竇曉曦

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

隨著交通經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來高速公路車流量明顯增大，部分建設(shè)時間較早交通網(wǎng)絡(luò)其較低的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已無法滿足通行需求。結(jié)合新建高速的成本及山嶺重丘區(qū)新建高速選線困難等因素，高速公路改擴(kuò)建項目也陸續(xù)展開建設(shè)。改擴(kuò)建高速線路為減少對既有高速通行的影響，一般多采用擴(kuò)挖既有隧道的設(shè)計，這樣便于線路設(shè)計，降低工程造價，結(jié)合交通保通措施可減小對通行的影響。既有隧道擴(kuò)挖施工技術(shù)較為復(fù)雜，其方案的可行性與施工能力水平直接關(guān)系著隧道的安全，因此必須對相關(guān)方案進(jìn)行仔細(xì)研究，保證其襯砌結(jié)構(gòu)、行車限界等滿足有關(guān)要求，同時也必須要確保在整個施工過程中既有隧道的安全。在汕梅高速公路改擴(kuò)建既有蓮花山隧道改建施工中，由于既有隧道由雙洞雙向四車道調(diào)整為雙洞同向四車道，需在原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)緊急停車帶，并增設(shè)車行橫洞，施工技術(shù)難度和安全風(fēng)險進(jìn)一步的提升。為此項目部對既有隧道擴(kuò)挖緊急停車帶施工方案進(jìn)行認(rèn)真編排，同時對施工工序進(jìn)行合理規(guī)劃。通過一系列舉措，不但減少了對既有隧道的干擾，確保了襯砌結(jié)構(gòu)的安全，各項參數(shù)均滿足有關(guān)要求。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，既有隧道擴(kuò)挖緊急停車帶施工相關(guān)技術(shù)在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

汕梅高速公路改擴(kuò)建道路等級為高速公路，設(shè)計行車速度100km/h，雙向八車道，既有蓮花山隧道長2902m，隧道建筑限界凈寬9.75m，凈高5.0m，共設(shè)置3 處緊急停車帶及車行橫洞。本項目承建的蓮花山隧道改建為既有隧道維持設(shè)計速度80km/h 原技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)使用。既有隧道的改建設(shè)計是在遵循原技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、維持既有隧道內(nèi)輪廓及主體結(jié)構(gòu)不變前提下，僅對主要病害進(jìn)行處治、襯砌結(jié)構(gòu)加固、增設(shè)橫洞、附屬工程改造等。根據(jù)既有隧道長度，并結(jié)合防災(zāi)救援要求，確定對既有蓮花山隧道的緊急停車帶進(jìn)行擴(kuò)挖改造。增設(shè)的隧道緊急停車帶建筑限界，綜合考慮與既有隧道主洞斷面、行車道及檢修道順接，以及現(xiàn)行規(guī)范的要求，確定增設(shè)緊急停車帶建筑限界凈寬13.5m，凈高5.0m。（圖1）

圖1 改建隧道緊急停車帶內(nèi)輪廓示意圖

圖2 既有主洞擴(kuò)挖為緊急停車帶施工方案示意圖

圖3 緊急停車帶擴(kuò)挖施工方案示意圖（單側(cè)擴(kuò)挖）

圖4 緊急停車帶擴(kuò)挖施工方案示意圖（一側(cè)擴(kuò)挖一側(cè)回填）

2 既有隧道緊急停車帶擴(kuò)挖改造

根據(jù)本項目總體改擴(kuò)建方案，蓮花山隧道作為下行線使用，左線維持既有行車方向，右線需調(diào)整行車方向。對于行車方向調(diào)整的右線隧道，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)行隧道設(shè)計規(guī)范要求的緊急停車帶的長度及寬度，并考慮既有隧道主洞的內(nèi)輪廓，增設(shè)緊急停車帶。同時，綜合考慮運(yùn)營期需求、隧址區(qū)圍巖地質(zhì)情況及隧道防災(zāi)救援總體方案，針對既有隧道左洞不滿足現(xiàn)狀規(guī)范要求的緊急停車帶也進(jìn)行擴(kuò)挖改建。

由于既有車行橫洞與主洞呈60 度夾角布置，右洞調(diào)整行車方向后，車輛不能通過既有車行橫洞轉(zhuǎn)向進(jìn)入左洞。確定將既有車行橫洞改造為人行橫洞使用，并按現(xiàn)行規(guī)范的要求增設(shè)車行橫洞，增設(shè)的車行橫洞位于緊急停車帶中間位置，并與緊急停車帶垂直布設(shè)。參考類似工程經(jīng)驗，結(jié)合增建緊急停車帶的結(jié)構(gòu)跨度，同時考慮改擴(kuò)建隧道的特點，根據(jù)增設(shè)緊急停車帶均位于II 級圍巖段的實際情況，確定增設(shè)緊急停車帶襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1 所示。

表1 改建隧道擴(kuò)挖緊急停車帶段襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)表

3 主要施工工藝

既有隧道緊急停車帶擴(kuò)挖改建分為既有主洞擴(kuò)挖為新的緊急停車帶和既有緊急停車帶擴(kuò)挖為新的緊急停車帶兩種型式，其中既有緊急停車帶擴(kuò)挖為新緊急停車帶，根據(jù)擴(kuò)挖位置不同又分為單側(cè)擴(kuò)挖和一側(cè)擴(kuò)挖另一側(cè)回填兩種情況，相應(yīng)的擴(kuò)挖改造方案如下。

3.1 既有主洞擴(kuò)挖為新的緊急停車帶（單側(cè)擴(kuò)挖）

相同行車方向既有主洞擴(kuò)挖為緊急停車帶時，需將既有主洞隧道向外側(cè)單側(cè)擴(kuò)挖3.18m，達(dá)到單洞三車道的隧道跨度。具體施工方案如下：

①在擴(kuò)挖為緊急停車帶的既有隧道主洞下部回填沙袋；

②從既有隧道拱頂開始分段向邊墻自上而下分塊逐層拆除上臺階既有隧道二襯結(jié)構(gòu)，并按增建緊急停車帶內(nèi)輪廓進(jìn)行擴(kuò)挖；

③施作上臺階初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土）；

④拆除既有隧道下臺階右側(cè)邊墻襯砌，開挖下臺階右側(cè)圍巖，施工下臺階右側(cè)初期支護(hù)；

⑤拆除既有隧道下臺階左側(cè)拱部襯砌，開挖下臺階左側(cè)圍巖，施工下臺階左側(cè)初期支護(hù)；

⑥拆除既有路面及管溝，鋪設(shè)環(huán)向盲溝及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

3.2 既有緊急停車帶擴(kuò)挖為緊急停車帶（單側(cè)擴(kuò)挖）

相同行車方向既有緊急停車帶擴(kuò)挖為現(xiàn)行規(guī)范下的緊急停車帶時，需將既有緊急停車帶向外側(cè)擴(kuò)挖0.7m，屬于單側(cè)擴(kuò)挖，具體施工方案如下：

①在擴(kuò)挖為緊急停車帶的既有緊急停車帶下部回填沙袋（視具體情況，可取消）；

②從既有隧道拱頂開始分段向邊墻自上而下分塊逐層拆除上臺階既有隧道二襯結(jié)構(gòu)，并按增建緊急停車帶內(nèi)輪廓進(jìn)行擴(kuò)挖；

③施作上臺階初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土）；

④拆除既有隧道下臺階右側(cè)邊墻襯砌，開挖下臺階右側(cè)圍巖，施工下臺階右側(cè)初期支護(hù)；

⑤拆除既有隧道下臺階左側(cè)拱部襯砌，開挖下臺階左側(cè)未按，施工下臺階左側(cè)初期支護(hù)；

⑥拆除既有路面及管溝，鋪設(shè)環(huán)向盲溝及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

3.3 既有緊急停車帶擴(kuò)挖為緊急停車帶（一側(cè)擴(kuò)挖一側(cè)回填）

相反行車方向既有的緊急停車帶擴(kuò)挖為現(xiàn)行規(guī)范下的緊急停車帶時，需將右側(cè)停車帶進(jìn)行回填，并左側(cè)擴(kuò)挖新的停車帶。該擴(kuò)挖形式中，左側(cè)擴(kuò)挖的寬度約為3.18m，右側(cè)回填的寬度約為1.81m，由于既有緊急停車帶為單洞三車道結(jié)構(gòu)跨度，同時需向外側(cè)圍巖擴(kuò)挖3.18m，隧道擴(kuò)挖擾動的范圍較大，圍巖應(yīng)力重分布的范圍大，為確保施工及運(yùn)營安全，確定采用以下施工工序。

①在既有緊急停車帶右側(cè)（既有緊急停車帶需要回填的區(qū)域）邊墻和拱部打設(shè)系統(tǒng)錨桿，用墊板固定在既有襯砌上，其中墊板外端部預(yù)留出50cm 長。

②破除并開挖右側(cè)既有隧道路面至改建緊急停車帶電纜溝、水溝位置，同時將右側(cè)既有襯砌外縱向排水管內(nèi)水引排至改建緊急停車帶側(cè)向排水管，保持右側(cè)既有襯砌排水路徑暢通。

③施作右側(cè)初支I12 工字鋼架，頂部頂固在既有襯砌結(jié)構(gòu)，頂、底部均采用鎖腳錨桿固定；并設(shè)置斜撐I16 工字鋼頂住初支鋼架頂部與初支鋼架用鋼板連接，底部固定在既有路面上，并用鎖腳錨桿固定，I16 工字鋼縱向間距60cm。

④在既有緊急停車帶下部回填沙袋至拱墻位置，同時右側(cè)初支外側(cè)采用C30 混凝土回填至起拱線位置。

⑤自上而下分塊逐層拆除既有緊急停車帶上臺階左側(cè)既有隧道二襯結(jié)構(gòu)，并按增設(shè)緊急停車帶隧道輪廓進(jìn)行擴(kuò)挖，并施作初期支護(hù)。

⑥拆除下臺階左側(cè)既有襯砌，并擴(kuò)挖圍巖，施作下臺階左側(cè)初期支護(hù)。

⑦回填右側(cè)初支外側(cè)右側(cè)上臺階C30 混凝土。

⑧增設(shè)緊急停車帶初期支護(hù)和C30 混凝土回填達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，拆除一模二襯長度范圍內(nèi)的沙袋和二襯斜撐。

⑨鋪設(shè)改建緊急停車帶環(huán)向盲管及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

4 隧道監(jiān)控量測

既有隧道結(jié)構(gòu)改造過程中，一方面需注意拆除擴(kuò)挖的施工安全，另外需加強(qiáng)對相鄰段落既有襯砌結(jié)構(gòu)及近接構(gòu)筑物的安全防護(hù)。針對既有隧道主體結(jié)構(gòu)改造，均需編制專項監(jiān)控量測方案，并有對應(yīng)的施工專項緊急預(yù)案。

①既有隧道觀測及襯砌裂縫監(jiān)測：既有隧道主體結(jié)構(gòu)改造施工前應(yīng)對該段落及臨近段落的襯砌裂縫進(jìn)行標(biāo)記，并選擇代表性裂縫進(jìn)行監(jiān)測。

②既有隧道振動速度監(jiān)測：在既有隧道主體結(jié)構(gòu)及圍巖開挖過程中，應(yīng)對該段落的振動速度及其頻率進(jìn)行量測，可縱向每3m 布設(shè)一個測量斷面，并對改段落前后各10m 范圍進(jìn)行監(jiān)測。必要時，根據(jù)監(jiān)測情況加密測量斷面。

③沉降變形及收斂：緊急停車帶擴(kuò)挖過程中，應(yīng)對施做的初期支護(hù)及臨時支護(hù)的沉降變形及收斂進(jìn)行監(jiān)測，掌握緊急停車帶擴(kuò)挖過程中結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，必要時調(diào)整襯砌支護(hù)參數(shù)。沉降變化速率應(yīng)控制在1mm/d，累計變化值控制在10mm 以內(nèi)。若有異常變形，則須迅速采取有效措施，調(diào)整施工方法。

另外，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)病害狀況觀察，應(yīng)做好寬度、長度、日期等現(xiàn)場標(biāo)注。每天及時整理量測數(shù)據(jù)資料，如發(fā)現(xiàn)隧道存在位移變化、裂縫展開、錯臺嚴(yán)重等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止施工，并報告相關(guān)單位，研究合理的處治方案。

5 結(jié)束語

通過既有隧道擴(kuò)挖緊急停車帶施工方案進(jìn)行認(rèn)真編排，同時對施工工序進(jìn)行合理規(guī)劃，減少了對既有隧道的干擾，有效確保了襯砌結(jié)構(gòu)的安全。經(jīng)現(xiàn)場實際應(yīng)用，該既有隧道擴(kuò)挖緊急停車帶相關(guān)技術(shù)在施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。