作者簡(jiǎn)介：李宏偉（1982—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事高速公路的建設(shè)工作。

摘要：傲江隧道存在需要保護(hù)的暗河口，為了解決進(jìn)洞施工需要，又不影響暗河水系循環(huán)，文章設(shè)計(jì)了一種管棚+工字鋼+鋼板砂石復(fù)合蓋板的新型臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實(shí)際案例情況介紹了其應(yīng)用的設(shè)計(jì)形式、注意事項(xiàng)和取得的效果。研究證明，該結(jié)構(gòu)具有架構(gòu)簡(jiǎn)單、施工速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，且部分材料可以回收利用，減少了成本支出，提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)有暗河保護(hù)需要的隧道進(jìn)洞作業(yè)有顯著的應(yīng)用效果，可為今后類似工程提供施工參考。

關(guān)鍵詞：暗河；保護(hù)；管棚；支撐結(jié)構(gòu)

0 引言

廣西西南地區(qū)巖溶發(fā)育，高速公路建設(shè)中經(jīng)常在地表遇到有水的溶洞、溶溝、落水洞、地下暗河等，這種過水的暗河口一般是自然界重要地表水補(bǔ)給、徑流的通道，也是地方重要的水資源，雖然可以采取涵洞、橋跨、搭板等結(jié)構(gòu)跨越進(jìn)行保護(hù)，但是當(dāng)暗河口緊貼著隧道洞口時(shí)，將給施工帶來極大的不便。鑒于此，本文結(jié)合案例，大膽將管棚支護(hù)體系改進(jìn)為主要臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，作為隧道進(jìn)洞的支撐平臺(tái)，取得了一定的實(shí)踐效果，旨在為今后類似項(xiàng)目提供一種解決思路。

1 工程概況

1.1 工程背景

傲江隧道位于天等縣龍茗鎮(zhèn)傲江屯附近，為雙洞小凈距短隧道。傲江隧道左線起止樁號(hào)為ZK127+283～ZK127+425，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為142 m，最大埋深約94 m，地形陡峭，山體坡度約為75°～85°。洞口圍巖為Ⅴ級(jí)圍巖，主要為中風(fēng)化灰?guī)r，巖質(zhì)堅(jiān)硬，洞口段圍巖段巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，順層為主。

進(jìn)口端隧底有一暗河口，暗河口緊貼山腳，斜向下往出口方向發(fā)展，該段暗河溝渠極發(fā)育，暗河入口水面以上空間高約4 m，寬約8 m。暗河另一出口位于經(jīng)村民擴(kuò)展后兼做村民穿山的人行通道溶洞中，高約3～5 m，寬3 m，長(zhǎng)約100 m，暗河長(zhǎng)期有水流，深不見底，豐水期暴雨后該暗河出水量很大，淹沒周邊低洼處的旱地和農(nóng)田。

1.2 工程難點(diǎn)

據(jù)地面地質(zhì)調(diào)查及巖溶專項(xiàng)調(diào)繪報(bào)告，隧址區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶及隧道出口左側(cè)的堆積體。隧道巖溶形態(tài)特征主要有石芽、溶溝（槽）、溶孔、溶隙、地下暗河、溶洞等。隧址區(qū)可溶巖地層巖溶發(fā)育強(qiáng)度等級(jí)以強(qiáng)烈發(fā)育為主。施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及地質(zhì)雷達(dá)探底工作。

（1）隧道進(jìn)、出洞口段均為Ⅴ級(jí)圍巖，開挖時(shí)易發(fā)生冒頂、坍塌等施工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）隧道洞口段地面陡峭，洞室開挖后自穩(wěn)能力較差，易出現(xiàn)圍巖大變形，塌方或冒頂?shù)仁┕わL(fēng)險(xiǎn)。

（3）隧道出口處附近約40 m為傲江屯民房區(qū)，數(shù)十戶居民位于洼地邊緣上，如從出口進(jìn)洞施工，隧道開挖對(duì)傲江屯居民生活及對(duì)房屋質(zhì)量的影響較為明顯，因此，只能從進(jìn)口進(jìn)洞。

（4）經(jīng)調(diào)查，隧道進(jìn)出口分布有暗河進(jìn)出口、隧址臨近原村民用人行通道溶洞等溶蝕現(xiàn)象。暗河口為傲江屯村民水源點(diǎn)，有排洪灌溉的作用，施工期間應(yīng)采取洞口環(huán)境保護(hù)措施，不能有大量落渣污染暗河，更不可隨意填埋。

2 解決思路

常規(guī)做法有以下幾點(diǎn)：

（1）考慮橋梁跨越，水量較大時(shí)還應(yīng)增設(shè)泄水洞^[1]，橋梁跨越方法要求先施作橋梁，由于橋臺(tái)要嵌入山體，山體開挖成了一個(gè)較大的難題，且隧道工期難以控制，可見本方法難以實(shí)現(xiàn)。

（2）采用斜交正做的施工方法進(jìn)洞，即從側(cè)面偏離暗河口、地質(zhì)較好的位置拉槽放坡，槽道斜交于隧道軸線^[2]，對(duì)隧道成洞面前的洞口段山體開挖面進(jìn)行坡面防護(hù)，按錨噴工序施工洞口邊仰坡的錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土，槽道成型以后再轉(zhuǎn)向正洞施工，但考慮坡度較陡，開挖風(fēng)險(xiǎn)較高，加上進(jìn)洞準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)，后期洞口永久工程跨越難度更大，該方法也不具有可行性。

此外，也考慮了采用水上作業(yè)的臨時(shí)支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括橫梁、縱梁、斜撐、支腿、支座、連桿以及連接螺栓；橫梁和縱梁焊接形成支撐框架；支腿焊接在支撐框架的底部；斜撐的一端焊接在支腿的側(cè)部，斜撐的另一端焊接在橫梁或縱梁的底部^[3]。該方案相對(duì)簡(jiǎn)單，工期容易控制，但前提是要在巖壁上開鑿支撐結(jié)構(gòu)落腳的平臺(tái)，平臺(tái)開挖具有一定的難度，開挖中掉落的石渣很難收集，會(huì)污染和填埋暗河口，本方法也有一定的局限性。

因此，要想盡快施工，必須先最大限度地保護(hù)水源，不破壞環(huán)境，也不影響當(dāng)?shù)卮迕褶r(nóng)業(yè)生產(chǎn)；作為進(jìn)洞施工的臨時(shí)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，要盡量施工簡(jiǎn)單、方便拆除、成本較低；結(jié)構(gòu)必須安全可靠，要能滿足隧道施工期間各種荷載。

3 設(shè)計(jì)形式及施工方案

3.1 設(shè)計(jì)形式

方案采用臨時(shí)搭板跨過暗河口，搭板由管棚+工字鋼/鋼管立柱斜撐+鋼板砂石復(fù)合臨時(shí)蓋板組成，避免開挖洞口時(shí)，洞口落石進(jìn)入暗河，造成暗河堵塞?？傮w方法是在路基段靠近暗河口位置增加擋墻，將擋墻作為平臺(tái)，再穿過擋墻打設(shè)?108 mm×6 mm管棚，管棚長(zhǎng)度為18 m，嵌入山體6 m以上，接下來在凈跨10 m以上范圍的管棚底間隔0.4 m焊接Ⅰ22a工字鋼作為支撐牛腿。最后，在管棚頂橫向0.5 m設(shè)置一道Ⅰ14工字鋼作為分配梁，分配梁頂設(shè)置8 mm厚鋼板，形成臨時(shí)搭板。如圖1所示。

3.2 施工方案

（1）擋墻及管棚導(dǎo)向管施工。施作3 m高臨時(shí)支撐擋墻，擋墻設(shè)計(jì)高3 m，底寬2.35 m，頂寬1.6 m，并在擋墻擋墻頂預(yù)埋鋼管作為管棚導(dǎo)向管，見圖2。

（2）管棚施工。

擋墻施工完以后，將擋墻作為平臺(tái)，打設(shè)?108 mm×6 mm管棚，管棚內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，管棚內(nèi)注入高標(biāo)號(hào)砂漿，管棚長(zhǎng)度為18m，橫向間距為30 cm，嵌入山體6 m以上，見圖3。

（3）增加牛腿斜撐。

管棚打設(shè)完成后，在臨時(shí)蓋板端頭位置采用Ⅰ22a工字鋼橫向間距0.4 m設(shè)置一排牛腿斜撐。

（4）安裝蓋板。

在管棚頂橫向0.5 m設(shè)置一道Ⅰ14工字鋼作為分配梁，分配梁頂設(shè)置8 mm厚鋼板，形成臨時(shí)“蓋板”。臨時(shí)蓋板完成后，在蓋板頂部回填碎石。

4 注意事項(xiàng)

（1）管棚支撐結(jié)構(gòu)頂部位置應(yīng)低于仰拱底以下至少1.0 m，保證隧道進(jìn)洞后不影響仰拱施工。

（2）管棚鉆孔盡量保持水平，均勻布置，當(dāng)管棚位置出現(xiàn)偏差的時(shí)候，可以采用鋼楔或鋼板墊平。

（3）管棚鉆孔盡量采用氣動(dòng)鑿巖機(jī)，鉆孔應(yīng)安裝收集污水、泥漿的管道。

（4）平臺(tái)周圍盡量靠近巖體，有間隙可以采用砌磚封堵，防止進(jìn)洞施工有雜物落入暗河口。

5 取得的成效

管棚支撐平臺(tái)是兩種常見的技術(shù)——隧道超前支護(hù)和橋梁支架結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一次嘗試，其改變了以往刻板、單一的跨河、跨路等處理方式，綜合了管棚可以水平打設(shè)、支撐平臺(tái)受力明確、成熟可靠的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使該技術(shù)的應(yīng)用范圍大大提高，尤其是遇到保護(hù)性的地形、地貌、基礎(chǔ)設(shè)施、結(jié)構(gòu)物等。

通過將管棚支撐平臺(tái)應(yīng)用到傲江隧道上，傲江隧道一個(gè)月內(nèi)即完成了進(jìn)洞準(zhǔn)備工作，相對(duì)其他方案至少節(jié)省一個(gè)月，并為套拱施工和隧道正洞全流程作業(yè)提供了安全作業(yè)通道，使用期間安全穩(wěn)固，除了承受施工荷載外，還能承受爆破振動(dòng)、沖擊附加荷載，同時(shí)滿足了保護(hù)水資源、不破壞暗河口的初衷。事實(shí)證明，該結(jié)構(gòu)具有架構(gòu)簡(jiǎn)單、施工速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，且部分材料可以回收利用，減少了成本支出，提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)有暗河保護(hù)需要的隧道進(jìn)洞作業(yè)有顯著的應(yīng)用效果。

6 結(jié)語

（1）本文將隧道超前支護(hù)和橋梁支架結(jié)構(gòu)組成的管棚支撐平臺(tái)創(chuàng)新應(yīng)用到隧道跨越暗河處治中，是對(duì)遇到這種地質(zhì)條件的一種成功嘗試，該方法也能為跨路、跨結(jié)構(gòu)物、有管線保護(hù)等施工環(huán)境提供施工思路，具有一定的推廣和使用價(jià)值。

（2）當(dāng)下，施工環(huán)境越來越復(fù)雜，往往需要綜合考慮工程特點(diǎn)、地質(zhì)條件、技術(shù)難度、機(jī)械設(shè)備技術(shù)、工期、成本等，每種工法都有一定的局限性，當(dāng)跨度較大、圍巖強(qiáng)度軟硬不均的時(shí)候，本工法中管棚液壓鉆進(jìn)過程角度將有一定的偏差，后期考慮增加導(dǎo)向設(shè)備或選擇自帶校準(zhǔn)角度的鑿巖機(jī)，將會(huì)大大提高鉆進(jìn)精度，可以確保支撐平臺(tái)更加均勻、穩(wěn)定，這對(duì)該工法的應(yīng)用和推廣將是一個(gè)有力的補(bǔ)充。

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