文/李志雙、王嘉煒

1 前言

我國隧洞洞口淺埋、偏壓，外露巖體嚴(yán)重風(fēng)化、圍巖承載能力較差的情況屢見不鮮，當(dāng)隧道洞口與山體斜交、地處嚴(yán)重偏壓、淺埋地段時，為貫徹“零開挖”進(jìn)洞理念，通常洞身部分采用半明半暗設(shè)計，將明挖段反壓回填加固后，再進(jìn)行暗洞開挖。然而，半明半暗洞口地段地質(zhì)條件復(fù)雜，干擾因素較多，工序轉(zhuǎn)換頻繁，現(xiàn)場組織難度大。本文以天德村隧道出口左洞“半明半暗”進(jìn)洞施工為例，強(qiáng)抓關(guān)鍵工序?qū)嵤┘百|(zhì)量管控，并結(jié)合監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析具體施工情況，旨在為后續(xù)同類型隧道洞口半明半暗段施工提供參考[1]。

2 工程概況

本文依托的工程天德村隧道位于重慶市萬州區(qū)新田鎮(zhèn)。隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，總體南東側(cè)高北西側(cè)低；地表覆蓋層為粉質(zhì)粘土，沿線植被發(fā)育，多以雜草、灌木為主。左線全長354m，右線全長320m，為雙向四車道高速公路分離式隧道，隧道全洞身圍巖等級均為V級，最大埋深36m，整座隧道淺埋、偏壓、極小凈距、洞口順層，施工難度大，安全風(fēng)險高。

圖1 天德村隧道出口洞口段周邊地質(zhì)條件圖

出口左洞半明半暗段落位于一斜坡中段，斜坡坡向250°～280°，斜坡坡角20°～40°，洞軸線與斜坡坡向交角10°～40°，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)新田溝組頁巖和砂巖。洞口半明半暗段17m 范圍內(nèi)巖體較破碎，層間結(jié)合較差，呈塊狀，邊坡開挖后經(jīng)雨水浸泡沖刷易形成滑動面，圍巖穩(wěn)定較差。此外，左洞出口地層產(chǎn)狀為320°∠35°，主要發(fā)育兩組裂隙：40°∠75°和140°∠41°。天德村隧道半明半暗襯砌段（K4+839-K4+822）線路走向與水平面接近45°角，開挖不慎極易造成山體滑坡或者圍巖變形過大，影響進(jìn)洞施工安全。

3 工藝流程

天德村隧道出口左洞設(shè)計明暗交接樁號K4+839，其中K4+839-K4+822 為半明半暗襯砌段，施工工藝流程為：截水溝施工→沿刷坡線開挖外側(cè)土體、邊坡噴錨支護(hù)→跳槽開挖施工半明段偏壓擋墻→套拱施工→護(hù)拱施工→管棚施工→暗洞開挖→洞頂反壓回填。

4 半明半暗段施工

4.1 邊坡開挖

為減少雨水對開挖邊坡的沖刷、攔截和疏導(dǎo)洞頂?shù)乇硭?，在開挖線5m 地面相對平整區(qū)域施作洞頂截水溝，再采用機(jī)械配合人工進(jìn)行邊坡開挖。

天德村隧道出口段邊坡巖體破碎，裂隙發(fā)育層間結(jié)合差且存在長距離大順層地質(zhì)。為減小開挖過程中發(fā)生掉塊及小范圍坍塌的可能性，對邊坡采取Φ108 注漿鋼化管L=18m@2m×2m 噴射混凝土進(jìn)行防護(hù)，串聯(lián)塊狀土體并注漿充填層間裂隙，以達(dá)到固結(jié)加強(qiáng)目的。另外，此過程中在坡頂還要布設(shè)沉降觀測點，實時監(jiān)測坡體沉降及位移情況[2]。

4.2 偏壓擋墻施工

天德村隧道出口左洞明洞由17m 半明半暗襯砌段+5m 明挖段構(gòu)成。由于隧道半明半暗段拱墻處水平荷載為主要荷載，承受與洞軸線垂直的順層地質(zhì)下的偏壓力，故設(shè)計長22m 高10.36m 的偏壓擋墻。為保證擋墻基礎(chǔ)開挖后邊坡土體穩(wěn)定，采取跳模施工，分段開挖擋墻基礎(chǔ)。擋墻基礎(chǔ)開挖風(fēng)險較高，放坡坡比不宜過陡，開挖過程發(fā)現(xiàn)邊坡掉塊、地質(zhì)情況較差時，可敷設(shè)9m 長鋼化管臨時加固邊坡，并保障擋墻施工作業(yè)人員安全。

4.3 護(hù)拱施工

4.3.1 護(hù)拱設(shè)計

為確保半明半暗段施工順利，在主洞初期支護(hù)上方設(shè)計了長度為17m 的護(hù)拱，護(hù)拱內(nèi)沿縱向設(shè)置鋼支撐，鋼支撐縱向間距為50cm，采用縱向連接鋼筋相連，環(huán)向間距為1m，護(hù)拱采用C25 混凝土現(xiàn)澆，厚度為50cm。

4.3.2 護(hù)拱鋼架施工

護(hù)拱左側(cè)鋼架在施工偏壓擋墻時提前預(yù)埋，右側(cè)坐落于靠山側(cè)基巖上。護(hù)拱拱架分節(jié)段制作拼裝成拱形，制作前，測量人員精確測量放樣出每一榀拱架的位置，并計算出每一榀拱架的弧長，同時做好編號以便安裝使用，確保拱架的端部能抵靠住山體。另外，拱鋼架架立前，要預(yù)埋明挖段長管棚鋼管，鋼管與鋼架應(yīng)焊接牢固。

4.3.3 護(hù)拱澆筑

由于護(hù)拱拱架內(nèi)弧面積較大，造成內(nèi)弧模板安裝難度大，平整度也難以控制，因此現(xiàn)場將半明段滿鋪細(xì)沙至初期支護(hù)設(shè)計高程，人工攤平細(xì)沙，預(yù)留出鋼架保護(hù)層，以保證護(hù)拱混凝土厚度?；炷翝仓捎锰毂镁鶆虿剂希杉涌鞚仓俾?，保證混凝土入模質(zhì)量。另外，由下往上分層對稱澆筑，振搗密實，一次澆筑成型。

圖2 護(hù)拱施工

4.4 長管棚施工

天德村隧道出口左洞進(jìn)洞輔助施工措施為28m 長管棚支護(hù)，明暗交接樁號為K4+839。長管棚采用外徑Φ108mm，壁厚6mm 熱軋無縫鋼管，鋼管根數(shù)36 根，左側(cè)25 根為半明部分。在施作套拱時，對外露Φ108mm 鋼花管進(jìn)行預(yù)留，并與護(hù)拱鋼架同時下放焊接成整體。

剩余11 根管棚位于靠山側(cè)，提前施作套拱。套拱與護(hù)拱施工原理相同，左側(cè)鋼架預(yù)埋進(jìn)擋墻墻身。右側(cè)鋼架拱腳坐落于基巖上，套拱混凝土達(dá)到85% 強(qiáng)度時，方可實施管棚鉆孔、頂管、注漿、封口，完成管棚施工[3]。

4.5 洞內(nèi)開挖施工

管棚施工完成后，采取明洞暗做施工工藝三臺階開挖進(jìn)洞。進(jìn)洞前，為增加偏壓擋墻抵抗山體側(cè)向偏壓力，并在擋墻外側(cè)臨時堆載洞渣，增強(qiáng)擋墻橫向水平抵抗力，待該段落二襯及洞頂回填反壓施工完成后再清除堆載洞渣。

4.6 洞頂回填反壓

隧道洞身短進(jìn)尺機(jī)械掘進(jìn)，應(yīng)盡早施作初期支護(hù)閉合成環(huán)，二次襯砌緊跟掌子面。洞身開挖相當(dāng)于把山體斜坡坡腳掏空出約100m2的長基坑，加劇了原有山體偏壓力，僅僅依靠初期支護(hù)及偏壓擋墻是不足以抵抗如此巨大的山體側(cè)壓力，加之若遇多雨季節(jié)，洞口段施工風(fēng)險將增加。因此，在洞身開挖至30m 時施作仰拱及填充層；步距達(dá)50m 時，暫停掌子面施工并對圍巖進(jìn)行封閉，立即施作二次襯砌，以確保洞口段施工安全。

待隧道半明半暗段二襯施工完成，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，開始進(jìn)行洞頂回填。在隧道半明、偏壓一側(cè)護(hù)拱上方采用級配碎石土回填，抵抗偏壓產(chǎn)生的側(cè)壓力，以達(dá)到整體受力平衡的目的。施工前按設(shè)計施作好洞頂防、排水，并采用挖掘機(jī)將級配碎石土挖運(yùn)至擋土墻背側(cè)，人工將碎石土運(yùn)至半明部分護(hù)拱上方，進(jìn)行分層對稱回填并夯實，每層松鋪厚度控制在30cm。

5 監(jiān)控量測

在洞口半明半暗段施工中，監(jiān)控量測反饋的信息尤為重要。洞口段啟動施工時，監(jiān)測單位密切關(guān)注天德村隧道左洞出口邊坡地表沉降、偏壓擋墻水平位移、洞內(nèi)初支拱頂沉降及周邊收斂情況。經(jīng)分析監(jiān)測量測數(shù)據(jù)，各項觀測指標(biāo)在施工過程中均存在一定程度的變化，尤其是在洞口偏壓擋墻基礎(chǔ)開挖、洞身掘進(jìn)下臺階開挖、仰拱開挖過程，日平均變形量均達(dá)到最大值；而在完成洞口段仰拱、二襯澆筑后，各項監(jiān)控指標(biāo)變形速率明顯降低，變形量逐漸減小，尤其是在完成洞頂回填反壓后，變形值趨近于零，山體已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 監(jiān)控量測圖表分析

6 結(jié)語

本次天德村隧道半明半暗襯砌段施工所采取關(guān)鍵技術(shù)在于將明挖部分護(hù)拱與長管棚套拱合為整體，先于暗挖前施工，同時護(hù)拱作為初期支護(hù)施工的“保護(hù)蓋”保證了隧道洞身暗挖的安全。天德村隧道半明半暗進(jìn)洞施工工藝，減少了開挖土石量，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，遵循了早進(jìn)洞的施工原則，且在施工前，已制定監(jiān)控量測方案和確定監(jiān)測頻率，加強(qiáng)信息反饋，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保洞口段施工安全可控。