董儉召?張曉海

摘要 ： 雖然山區(qū)高速公路隧道目前普遍采用“新奧法”原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，但在實(shí)際的公路隧道施工中，受制于設(shè)計(jì)慣性思維和建設(shè)單位控制投資造價(jià)的影響，卻常常遵循晚進(jìn)早出，縮短隧道長(zhǎng)度，以節(jié)約造價(jià)，在洞口坡面進(jìn)行大開挖，這樣不僅破壞原生環(huán)境，使得原地貌植被很難恢復(fù)，且采用人工修整的邊坡與隧道周圍地貌不協(xié)調(diào)，與目前的“環(huán)保、綠色”設(shè)計(jì)理念不相符合。隨著隧道施工和運(yùn)營期的積累的經(jīng)驗(yàn)，近年來提出了隧道洞口“零開挖”的設(shè)計(jì)施工理念。“零開挖”進(jìn)洞和“早進(jìn)晚出”的施工理念是一致的，只是“早進(jìn)晚出”更加注重的是工程上的意義，即通過早進(jìn)洞，晚出洞，減少隧道邊仰坡高度，保證洞口山體穩(wěn)定以及運(yùn)營期的安全。本文依托十巫高速公路SWBY-2項(xiàng)目經(jīng)理部負(fù)責(zé)的雞公寨特長(zhǎng)隧道進(jìn)口端左洞洞口工程，采用隧道洞口加長(zhǎng)套拱、分次落底的零開挖進(jìn)洞施工方法，在洞頂存在坡積體和淺埋的情況下安全進(jìn)洞，目前洞門以施做完成，隧道安全進(jìn)洞，洞頂上方坡積體至今穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞 ：隧道;坡積體;零開挖;洞口

一、 工程概況

雞公寨隧道全長(zhǎng)4828m，為上、下行分離式特長(zhǎng)隧道，兩洞軸線相距46～48.5m，隧道最大埋深約464m，洞門采用削竹式洞門。根據(jù)地勘文件，圍巖為全～中等風(fēng)化中元古界武當(dāng)群雙臺(tái)組絹云鈉長(zhǎng)石英片巖，洞口段為淺埋隧道，同時(shí)在左洞洞口正位于坡積體內(nèi)，松散堆積體長(zhǎng)145m，位于斜坡坡腳，自然坡角約28°，物質(zhì)組成為第四系崩坡積塊石及碎石土。其平面呈U形，前緣寬約50m，縱長(zhǎng)約150m，厚約8～12m，體積約3萬m3。目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，坡腳開挖后易失穩(wěn)，對(duì)隧道進(jìn)口邊仰坡穩(wěn)定性有一定影響。

二、進(jìn)洞方案比選

原施工圖設(shè)計(jì)中洞門采用大管棚+套拱進(jìn)洞，洞門采用削竹式洞門，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，隧道的明暗交接里程已經(jīng)進(jìn)入坡積體內(nèi)，且洞口邊仰坡開挖高度達(dá)到5m，此種方式進(jìn)洞上方坡積體存在很大的滑坡風(fēng)險(xiǎn)，為確保施工安全，對(duì)進(jìn)洞方案進(jìn)行比選，擬定以下三種比選方案。

（一）方案一：長(zhǎng)管棚進(jìn)洞法

按照原設(shè)計(jì)圖紙給定的大管棚+套拱支護(hù)進(jìn)洞施工，然后施做削竹式洞門的施工方案。按此方案實(shí)施洞口開挖，洞身右側(cè)松散堆積體坡腳將形成15m左右的臨時(shí)邊坡，邊坡采用臨時(shí)支護(hù)，然后采用“三臺(tái)階預(yù)留核心土法”進(jìn)洞施工。

（二）方案二：套拱整體外移+長(zhǎng)管棚進(jìn)洞法

根據(jù)隧道工程“早進(jìn)洞”原則及現(xiàn)場(chǎng)開挖地層出露情況，為減少松散堆積體坡腳開挖，通過實(shí)地測(cè)量考慮將明暗交接里程樁號(hào)往小樁號(hào)方向移5m，明暗交接里程樁號(hào)變更為ZK17+990;對(duì)已開挖臨時(shí)仰坡維持現(xiàn)狀，并及時(shí)施作錨噴支護(hù)。套拱呈直立狀態(tài)，不倚靠山體，然后進(jìn)行大管棚施工。

管棚注漿施工完成后，采用噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)片將山體和套拱間的空隙噴射密實(shí)。然后按照采用“三臺(tái)階預(yù)留核心土法”進(jìn)洞施工。洞門結(jié)構(gòu)形式更改為端墻式洞門。

（三）方案三：分次施做加長(zhǎng)套拱+長(zhǎng)管棚進(jìn)洞法

1、套拱前移樁號(hào)、明暗交接里程樁號(hào)同方案二，此方案與方案二不同之處有以下兩點(diǎn)：

1.1套拱靠近大樁號(hào)側(cè)做成斜置套拱，直接倚靠在上體側(cè)，即加長(zhǎng)套拱，對(duì)山體側(cè)形成一個(gè)反壓效果;

1.2為套拱處一次開挖高度，采用靠近小樁號(hào)側(cè)2m套拱不直接落底，采用兩次落底的施工工藝。

2、主要的施工方法及步驟

步驟1：對(duì)已開挖臨時(shí)邊、仰坡按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行錨噴防護(hù);

步驟2：明洞套拱部位開挖預(yù)留核心土，施作套拱及護(hù)拱上斷面①，套拱上斷面具體至拱部180°位置;護(hù)拱上斷面左側(cè)拱腳至基巖，右側(cè)拱腳落至山體即可;

步驟3：施作超前長(zhǎng)管棚②;

步驟4：明洞套拱部位向下開挖，施作套拱下斷面③（采用接長(zhǎng)的方式將套拱落至設(shè)計(jì)標(biāo)高）;

步驟5：套拱施作完成后，暗洞開挖進(jìn)洞。采用機(jī)械按Ⅰ（前期已開挖部分）、Ⅱ、Ⅲ順序環(huán)行開挖上斷面，施作護(hù)拱右側(cè)下斷面④及初期支護(hù)⑤，一次開挖進(jìn)尺0.6～0.8m;

步驟6：上斷面支護(hù)完成，且噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)，將上斷面的核心土與下斷面一起開挖;下斷面Ⅳ、Ⅴ采用跳槽開挖，初期支護(hù)⑥、⑦雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空，下斷面一次開挖長(zhǎng)度應(yīng)與上斷面相同;

步驟7：全斷面開挖完成后及時(shí)施作仰拱⑧并進(jìn)行仰拱回填;仰拱采用全幅開挖，一次開挖進(jìn)尺不得大于3m;

步驟8：12m仰拱施作完成后及時(shí)進(jìn)行第一循環(huán)拱墻襯砌施工，進(jìn)洞施工完成。

（四）方案對(duì)比分析

從方案安全、工程進(jìn)度、材料設(shè)備投入、成本等方面，對(duì)三種方案的綜合評(píng)價(jià)見下表：

從綜合比選后，雖然方案一費(fèi)用最低，在工程進(jìn)度和材料設(shè)備投入中最少，但方案比選比僅僅要考慮施工費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性，還需考慮施工風(fēng)險(xiǎn)性，如果隧道上方坡積體一旦滑動(dòng)，處理費(fèi)用將會(huì)非常巨大，同時(shí)嚴(yán)重影響隧道施工工期，為保證安全，綜合比選選擇方案三，作為最終進(jìn)洞施工方案。

三、坡積體上隧道進(jìn)洞施工關(guān)鍵技術(shù)

（一）分次開挖，分次落底;

在洞口廓線以內(nèi)的開挖采用分兩次開挖，第一次開挖洞口上半斷面，完成后立即施做管棚，然后開挖下半斷面，接長(zhǎng)洞門端2m范圍內(nèi)的套拱。洞口邊坡采用人工配合挖掘機(jī)按照設(shè)計(jì)坡率、尺寸進(jìn)行開挖，應(yīng)自上而下分階段、分層進(jìn)行。每層開挖高度不大于2m，開挖后立即進(jìn)行防護(hù)，保證防護(hù)與邊坡開挖同步進(jìn)行。開挖時(shí)需時(shí)刻注意洞口段地質(zhì)狀況，確保邊坡穩(wěn)定性。

（二）加長(zhǎng)套拱對(duì)應(yīng)巖體開挖臺(tái)階狀;

將靠近山體側(cè)的巖體沿隧道軸線方向開挖成臺(tái)階狀，形成反壓，以有利于山體穩(wěn)定，同時(shí)作為加長(zhǎng)臺(tái)階形套拱的基礎(chǔ)。

（三）套拱混凝土施工

開挖完成后，進(jìn)行套拱內(nèi)工字鋼的位置放樣，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開挖形狀，然后下料精確制作上半斷面套拱拱架。采用型鋼和模板制作套拱支撐體系，支立套拱拱架，并用縱向連接鋼筋連接套拱拱架。按設(shè)計(jì)要求布置安裝孔口鋼管，孔口管的位置和角度準(zhǔn)確，然后進(jìn)行護(hù)拱混凝土的澆筑施工，待套拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙或規(guī)范要求強(qiáng)度后，進(jìn)行長(zhǎng)管棚的施工。

（四）管棚施工

采用潛孔鉆無水干鉆施工，潛孔鉆安裝固定在搭設(shè)加固的平臺(tái)上施工，調(diào)整潛孔鉆前后端高度、調(diào)整鉆床傾角，以抵抗?jié)摽足@在鉆進(jìn)過程中鉆頭下?lián)?，避免管棚侵入開挖線內(nèi)，起鉆仰角控制在2°左右，如管棚較長(zhǎng)，可適當(dāng)增加仰角。鉆孔順序?yàn)橄茹@拱頂位置的管棚孔，然后由中間向兩側(cè)間隔鉆孔，在鉆孔過程中，現(xiàn)場(chǎng)記錄鉆屑和鉆進(jìn)速度，用以分析圍巖情況及類別。鉆孔結(jié)束后采用高壓風(fēng)清孔，清孔后將三根直徑22mm螺紋鋼筋焊接成整體，注漿前放置在管棚鋼管內(nèi)，以提高管棚注漿體整體剛度，加強(qiáng)套拱與巖體的連接的有效性。

（五）洞口回填施工

洞口回填分兩次施工，第一次在管棚完工，立即進(jìn)行洞頂回填，主要是回填在套拱與巖體接觸部分，回填施分層夯實(shí)，一是起到反壓回填，穩(wěn)定洞頂上方的覆蓋層，二是夯實(shí)土體，防止雨水等從套拱與巖體接觸面下滲至掌子面，軟化巖體。在洞門完工后進(jìn)行第二次洞頂回填，回填前及時(shí)施做防水層等防排水系統(tǒng)。

（六）明洞暗做施工

施工時(shí)結(jié)合洞口地形、地貌和地質(zhì)條件，并針對(duì)洞口段工程施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)，制定以“洞口開挖，超前預(yù)報(bào)，洞身開挖，加強(qiáng)支護(hù)，盡早封閉，監(jiān)控量測(cè)，襯砌緊跟”為原則的總體施工方案。進(jìn)洞開挖采用三臺(tái)階法，洞身開挖采用機(jī)械開挖;上斷面進(jìn)洞20m時(shí)，下斷面開挖進(jìn)洞;進(jìn)洞30m時(shí)進(jìn)行第一循環(huán)仰拱施作，12m仰拱（4個(gè)循環(huán)）施作完成后及時(shí)進(jìn)行第一循環(huán)拱墻襯砌施工。暗洞下斷面開挖進(jìn)洞后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工組織安排及時(shí)施作明洞仰拱;明洞襯砌在暗洞襯砌施作一環(huán)之后施作;明洞襯砌澆筑完成后，應(yīng)及早完成端墻式洞門施工，再次按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行反壓回填，保證洞口安全。

四、結(jié)語

2018年6月份雞公寨隧道左洞進(jìn)洞施工貫徹零開挖進(jìn)洞理念，采用方案三：分次施做加長(zhǎng)套拱+長(zhǎng)管棚進(jìn)洞法法進(jìn)洞，隧道洞口正上方的坡積體至今穩(wěn)定，同時(shí)很好地保護(hù)了隧道洞口的周圍的自然景觀。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔玉武（1）元華梁（2）隧道零開挖進(jìn)洞施工方法——斜置護(hù)拱 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì) 2017， （14）

[2] 張朝明 淺談隧道隧道零開挖進(jìn)洞施工技術(shù) 廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 2017年6月

作者簡(jiǎn)介：董儉召 （1986--）? ?性別：男，民族：漢， 學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，研究方向：高速公路路橋隧施工;

姓名：張曉海，男，漢， 本科，工程師，研究方向：工程造價(jià)。