夏侯騰福

（江西省路橋工程集團有限公司，江西南昌330038）

0 引言

在山區(qū)高速公路建設(shè)過程中，隧道施工越來越常見，山區(qū)地形崎嶇復(fù)雜，線路展現(xiàn)難度大，隧道在設(shè)置時經(jīng)常遇到隧洞洞口半邊淺埋甚至露空、半邊深埋的偏壓情況，使洞口結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生較大變形甚至損壞。為保證施工過程安全順利進(jìn)行，必須采取有效工藝措施應(yīng)對。

1 工程概況

某高速公路L 隧道為分離式隧道，雙向四車道設(shè)計，左洞起訖樁號ZK165+343～ZK166+584，長1241m；右洞起訖樁號ZK165+342～ZK166+585.2，長1243.2m。隧洞入口側(cè)左線山坡坡度27～32o，主要為全風(fēng)化花崗巖和粉質(zhì)黏土地層，圍巖穩(wěn)定性差。在隧洞嚴(yán)重偏壓以及圍巖等不良因素的綜合作用下，隧洞進(jìn)洞施工存在極高的安全風(fēng)險。

2 施工技術(shù)方案

當(dāng)前，淺埋偏壓軟巖地段大斷面隧洞進(jìn)洞施工技術(shù)大致包括兩類：一類是常規(guī)性明挖、削坡卸載開挖進(jìn)洞技術(shù)，該技術(shù)邊坡開挖及防護范圍大，并容易引發(fā)高陡坡，隧洞內(nèi)暗挖施工過程中對臨時支護要求高且支護工作量大，工期長，施工成本高，施工安全難以保證；另一類是反壓回填明洞暗作法，雖然會大幅降低開挖施工量，但洞口回填工程量大大增加，且主要對于偏壓不嚴(yán)重隧洞施工[1]。綜合考慮現(xiàn)行偏壓軟巖地段大斷面隧洞進(jìn)洞施工技術(shù)現(xiàn)狀后，該工程決定采用“半明半暗”進(jìn)洞施工技術(shù)，對于高山體側(cè)進(jìn)行暗挖施工，而對于矮山體側(cè)則進(jìn)行明挖施工，并加強刷坡及回填控制，以達(dá)到節(jié)省施工成本的目的。

該工程所采用的“半明半暗”進(jìn)洞施工技術(shù)順勢而為，對于偏壓地形更為適用，主要在不破壞或少破壞地表的情況下，通過鋼筋混凝土彌補隧道襯砌結(jié)構(gòu)外露部分所缺圍巖；開挖工程量小，對隧道周圍圍巖影響程度不大，并能有效達(dá)到山體推力平衡及山體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的。大量工程實踐證明，該施工技術(shù)能有效解決淺埋偏壓隧洞進(jìn)洞明挖段邊坡防護、開挖工程量大，邊坡穩(wěn)定等問題，并能加強圍巖變形控制，保證施工進(jìn)度和安全。

隧道半明半暗進(jìn)洞施工工法將明挖段護拱和長管棚套拱合并后直接連接山體，暗挖段主要在大管棚施工完畢后進(jìn)行，并嚴(yán)格按照暗洞初支護結(jié)構(gòu)確定暗作結(jié)構(gòu)，且暗洞初支與暗作結(jié)構(gòu)厚度、外側(cè)配筋型號數(shù)量等與明洞完全相同，只是內(nèi)側(cè)配筋采用暗洞初支鋼架，并通過箍筋連接內(nèi)外鋼架和鋼筋。借助錨固措施將明作部分與圍巖相連，達(dá)到抵消應(yīng)力集中、為暗作提供預(yù)支護的目的[2]。為抵抗偏壓側(cè)邊坡滑動力，淺埋側(cè)必須具備足夠的抵抗阻力，為此應(yīng)先考慮原狀圍巖所具備的抵抗力是否足夠，如不夠，則必須采取擋土墻等增強抵抗力的措施。

3 主要施工工序

考慮到該隧洞進(jìn)口段圍巖以全風(fēng)化花崗巖和粉質(zhì)黏土為主，施工前必須加強地表截排水，防止施工過程中雨水等積水進(jìn)入隧道后使圍巖結(jié)構(gòu)軟化，增大施工安全風(fēng)險和施工難度。

3.1 管棚導(dǎo)向墻及明作拱相關(guān)施工

隧道進(jìn)洞暗作主要通過大管棚預(yù)支護，且保證大管棚導(dǎo)向墻開挖與明作一起進(jìn)行，暗洞導(dǎo)向墻開挖后修整明作支護范圍內(nèi)的圍巖結(jié)構(gòu)。開挖進(jìn)洞段淺埋側(cè)明作上覆土體，并將邊墻開挖深度控制在1.0m以內(nèi)。

套拱周圍土體通過φ22mm 砂漿錨桿錨固，并將套拱拱腳側(cè)、正向及豎向三向錨桿抗拉拔值控制在150kN 左右，并不得低于80kN。套拱邊墻開挖施工過程中受力必須有效向側(cè)面?zhèn)鬟f，并使砂漿錨桿末端深入至鋼筋混凝土套拱結(jié)構(gòu)中，以保證套拱結(jié)構(gòu)和圍巖形成整體性強的結(jié)構(gòu)，便于承載山體圍巖偏壓所施加的非對稱作用力。在具體施工過程中，可以根據(jù)施工條件將砂漿錨桿變?yōu)闊o縫鋼管。

3.2 鋼筋骨架安裝及混凝土澆筑

該淺埋偏壓軟巖段隧道進(jìn)洞段通過鋼筋混凝土模筑明作拱結(jié)構(gòu)，將與暗洞初支鋼架參數(shù)相同的[20b工字鋼按照0.7m 的縱向間距環(huán)向布設(shè)；環(huán)向主筋、縱向鋼筋和箍筋分別采用φ22mm 鋼筋、φ12mm 鋼筋和φ10mm 鋼筋，設(shè)置間距分別為0.25m、0.25m 和0.50m，具體見圖1。待完成導(dǎo)向墻鋼架結(jié)構(gòu)安裝后一并進(jìn)行管棚導(dǎo)向管安裝，管棚導(dǎo)向管主要為φ 140mm×3mm 鋼管。在安裝管棚導(dǎo)向管的過程中必須綜合考慮曲線和隧道縱坡的影響，并將外插角嚴(yán)格控制在1～3o范圍。

圖1 鋼筋混凝土模筑明作拱結(jié)構(gòu)

待完成淺埋偏壓軟巖段隧道進(jìn)洞段大管棚導(dǎo)向墻暗作、鋼拱架明作及骨架安裝后，支模并進(jìn)行混凝土澆筑。需要注意的是，暗作及明作混凝土澆筑必須整體進(jìn)行，并加強對鋼架接頭部位的保護，避免其被混凝土裹覆，以便于初支鋼架連接等后續(xù)施工。

3.3 大管棚施作

大管棚采用長度4m 和6m 的φ108mm×6mm 熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距按照50cm 控制，連接方式為絲扣或內(nèi)套89mm×6mm 管焊接，并將其同一斷面處接頭數(shù)量控制在50%以內(nèi)。按次序編號后奇數(shù)號孔采用打孔鋼花管，偶數(shù)號孔采用無孔鋼管；注漿孔孔距15cm、孔徑15mm，并錯開呈梅花形布置，距離管尾3.5m 范圍內(nèi)不打設(shè)注漿孔。

注漿漿液以水泥漿液為主，水灰比控制在0.5∶1，為增強漿液性能，還應(yīng)按照設(shè)計比摻加早強劑，注漿壓力按照0.5～1.0MPa 控制，必要情況下可以增大至2.0MPa。

3.4 擋墻施工

在淺埋偏壓軟巖段隧道進(jìn)洞口淺埋側(cè)明作拱范圍內(nèi)施作重力式擋墻，以借助墻體結(jié)構(gòu)自重起到抵抗水平荷載、提升隧道支護結(jié)構(gòu)抗變形能力的作用。沿著隧道縱向布置側(cè)面擋墻，其長度應(yīng)與半明拱長度相同；為保證偏壓圍巖側(cè)壓力快速有效向側(cè)面擋墻結(jié)構(gòu)傳遞，還應(yīng)增設(shè)一道或多道正面擋墻，并在側(cè)墻上按照3.0m 間隔增設(shè)孔徑80mm 的泄水孔，將碎石反濾層填充于擋墻內(nèi)側(cè)。在具體施工環(huán)節(jié)還需要嚴(yán)格的根據(jù)工程規(guī)范的需求，對擋土墻的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定，并且按照隧道的方位構(gòu)建出擋土墻的高度，從而確保擋土墻的作用效果能夠發(fā)揮出來，避免各種塌方問題出現(xiàn)。

3.5 明作拱頂回填及暗作施工

該淺埋偏壓軟巖段隧道半明進(jìn)洞明作拱回填主要采用普通土材料，并應(yīng)加強回填土夯實控制，待回填至設(shè)計標(biāo)高后，壓實整平回填地表，并澆筑厚度為10cm 的C25 混凝土以封閉洞頂，具體見圖2。

圖2 明作拱頂回填

待完成淺埋偏壓軟巖段隧道進(jìn)口大管棚施工后通過（三臺階七步）開挖法[3]進(jìn)洞開挖。暗作初支必須能夠完全承擔(dān)起隧道全部荷載，以使隧道側(cè)壁具備足夠的抵抗力。軟弱圍巖自身缺乏彈性抗力，必須借助錨桿增強抗力，所以錨桿施工質(zhì)量控制是暗作施工的重點。按照6.0m 設(shè)計尺寸開挖支護上臺階，并通過3.5m 早強砂漿錨桿進(jìn)行圍巖加固，此后便進(jìn)行中臺階開挖支護，將上中臺階同時開挖達(dá)到設(shè)計尺寸后再開挖下臺階，待下臺階開挖長度達(dá)到設(shè)計要求后將上中下作業(yè)面噴錨封閉；進(jìn)行隧洞段套拱仰拱施作，待套拱形成閉環(huán)并順利發(fā)揮支撐作用后再施作明洞仰拱；采用（三臺階七步）開挖法繼續(xù)施作暗洞，最終使套拱架落底，封閉成環(huán)。

在開始暗挖施工前必須加強監(jiān)控量測，并以套拱、縱向位移及地面沉降為重點監(jiān)控對象，對于位移速率＞1.0mm/d 且累計位移量＞3.0mm 的情形，必須立即停工并盡快查明原因，采取糾正措施。

4 施工經(jīng)驗總結(jié)

在項目開展的階段中，想要提高工程項目的整體質(zhì)量，就必須要根據(jù)實際情況做好施工過程的整體控制。一般而言，淺埋偏壓軟巖段隧道半明拱進(jìn)洞施工階段首先要做好施工籌備，對施工涉及的機械設(shè)備施工人員進(jìn)行綜合配置，在了解工程施工要求的基礎(chǔ)上做好施工方案的優(yōu)化。同時在項目開展之前還要求作業(yè)人員能夠了解圖紙的內(nèi)容，掌握施工技術(shù)要點。其次在施工過程中要求嚴(yán)格按照工藝規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。此外管理人員還需要做好材料性能的檢測，查看混凝土材料以及各項鋼筋材料的指標(biāo)是否達(dá)到工程需求，如果質(zhì)量滿足不了需求，禁止使用到工程項目中。最后在項目開展的階段中，還必須要意識到安全管理的重要性，要構(gòu)建出更為科學(xué)的安全管理模式，同時還需要根據(jù)實際情況做好現(xiàn)場的安全，例如通過錨桿支護等方式提高結(jié)構(gòu)的施工安全性，避免施工出現(xiàn)塌方等問題出現(xiàn)。最后在項目施工的階段中，還必須要對施工環(huán)節(jié)遇到的問題進(jìn)行分析，例如在進(jìn)行混凝土澆筑或者是相關(guān)材料回填時，必須要做好材料澆筑厚度以及澆筑數(shù)量的控制，避免材料過多而引起的浪費。

5 結(jié)語

此次淺埋偏壓軟巖段隧道半明拱進(jìn)洞施工，從刷坡施工開始至開挖支護和仰拱施工全部完成共耗時58d，結(jié)合施工過程中監(jiān)控量測結(jié)果，軟巖段支護結(jié)構(gòu)無明顯沉降、收斂和位移，說明所采用的半明半暗施工工法能有效克服淺埋偏壓軟巖段隧道進(jìn)洞段偏壓嚴(yán)重及圍巖不穩(wěn)定等問題，并能有效避免原（明挖卸載進(jìn)洞+洞內(nèi)暗挖）施工方案下開挖支護工程量大、工序繁瑣、工效低、工期長等技術(shù)劣勢。