。 本条路线隧道项目位于闽北地区，降雨量充沛，地 大管棚的长度为４０ｍ或２０ｍ，其施工顺序为：施筑 钢筋混凝土套拱、埋导向管一钻孔一顶埋注浆管一注 表水丰富，地下水位高，孔隙水发育，地形属于山岭重 丘区，地质以全风化、强风化～微风化的砂岩、花岗岩 浆。注浆以水泥单液浆即可，注浆管的外插角要控制在 ３。～５。，外插角太小导致钢管容易侵人开挖界面内，外 为主。其中，洞口Ⅵ级、Ｖ级围岩２０２６ｍ，占隧道总长 的１７．６ ；ＩＶ级围岩１９９５ｍ，占隧道总长的１７．３ ；１］Ｉ 级围岩５４５０ｍ，占隧道总长的４７．３ ；Ⅱ级、Ｉ级围岩 ２０４２ｍ，占隧道总长的１７．８％。 插角太大造成钢管与开挖界面的距离太大，两者都降低 了管棚的支护效果。注浆管分为两种：一种为周边有孔 的注浆钢花管，另一种为仅端头注浆的普通钢管。两种 钢管相间布设，施工时先埋钢花管，注浆完成后再钻孔 顶埋普通钢管，以普通钢管钻孔的渣样检验钢花管的注 ２主要开挖掘进方法 ２．１ 进洞方案 武邵高速公路为交通部典型示范工程，隧道洞口除 浆效果。 ２．２进洞及洞口段的开挖方法 管棚注浆完成后，即开挖进洞。隧道专家组通过现 场考查，发现碎块的强风化岩的注浆效果较好，而这种 ９１ ・ ・水利水电施工 ２０１ １．第４期 总第１２７期 围岩在没有水害侵蚀和外部扰动时自撑能力较强，在超 本项目所有隧道开挖Ⅳ级以上围岩均采用光面爆破技术。 现场实施按传爆线、小直径药卷间隔装药结构；破碎地 段周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装 药的措施。周边眼与辅助眼的眼底在同一垂直面上，保 证开挖面平整，辅助眼交错均匀地布置地周边眼与掏槽 前大管棚的支护下，上台阶采用预留核心土、人工配合 挖掘机环向掏槽开挖的方法进洞，既能发挥机械优势， 又保证施工安全，进度比较快。５座隧道共１８个隧道洞 口均采用超短台阶预留核心土环向掏槽开挖的方法 进洞。 眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆破的石渣大小适 合装渣的要求。掏槽眼选用复式楔形掏槽，掏槽眼比辅 洞口Ⅵ级、Ｖ级围岩在大管棚的支护下按“预留核 心土、人工配合挖掘机环向开挖拱部及上部边墙一左右 两侧跳槽开挖下边墙～开挖仰拱”的三步台阶法开挖进 洞。上台阶环向开挖每循环的进尺控制在０．７５～１．０ｍ， 开挖完成后喷３～４ｃｍ厚混凝土封闭围岩，立型钢支架， 喷混凝土至设计厚度，再挖除核心土，进行下一循环的 开挖支护。上台阶开挖支护达到２０￣２５ｃｍ，围岩变形基 本达到收敛，即可跳槽开挖下边墙，接立型钢支撑，完 成初期支护。下边墙左右两则开挖支护达到１５～２０ｍ， 即由洞内向洞口分段开挖仰拱部位并完成其初期支护， 使初期支护尽早形成闭合环，仰拱分段开挖的长度视地 质情况采用２～５ｍ，仰拱初期支护封闭达到５ｍ以上，即 可按半幅或全断面浇筑钢筋混凝土仰拱、隧底片石混凝 土填充层和调平层。 Ⅳ级围岩按上下断面、短台阶法开挖，上下两个断 面的距离控制在３０ｍ左右。施工中坚持“短开挖、弱爆 破、强支护、快封闭、勤量测”的原则，每循环的进尺 控制在２ｍ以内，开挖完成后及时架立格栅钢架、复喷混 凝土，完成初期支护，以确保围岩变形尽快达到收敛 稳定。 Ⅲ级以上围岩采用全断面开挖。施工过程中根据围 岩变化不断调整炮眼的布置、数目、装药量和装药结 构、起爆方法等爆破参数，以达到最佳的光面爆破 效果。 ２．３合理利用隧道洞渣 加强隧道洞渣管理，保证其用于合理的部位。原 设计部分洞渣作为路基填料，大部分还要找弃土场弃 掉。本项目一方面通过对路基土石方调配方案的重新 调整，在三个长隧道口建碎石加工场；另一方面取加 工后的碎石进行碱集料、抗折等试验，充分论证其可 以满足隧道水泥路面抗折强度的要求，为隧道混凝土 施工和路面水稳层施工提供碎石，优化了设计和施工 方案。 ３实施光面爆破的主要措施 为保证隧道施工安全和工程质量，降低施工成本， ・９２・ 助眼眼底深１０ｃｍ。 ４超前地质预报、进行优化设计 现场监控量测是隧道新奥法施工的核心，是隧道施 工技术信息的来源，是隧道安全施工的前提条件。通过 监控量测数据的分析处理，掌握围岩及初期支护最终稳 定的信息。结合本项目五座隧道的分布情况，组织了两 个监控量ＮｔＪ＇，组对洞内外地质及支护状况观察、周边收 敛、拱顶下沉、地表下沉、锚杆抗拔力等五项设计及规 范要求的必测项目进行了量测，在施工过程中根据地质 变化，对必测项目适时增加或减少监测断面的数量，同 时对选测项目作适当的调整。超前地质预报是制定施工 方案和措施的主要依据。本项目超前地质预报工作采用 的方法主要有三种：地质素描、近距离的超前探孔、地 质钻机水平超前钻孔。地质素描是通过对掌子面围岩岩 性、断面、贯穿性节理、岩脉及地下水情况进行记录和 分析，根据围岩变化规律判断前方围岩级别和裂隙水的 发育情况。近距离的超前探孔是在围岩变化处结合钻爆 凿眼在掌子面的周边及中间适当施打几个深度达６ｍ的超 前探孔，根据渣样和钻进速度等探明、分析掌子面附近 的围岩及其变化情况，并以此确定适当调整炮眼间距和 其他爆破参数。 隧道监控量测和超前地质预报工作指导隧道施工取 得了较好成果： （１）本项目隧道洞口Ｖ、Ⅳ级围岩段基本都在雨季施 工，根据隧道监控量测的数据反馈，及时加强了部分洞 口初期支护，施工中未出现围岩坍塌和初期支护下沉变 形超预留量等质量或安全隐患，保证了隧道施工的正常 进行。 （２）对隧道拱顶下沉及周边位移的数据进行分析，判 断围岩及初期支护变形是否处于收敛状态，确定二次衬 砌施工的合理时间。五座隧道二次衬砌全部完成后，均 未出现拱墙下沉、开裂的现象。 （３）在隧道掘进过程中结合超前地质预报，根据超前 围岩级别，对隧道围岩的变化、稳定性及时作出判断， 报请有关管理、设计单位确认，修改设计支护参数，加 强或减弱超前支护、初期支护及二次衬砌支护，保证了 隧道的结构安全和施工安全。 ５主要防排水措施 ５．１结构防排水措施 按设计要求主要采取以下结构防排水措施： （１）在二次衬砌背后间隔１０ｍ铺设塑料盲沟将水引 入两侧墙底￣１０ｃｍ双壁打孔波纹管集水，然后通过 ￣１０ｃｍＰＶＣ横向排水管将水收入两侧￣２５ｃｍ双壁打孔波 纹管侧式排水管排出洞外，与洞外的天沟、排水沟、截 水沟形成完整的排水系统。 （２）在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设ＥＶＡ＋无 纺土工复合式防水板。 （３）在沉降缝与施工缝采用中埋式橡胶止水带 防水。 （４）二衬模筑混凝土采用防水混凝土。防水板的拼焊 及铺挂采用热合焊接吊环铺挂工艺，防水板在铺挂前， 要将初期支护表面外露的锚杆头、钢筋网头齐根切除， 并用水泥砂抹平，对局部凹凸部分，要修凿、补喷，使 其表面平顺，防止顶破防水板，为防止防水板在接头处 漏水，对其焊缝采用气密性检验法检查。 ５．２施工防排水措施 隧道施工防排水包括洞口设置临时排水系统、洞内 反坡排水、洞内大面积渗漏水处理以及洞内涌水情况处 理等。本项目对隧道内部分地段出现的较大面积渗漏主 要采取凿槽引汇、加软管和增加环向塑料盲沟引排的措 施处理。对洞内个别地段出现的少量涌水采用ＺＹＧ一１５０ 型地质钻机深孔端头接管排出洞外，或采用在掌子面的 周边打入侧壁打孔的超前小导管，注入双液浆，在涌水 比较集中的部位适当留几根管不注浆，将水集中在这几 根管排出掌子面。 ６安全管理主要技术措施 进洞之前首先完善洞口的临时排水系统。 隧道洞口边仰坡尽量少开挖、不刷坡，禁止大开挖、 大爆破，尽量减少对洞口围岩的扰动，防止坍塌造成大 开挖、大刷坡。 企业经营与项目管理 加强支护进洞，对软弱洞口尽量采用机械和人工开 挖，不得不采用爆破开挖时，必须严格按“短进尺、弱 爆破、强支护、初期支护紧掌子面”的措施进行控制， 防止围岩坍塌。 洞口初期支护必须尽早封闭成环。本项目１８个隧道 洞口，不管是在雨季还是在旱季施工，无论是稳定性极 差的Ⅵ级、Ｖ级软弱围岩，还是稳定性稍好的Ⅳ级围岩， 隧道技术专家组一律要求上台阶开挖达２５ｍ必须停下来 施做仰拱，只有当洞口２０ｍ的初期支护封闭成环并仰拱 施筑完成后才能恢复上台阶开挖抽出掘进，且在后期的 洞口Ｖ级软弱围岩施工中按掌子面与仰拱的距离不大于 ２５ｍ进行控制，有力地保证洞口施工的安全顺利，为整 座隧道的安全施工奠定了基础。 抓好Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ｉ级围岩的光面爆破，施工过程 中减少对围岩的扰动，控制超欠挖，同时，系统锚杆、 喷射混凝土初期支护紧跟掌子面。 适当控制各种施工界面的距离。因公路隧道的断面 净空较大，施工过程中开挖掘进、初期支护、仰拱填充、 调平层及矮边墙浇筑、拱墙部模筑混凝土衬砌等各种工 序同时、交错作业，除了工序之间的相互干扰外，对施 工安全也形成了较大威胁。解决这一问题的措施除了加 强现场的组织管理外，就是各种施工界面之间适当保持 一定的距离。通过武邵高速公路一年多的隧道施工实践 认为，在Ⅳ级以上围岩稳定性能得到保证的地段，初期 支护与掌子面的距离控制在５０ｍ、填充及词平层与掌子 面的距离控制在１００ｍ、矮边墙与掌子面的距离控制在 １２０￣１６０ｍ、拱墙部模筑混凝土衬砌与掌子面的距离控制 在１８０￣２５０ｍ为施工控制容易做到、施工安全能得到保 证的界面距离。 合理布设各种临时施工管线，防止水灾、触电和物 体打击等意外事故发生。 ７结束语 武夷山一邵武高速公路在建设过程中充分体现总承 包技术管理优势，专门组建隧道技术专家组，依据福建 省高速公路隧道施工标准化要求，加强对现场动态设计 指导和变更，因地制宜，优化不良地质、进洞方案，做 好地质监控量测和超前预报，落实支护、排水、通风等 安全技术措施，在保证安全可靠和施工质量的前提下取 得了较好的社会效益和经济效益。 ・９３・
