高速公路淺埋偏壓連拱隧道洞口段施工技術(shù)

胡興福

1 工程概況

洪家塢隧道位于贛、皖、浙國(guó)道主干線景婺黃(常)高速公路白沙關(guān)(浙贛界)—婺源C4合同段，橫跨江西省德興—婺源縣界。隧道進(jìn)口里程為K16+630，暗洞口里程K16+760，出口里程K17+378，全長(zhǎng)748 m，其中明洞150 m，暗洞598 m，內(nèi)輪廓線由單心圓及中墻直線組成，半徑為5.56 m。

隧道進(jìn)口穿越剝蝕～侵蝕性丘陵中，微地貌以低丘間夾“V”字形沖溝為特征，呈左高右低之勢(shì)，偏壓嚴(yán)重，長(zhǎng)約15 m，右線偏壓段洞頂覆蓋淤泥厚2 m～4 m。洞口段強(qiáng)風(fēng)化狀板巖，節(jié)理發(fā)育，破碎，質(zhì)軟強(qiáng)度低，屬Ⅴ級(jí)。淤泥層主要由分布右線覆蓋層至右側(cè)拱腳處，厚約3 m～6 m。地下水主要為基巖裂隙水和地表滲水。

2 主要施工技術(shù)方案的選擇

1)洞口淺埋偏壓段邊坡加固。右線15 m長(zhǎng)淺埋偏壓段邊坡，用φ 108×8 mm管樁注漿加固抗滑，防止左側(cè)山體側(cè)向變形滑坡傾覆，其余邊仰坡采用錨噴支護(hù)加固。2)右線淺埋偏壓段洞身上斷面開挖支護(hù)。右線淺埋偏壓段，由于覆蓋淤泥質(zhì)黏土，拱腳以上不宜成洞部位，采取明挖暗做法施工，即淺埋覆蓋淤泥層盡可能一次挖去，及時(shí)完成支護(hù)，然后拱部施工反壓套拱，回填缺口，穩(wěn)定邊坡，再按照暗挖法進(jìn)行下斷面施工。3)主洞洞身開挖支護(hù)。為保證施工工序有效銜接，保證安全施工，摒棄原設(shè)計(jì)“雙側(cè)壁—中洞的三導(dǎo)洞先墻后拱法”施工方法，結(jié)合實(shí)際情況，決定采用“中導(dǎo)洞先施工，左右單洞正臺(tái)階先拱后墻法”進(jìn)行施工。

3 施工方法及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 中導(dǎo)洞施工

中導(dǎo)洞在完成洞口仰坡加固后先行施工。開挖尺寸為6.32 m×5.89 m，支護(hù)后的凈空能滿足ZL50裝載機(jī)出碴。中導(dǎo)洞采用臺(tái)階法，人工開挖，開挖長(zhǎng)度0.8 m～1.0 m，臺(tái)階長(zhǎng)度3 m～5 m。

中導(dǎo)洞支護(hù)主要以柔性為主，中隔墻混凝土澆筑采用大塊模板一次成型。主洞開挖和襯砌時(shí)必須采取有效措施，保護(hù)好中隔墻，減少對(duì)中隔墻的振動(dòng)，一側(cè)開挖施工前，須在另一側(cè)對(duì)中隔墻進(jìn)行支撐加固，確保中隔墻不承受單向側(cè)壓力。

3.2 洞口淺埋偏壓段邊坡的加固

1)淺埋偏壓山體地表邊坡加固。淺埋偏壓山坡必須進(jìn)行抗滑加固，加固范圍為反壓套拱頂以上約10 m～15 m，主要參數(shù)如下:抗滑鋼管樁采用φ 108×8 mm無(wú)縫熱軋鋼花管，加固平均長(zhǎng)度約5 m～8 m，樁頭嵌入基巖約0.2 m～0.5 m，間距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，內(nèi)注20號(hào)水泥—水玻璃漿液雙液注漿，初始?jí)毫?.0 MPa～1.5 MPa，終壓 2.5 MPa。施工時(shí)，先清理坡面，注漿前，噴射5 cm～8 cm厚C20混凝土封閉。

2)其余坡面洞口邊、仰坡加固。隧道中導(dǎo)洞施工前，洞口左側(cè)邊坡高度較高，最高約25 m，原設(shè)計(jì)采用4 m砂漿錨桿，間距1.2 m×1.2 m，梅花形布置，20 cm×20 cm φ 6鋼筋網(wǎng)，10 cm 厚C20噴射混凝土。邊坡采取自上而下臺(tái)階式開挖支護(hù)，坡度為1∶1。在邊坡范圍設(shè)置間距為2 m×2 m的泄水孔，呈梅花形布置。

3.3 右線主洞K16+760～K16+775上斷面施工方法

3.3.1 暗洞明做開挖與支護(hù)

1)清除淤泥和基坑支護(hù)。開挖前，嚴(yán)格測(cè)量出開挖線，保證右側(cè)基地開挖邊線挖至基巖，沿基巖向右外側(cè)開挖寬度不超過2.0 m，坡度 1∶0.5，及時(shí)施作錨噴支護(hù)，在坡腳底設(shè)護(hù)腳墻，平衡右側(cè)開挖邊坡壓力，穩(wěn)定邊坡。2)反壓套拱施工。上斷面開挖至拱腳，按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行拱架施工(縱向間距0.5 m每榀)，20a工字鋼拱架外側(cè)鋪設(shè)一層φ 28的連接鋼筋，環(huán)向間距1.0 m，安裝時(shí)預(yù)留沉降量不少于10 cm。鋼架右側(cè)拱架落在基巖上，另一端焊接鋼板與坡面巖體密貼牢固，并用錨桿φ 22錨固于巖面。拱架內(nèi)側(cè)鋪設(shè)一層φ6鋼筋網(wǎng)(20 cm×20 cm)，再吊掛木模，然后噴射C25混凝土，強(qiáng)度達(dá)到70%以上，進(jìn)行反壓套拱的施工。

3.3.2 管棚施工

左線主洞采用40 m管棚進(jìn)行超前支護(hù)，導(dǎo)向墻采用C20混凝土，截面尺寸為0.6 m×0.6 m，導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè) 2榀Ⅰ20a鋼架，鋼架外緣設(shè)127 mm×5 mm的導(dǎo)向管，鋼管與鋼架焊接。導(dǎo)向墻設(shè)置在沿開挖輪廓線以外120°拱部范圍。

3.3.3 偏壓明挖段回填

明挖基坑在套拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%左右分層進(jìn)行，采用M7.5漿砌片石回填，回填高度至拱頂以上約1.0 m，表層回填黏土1.5 m～2.0 m，采用小型機(jī)具，分層夯實(shí)，植草綠化恢復(fù)地貌。

4 主洞洞身開挖及初期支護(hù)

4.1 主洞開挖方法及施工步驟

主洞采用“中導(dǎo)洞先施工，左右單洞正臺(tái)階先拱后墻法”進(jìn)行施工，先開挖軟質(zhì)巖后開挖硬質(zhì)巖，即先開挖右線后開挖左線的順序施工。土質(zhì)部分用人工風(fēng)鎬開挖，石質(zhì)地段采用光面爆破。左右線施工掌子面間距為20 m～30 m，正臺(tái)階上、下斷面間隔距離約15 m。主洞采用正臺(tái)階法施工，環(huán)行開挖并保留核心土，每次進(jìn)尺0.6 m～0.8 m。主要施工工序如圖1所示。施工工序?yàn)?1→2→3右→4右→5右→6右→3左→4左→5左→6左。

4.2 初期支護(hù)主要支護(hù)參數(shù)

1)鋼架。采用Ⅰ20a彎制而成，接頭形式為墊板加高強(qiáng)螺栓連接，間距0.5 m一榀施工。在上下臺(tái)階拱腳部位分別設(shè)置4根L=4 m，φ 22 mm砂漿錨桿作為鎖腳錨桿。鋼架間采用φ 22鋼筋連接，間距1.0 m。2)系統(tǒng)錨桿。L=4 m，φ 32×3.5 mm注漿小導(dǎo)管，間距環(huán)向0.6 m×0.6 m，梅花形布置，錨桿尾部與鋼架連接。3)噴射混凝土。厚度 25 cm，標(biāo)號(hào)C25，濕噴法施工。4)鋼筋網(wǎng)格間距20 cm×20 cm，φ 6雙層鋼筋網(wǎng)焊于鋼架上。

4.3 二次襯砌

洞口仰拱和二次襯砌要盡早施工，形成封閉。施工時(shí)，先完成右線仰拱二次襯砌，采用9 m長(zhǎng)的全液壓襯砌臺(tái)車進(jìn)行施工，拱墻一次澆筑成型;仰拱及填充超前二次襯砌不小于30 m。

5 監(jiān)控量測(cè)

通過監(jiān)控量測(cè)，能及時(shí)調(diào)整施工工序，修正支護(hù)參數(shù)，是指導(dǎo)施工、確保安全的重要手段。洞口量測(cè)主要項(xiàng)目:地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察，拱頂下沉量測(cè)，周邊收斂量測(cè)，地表沉降觀測(cè)等。量測(cè)頻率見表1。

表1 量測(cè)頻率

6 結(jié)語(yǔ)

洪家塢隧道進(jìn)口洞口段埋深淺、偏壓嚴(yán)重、地質(zhì)復(fù)雜，通過采取針對(duì)性施工措施:偏壓體加固、清除了頂部易坍塌淤泥層暗洞明挖、施作反壓套拱和加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)等方法，及時(shí)回填明挖缺口，改善了中隔墻受力狀況，實(shí)現(xiàn)了隧道安全快速施工。

[1] 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社，2003.

[2] JTJ 042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 荊志先.墩山雙連拱隧道綜合施工技術(shù)[J].山西建筑，2008，34(28):345-346.