李發(fā)均

【摘? 要】論文以汕頭至昆明高速公路龍川至懷集段李田隧道右線K106+680～K106+760段洞身淺埋偏壓段為工程背景，對淺埋偏壓段洞頂反壓回填土石方、洞內(nèi)大管棚超前支護雙側(cè)壁導(dǎo)坑法這兩種施工方法進行了對比分析。對于如何選擇適用以便于操作的施工方法，應(yīng)根據(jù)圍巖的類別、水文地質(zhì)的情況以及工程項目施工現(xiàn)場的實際情況，全面綜合考慮。主要從環(huán)境保護、施工安全、工程質(zhì)量、施工進度、工程造價等多方面求得平衡。淺埋偏壓段地質(zhì)條件差，安全因素起主導(dǎo)作用。在此基礎(chǔ)上，確定適合本工程的最佳施工方案。

【Abstract】This paper takes the shallow-buried and unsymmetrical loading section of the tunnel body of right line K106+680～K106+760 section of Litian Tunnel in the Longchuan to Huaiji section of the Shantou-Kunming Expressway as the engineering background， and makes a comparative analysis of the two construction methods， that is， backpressure backfilling of earthwork at the top of the entrance in the shallow-buried and unsymmetrical loading section and large pipe shed advance support and double side wall heading method in the tunnel. For how to select the applicable construction method for easy operation， it should be considered comprehensively according to the types of surrounding rock， the situation of hydrogeology and the actual situation of the construction site of the engineering project. It mainly makes the balance of environment protection， construction safety， engineering quality， construction schedule and engineering cost and other aspects. The geological conditions of the shallow-buried and unsymmetrical loading section are poor， and safety factors play a dominant role. On this basis， the best construction scheme suitable for this engineering is determined.

【關(guān)鍵詞】隧道;淺埋偏壓;大管棚;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

【Keywords】tunnel; shallow-buried and unsymmetrical loading; large pipe shed; double side wall heading method

【中圖分類號】U452.1+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0132-03

1 引言

隨著我國交通事業(yè)的飛躍發(fā)展，國民收入與人均生活水平的不斷提升，中國家用汽車逐漸普及，交通運輸量的日益增大，原來常規(guī)設(shè)計的雙向四車道高速公路已經(jīng)完全無法滿足交通運輸增長的需求，因此，產(chǎn)生出了雙向六車道高速公路，與之相匹配的單洞三車道大跨度扁平斷面公路隧道應(yīng)運而生。因此，單洞三車道大跨度隧道施工技術(shù)成為一個重要的研究課題，特別是地質(zhì)復(fù)雜的淺埋偏壓段的施工顯得尤為重要。本文以汕昆高速公路龍川至懷集段李田隧道右線K106+680～K106+760段洞身淺埋偏壓段為實例，對淺埋偏壓段洞頂反壓回填土石方、洞內(nèi)大管棚超前支護雙側(cè)壁導(dǎo)坑法兩種施工方法進行了對比分析探討，以便選擇最佳施工方案，這是順利穿越隧道淺埋偏壓段一件很重要的工作，它將直接影響施工進度和工程成本的投入等。

洞內(nèi)管棚超前支護就是在隧道內(nèi)采用大管棚的形式增長增強超前支護加固措施的一種方法。本文在確保工程施工安全的前提下，就如何確保工程質(zhì)量、施工進度等方面進行了詳細的分析和探討。

2 工程概況

汕昆高速公路龍川至懷集段TJ5標李田隧道為雙向六車道分離式小凈距隧道，位于廣東省河源市東源縣船塘鎮(zhèn)李田村，左線起止樁號為ZK106+577～ZK107+051，長474m;右線起止樁號為：K106+581～K107+033，長452m。左線位于R=1720m平曲線上，路線縱坡為0.87%、1.893%;右線位于R=1850m平曲線上，縱坡為1.54%。

本隧道屬于淺埋偏壓隧道，左線最大埋深約73m，右線最大埋深約62m，其中，右線K106+680～K106+760段，長80m，拱肩距離地表最薄處僅5m，如圖1所示。為減小地形偏壓對隧道的影響，設(shè)計施工方案是該段隧道開挖前對地表采用反壓回填土石措施進行處理。

2.1 地質(zhì)條件

李田隧道區(qū)域內(nèi)地表覆蓋層為第四系坡殘積層（Qdl+el）和燕山三期侵入巖體——粗?；◢弾r（Y52-3）。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

李田隧道工程區(qū)均屬于構(gòu)造剝蝕丘陵區(qū)，地形切割十分強烈，溝谷較發(fā)育，地面高程為376～491m，相對高差為115m，隧道進口、出口山坡坡體較陡，自然坡度為20～45°，植被比較發(fā)育。附近無村道相接，交通十分不便。

2.3 水文地質(zhì)條件及區(qū)內(nèi)氣候

工程所在地為南亞熱帶季節(jié)風氣候，干季、雨季十分明顯，春季暖和、夏季多雨、秋季涼爽、冬季無嚴寒。該區(qū)年平均氣溫為11.5～26.1℃，月平均氣溫最高29.3℃，月平均最低7℃，極端最高氣溫38.7℃，極端最低氣溫-1.9℃。全年平均降雨量為1500～2500mm，主要集中在4月至9月。

根據(jù)初次地勘鉆孔Z1-李田隧道-4，在鉆孔內(nèi)注入水試驗成果：涌水量Q=26.5m3/d，滲透系數(shù)k=0.391m/d，影響半徑51.37m。水質(zhì)：經(jīng)過水質(zhì)取樣試驗檢測，地表水、地下水類型為：HC03-K.Na.Ca型水，對鋼材、混凝土等均無腐蝕性。

2.4 地震等級

根據(jù)GB 18306—2001《中國地震參數(shù)區(qū)劃分》標準，李田隧址區(qū)域內(nèi)地震反應(yīng)譜特征周期為0.35S，地震動峰加速度為0.05g，相對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

3 施工方案比選

根據(jù)設(shè)計方案并結(jié)合本項目的實際情況，有以下兩個方案可供選擇。

方案一：在K106+680～K106+760淺埋偏壓段使用反壓回填土石措施。

方案二：洞內(nèi)大管棚超前支護穿越K106+680～K106+760淺埋偏壓段施工措施。

3.1 洞頂反壓回填

右線隧道K106+680～K106+760為淺埋偏壓段，拱肩距離地表最薄處僅5m，為減小地形偏壓對隧道結(jié)構(gòu)的影響，原設(shè)計該段隧道開挖前對地表采用反壓回填土石措施進行處理，每層回填土石厚度不大于30cm，壓實度不小于90%。表土開挖成臺階狀方可進行回填反壓作業(yè)，以防填料滑移，臺階高度及寬度可根據(jù)實際地形適當調(diào)整。開挖臺階5917m3、回填土石36660m3。為防止周邊地表匯水對回填土體進行沖刷侵蝕，在回填線外5m設(shè)置一道截水溝。截水溝開挖土石134m3、M7.5漿砌片石110m3、綠化面積6.5畝。

該段位于Ⅴ級圍巖，施工時采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，全隧道仰拱超前施作，拱墻一次性灌注。

隧道洞身超前支護：拱部設(shè)一環(huán)？準42雙層小導(dǎo)管，壁厚4.0mm，每環(huán)100根，長度L=4.5m，環(huán)向間距0.4m，縱向每3.0m一環(huán)。初期支護：拱部、邊墻以及仰拱均為厚28cm噴射C25混凝土，隧道洞身全環(huán)采用I22b工字鋼，工字鋼縱向間距為0.5m;拱部、邊墻設(shè)雙層？準8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距為20×20cm，拱部、邊墻徑向錨桿采用？準25中空錨桿，長度L=4m，環(huán)向間距為1.0m，縱向間距為0.5m。二次襯砌：拱部、邊墻、仰拱為C30防水混凝土，厚度60cm，每延米鋼筋配筋6根？準25，仰拱填充為C15混凝土。

3.2 洞內(nèi)大管棚超前支護

①超前支護：超前支護考慮大管棚輔以單層小導(dǎo)管，上半斷面臨時支護側(cè)壁布設(shè)超前小導(dǎo)管支護加固土體，防止塌方。根據(jù)淺埋偏壓段長度，拱部設(shè)置三環(huán)？準108大管棚穿越淺埋偏壓段，鋼管壁厚6.5mm，每環(huán)設(shè)49根，長度L=30m，環(huán)向間距0.4m，縱向每25m一環(huán)。為保證管棚間土體穩(wěn)定，在拱部管棚之間設(shè)置環(huán)向超前？準42注漿小導(dǎo)管，外插角30°，壁厚4.0mm，每環(huán)50根，長度L=4.5m，環(huán)向間距0.4m，縱向每3.0m一環(huán)。

②加強初期支護：拱部、邊墻、仰拱噴射C25混凝土，厚28cm，洞身鋼架采用I22b工字鋼，工字鋼縱向間距為0.5m。拱部、邊墻設(shè)雙層？準8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距為20×20cm，拱部、邊墻徑向錨桿采用？準25中空錨桿，長度L=4m，環(huán)向間距為1.0m，縱向間距為0.5m。

③二次襯砌：拱部、邊墻、仰拱均采用防水C30混凝土厚60cm，鋼筋配筋6？準25/m，C15混凝土仰拱填充

4 方案對比分析

4.1 方案一：洞頂反壓回填

①堆壓方量過大，李田隧道右線K106+680～K106+760開挖臺階5917m3，回填土石36660m3。需要新增取土場征地、取土，必須提前做好各項準備工作。

②堆壓費工費時，該項目工期緊、任務(wù)重，若施工方案選擇不合理，將延誤工期并占用或花費較多資金。

③堆壓安全性差，最高填方高度達30.5m，雨水沖刷大，對環(huán)境破壞嚴重，不利于水土保持，安全隱患較大，安全保護措施需要加大。

④右線隧道K106+680～K106+760為淺埋偏壓段，距隧道右線洞口距離為99m，堆壓回填區(qū)原地面距洞口高差22m，地勢陡峭無施工道路到達，需征地新建施工便道。

⑤堆壓回填區(qū)域為林地，征地困難。

4.2 方案二：洞內(nèi)大管棚超前支護

李田隧道淺埋偏壓段洞內(nèi)大管棚施工時，應(yīng)首先考慮到隧道凈空影響，其會造成施工難度增大，特別是各種施工機械設(shè)備的操作和使用難以展開。其次在確定洞內(nèi)淺埋偏壓段施工方案時，要盡量根據(jù)隧道洞身斷面大小情況、使用的各種機械設(shè)備操作空間以及隧道洞內(nèi)圍巖類別情況等方面進行綜合考慮，以方便、適用、快速、高效的施工為基本原則進行詳細設(shè)計和安排，充分發(fā)揮和提高各種施工機械設(shè)備的效率。盡量考慮簡單、便于操作的小型施工機具，在空間上能滿足各種機具作業(yè)需要。最后還應(yīng)重點考慮鉆孔施工和送入鋼管的難度。

5 施工參數(shù)對比

洞頂反壓回填土石方與洞內(nèi)大管棚超前支護這兩種方案中超前支護、初期支護、二次襯砌、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法臨時施工支護的參數(shù)對比如表1所示。

6 費用對比

方案一洞頂反壓回填土石方與方案二洞內(nèi)大管棚超前支護兩種方案開挖、初期支護、二次襯砌、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法臨時施工支護數(shù)量和費用無變化，其費用增減情況如表2所示。

7 方案確定

為了選擇適用、合適的施工方法，應(yīng)該根據(jù)圍巖級別、水文地質(zhì)情況以及施工現(xiàn)場的實際情況全面綜合考慮，力求在環(huán)境保護、施工安全、工程質(zhì)量、施工進度、工程造價等多方面求得平衡，淺埋偏壓段地質(zhì)條件較差，因此，安全因素至關(guān)重要。根據(jù)以上分析，原設(shè)計方案無法實施，經(jīng)多方面論證、分析最終確定：李田隧道右線K106+680～K106+760段Ⅴ級圍巖洞身淺埋偏壓段采用大管棚超前支護、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工方案。

8 結(jié)論

李田隧道在淺埋偏壓段施工過程中，利用超前大管棚加以超前注漿小導(dǎo)管固結(jié)地層，提高圍巖的自穩(wěn)性，減弱了圍巖對隧道結(jié)構(gòu)的偏壓荷載，約束了圍巖的收斂變形速度，增大了洞內(nèi)施工的安全系數(shù)。該方法保證了隧道開挖過后山體的穩(wěn)定性，沒有出現(xiàn)塌方及地表下陷等問題。

隧道洞內(nèi)管棚超前支護、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工適用于跨度大、淺埋偏壓、圍巖條件差的隧道施工。因此，大跨度Ⅴ級圍巖洞身淺埋偏壓段采用管棚超前支護、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工在淺埋偏壓、圍巖地質(zhì)條件較差的隧道中效果較好，值得借鑒與推廣應(yīng)用。

【參考文獻】

【1】JTG/T 3660—2020 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

【2】陳煥新.大跨度隧道淺埋偏壓段施工方法探討[J].公路與汽運，2011（3）：191-194.