高速公路橋隧連接工程中隧道洞門施工技術(shù)

楊 斌

(中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023)

0 引言

近年來，國家大開發(fā)，尤其是對西部資源的開發(fā)，因此就需要大量地修建高速公路，方便運(yùn)輸與交流。而這些地區(qū)大多地勢比較崎嶇，高速公路的橋梁與隧道的連接工程技術(shù)就非常重要，關(guān)系到整個(gè)高速公路的建成。但是，目前在我國的高速公路技術(shù)規(guī)范中還沒有對橋隧連接工程進(jìn)行明確和專門性的規(guī)定，橋隧連接技術(shù)在行業(yè)中還屬于開放性的課題，沒有達(dá)成統(tǒng)一的規(guī)范。因此，對高速公路橋隧連接工程的技術(shù)研究具有重大意義。橋隧連接工程中包括橋臺的施工技術(shù)以及隧道洞門的施工技術(shù)等。本文主要探討的是高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門施工中的關(guān)鍵技術(shù)。

1 隧道洞口的選址

隧道上方的巖石能否形成自承體系，對隧道的影響非常大，決定了該隧道是否容易坍塌，能否建成。由于各座山的山勢不同，巖石質(zhì)地不同，其自承力也不同。所以在建隧道洞門的時(shí)候，要對隧道洞口進(jìn)行準(zhǔn)確的選址。工程技術(shù)人員要先對當(dāng)?shù)氐牡貏莸确矫孢M(jìn)行實(shí)地的勘察、設(shè)計(jì)與探究，仔細(xì)分析，才決定隧道洞口的選址。例如邢汾高速公路賀坪峽橋隧連接工程。賀坪峽大橋在河北省邢臺縣賀家坪村，該橋的位置在當(dāng)?shù)囟墭?gòu)造單元——山西臺隆與華北斷坳的分界線上。該地勢是緩傾狀單斜構(gòu)造，巖層連續(xù)，附近沒有發(fā)生過山體斷裂、滑動或錯落等變形或破壞現(xiàn)象，因此是屬于山體比較穩(wěn)定的區(qū)域。但是，這里的巖石主要是強(qiáng)風(fēng)化的石英砂巖，這種巖石具有裂隙巖體變形破壞等特點(diǎn)，容易掉塊和坍塌。

綜合來講，該山體是比較適合建隧道的，但是在洞門施工的時(shí)候，就要針對巖塊的問題進(jìn)行重點(diǎn)的技術(shù)研究。

2 隧道洞口淺埋段的關(guān)鍵技術(shù)

隧道洞口淺埋段是整個(gè)隧道洞口施工的基礎(chǔ)，如果處理不好，就會影響后面的隧道工程。隧道洞口淺埋段在施工過程中可以不刷坡，就盡量不刷坡，或者少刷，這樣可以保證隧道基層的安全與穩(wěn)定。后進(jìn)洞要施作超前支護(hù)，可不用機(jī)器開采，用人工挖掘，這樣可以防止機(jī)械對整個(gè)山體的破壞，防止山體倒塌。另外，做好防護(hù)措施，在施工過程中要綜合采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架等各種支護(hù)的形式，襯砌方法是先墻后拱。

因?yàn)樗淼罍\埋段的覆蓋層一般都很薄，所以隧道上方的巖土很難有自承體系，如上文提到的邢汾高速公路賀坪峽橋隧連接工程的隧道洞口。另外，圍巖在早期承受壓力大，比較容易產(chǎn)生變形。因此，如果得不到恰當(dāng)?shù)目刂?，圍巖就會很快松弛，從而開裂形成破壞，最終這種開裂會傳達(dá)到地表，導(dǎo)致整個(gè)隧道塌陷。所以，隧道洞口淺埋段在開挖的時(shí)候要著重控制圍巖變形，可以使用剛度較大以及強(qiáng)度較高的初期支護(hù)，來控制巖土的變形，避免土體結(jié)構(gòu)遭到破壞。

圍巖變形的預(yù)防辦法是及時(shí)進(jìn)行二次襯砌的澆筑，不要等到變形量已達(dá)到了允許變形量的80%以后或者圍巖變形速率小于0.2 mm/d的時(shí)候，這樣的二次襯砌澆筑是不起效用的。另外，二次襯砌的施工技術(shù)要點(diǎn)是正臺階法開挖以及從下到上施工。另外，在進(jìn)行初期支護(hù)之后，襯砌斷面在設(shè)計(jì)時(shí)可以再加一個(gè)250 mm厚的混凝土作為支護(hù)，這樣就可以使支護(hù)的及時(shí)性和剛度得到保證，從而有效地控制了土體的變形。下面以某淺埋隧道洞口段施工為例說明。

例如，國內(nèi)某高速公路橋隧工程的隧道洞口淺埋段施工。其施工的技術(shù)流程是:

1)把地表的雜草鏟除，清理地面，然后進(jìn)行噴錨支護(hù)，之后在拱部的襯砌輪廓外處沿水平方向均勻地打入兩排φ42、長度為4 m的小導(dǎo)管，導(dǎo)管之間的平衡間距是40 cm，環(huán)向間距是30 cm，每縱向3 m為一環(huán)，最后在鋼管的鉆孔上用注漿的形式固結(jié)圍巖，在噴錨支護(hù)完成之后再開挖進(jìn)洞;

2)采用臺階法進(jìn)行隧道開挖，可以分為拱部、中層以及下層三個(gè)部分，每一部分可以用小導(dǎo)管作為超前支護(hù)以及格柵鋼架支撐。插入長300 cm，環(huán)向間距100 cm，縱向間距50 cm的錨桿，最后掛網(wǎng)噴上0.2 m厚的混凝土;

3)當(dāng)六個(gè)循環(huán)完成之后施作套拱，套拱就是剛度比較大的混凝土支護(hù)。開挖斷面至少要預(yù)加大0.26 cm，這樣混凝土支護(hù)才不會進(jìn)入襯砌斷面;

4)在開挖下部的時(shí)候，圍巖的暴露面不可過大，否則會導(dǎo)致坍塌，所以一般采用上下層臺階開挖的方式。開挖之后還要注意設(shè)置混凝土支護(hù)、錨噴支護(hù)和格柵鋼架，支護(hù)的參數(shù)和拱部是一樣的，另外各層之間的格柵鍘架一定要焊接牢固，否則后果嚴(yán)重;

5)襯砌的施作要緊跟著掌子面，等到安檢通過之后才可施作仰拱。在襯砌環(huán)形成之后，拱部開挖才可進(jìn)行。整個(gè)施工流程:開挖→坡面清理→初噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴混凝土→施作錨桿、注漿→噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3 隧道洞口偏壓段的關(guān)鍵技術(shù)

隧道洞口的偏壓段是指隧道中承受力不對稱的一段隧道。之所以會產(chǎn)生不對稱，一般是因?yàn)榈匦伪旧矶斐傻?，洞頂?shù)母采w層薄，地面橫坡陡峭，圍巖的類別低，因此就使隧道承受不對稱的偏壓力，這種情況在傍山隧道最為常見。另外，隧道偏壓也可以因?yàn)榈刭|(zhì)及塌方等原因造成。

總而言之，隧道拱肩的外側(cè)中的圍巖覆蓋厚度不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不同圍巖等級的特定值，這樣就會使洞頂上方的巖體下沉，造成了兩個(gè)非堆成的滑動面，形成隧道偏壓，在開挖的時(shí)候容易導(dǎo)致坍塌或者是在襯砌施作后開裂。因此，隧道洞口偏壓段的施工，要提前做好支護(hù)以及施作襯砌，使其形成環(huán)，來抵抗靠山側(cè)的巨大圍巖壓力。如果情況允許，還可以在靠河的一側(cè)加設(shè)輔助措施，例如增加錨桿擋墻護(hù)坡、鋼筋混凝土設(shè)施等，來增加抗壓能力(見圖1)。

圖1 隧道洞口偏壓段的施工示意圖

4 隧道洞口巖堆段的關(guān)鍵技術(shù)

山體中的巖堆一般都是巖石在長期的風(fēng)化作用下由于重力作用而來到坡腳的，因此大多都是碎石或塊石。這些堆屑物結(jié)構(gòu)松散，不穩(wěn)定，“一觸即潰”。另外，巖堆的休止角一般與山體坡度接近，所以就更加容易坍塌了。因此，當(dāng)隧道洞口修建過程中遇到巖堆時(shí)，要特別地加強(qiáng)支護(hù)，還要對地表水進(jìn)行攔截，把巖堆中含有的地下水排除，然后再用混凝土支護(hù)來對抗強(qiáng)大的側(cè)壓力。如我國西南地區(qū)，山地居多，而且氣候潮濕，處理隧道洞口巖堆段的一般方法是:

1)巖堆排水，攔截地下水，對仰坡刷方，建立鋼筋網(wǎng)混凝土支護(hù)，鋼筋網(wǎng)的尺寸大約是0.2 m×0.2 m，混凝土厚度約0.05 m;

2)隧道靠山側(cè)施作襯砌，并在外緣約1 m的地方插入3排長約13 m，間隔約1 m，呈梅花狀排列的φ76鋼花管，然后對地表進(jìn)行注漿和加固，注漿深度一般是基巖以下的1 m處;

3)洞口段40 m的地方在開挖之前要先用長5 m，環(huán)間距30 cm，縱間距4 m的φ42小導(dǎo)管進(jìn)行注漿以作超前支護(hù)，小導(dǎo)管的外插角是10°和3°，這兩種外插角小導(dǎo)管相互間隔，其次，在洞口40 m～90 m的范圍內(nèi)，隧道的拱部同樣要用φ42小導(dǎo)管注漿，不過要求不同，這種小導(dǎo)管長5 m，環(huán)向間隔是0.4 m，縱向間隔4 m，外插角是2°;

4)三層臺階開挖，即拱部、中層和下部，拱部在開挖進(jìn)尺80 cm后，要及時(shí)設(shè)置格柵和錨網(wǎng)噴，并加設(shè)混凝土支護(hù)，厚0.25 m;下部在開挖之后要用焊接的方式把中部格柵和拱部格柵鍘架連接成環(huán);

5)及時(shí)施作仰拱，形成一個(gè)全環(huán)封閉的結(jié)構(gòu)，以穩(wěn)定整個(gè)隧道洞口。

5 結(jié)語

高速公路橋隧連接工程是一個(gè)非常復(fù)雜的施工過程，尤其是隧道洞口的施工技術(shù)，是橋隧連接工程的關(guān)鍵部分，也是難點(diǎn)。每一個(gè)山體的地形、地質(zhì)都不同，而且非常復(fù)雜，再加上目前我國對高速公路橋隧連接工程尚未有明確的規(guī)范。因此，施工技術(shù)人員在進(jìn)行橋隧洞口施工之前，先要實(shí)地勘察，形成團(tuán)隊(duì)研究和分析，因地制宜，采用不同的施工技術(shù)。

高速公路橋隧連接工程對我國的經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，東西部平衡有重要作用，優(yōu)秀的橋隧技術(shù)人才要努力做好研究，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1] 王衛(wèi)東，羅陽圣.山區(qū)高速公路橋隧連接工程關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國科技新產(chǎn)品，2011(24):37-38.

[2] 譚 丹.淺析高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門施工技術(shù)[J].華章，2012(10):72-73.

[3] 王 飛.山區(qū)高速公路橋隧相連技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].公路工程與運(yùn)輸，2008(11):45-47.

[4] 陳 列.武廣客運(yùn)專線橋隧相連地段混凝土簡支箱形梁施工方案[J].鐵路工程學(xué)報(bào)，2007(10):89-91.

[5] 劉云鵬.庫岸再造條件下橋隧結(jié)合部邊坡的穩(wěn)定性分析及防治措施[D].成都:成都理工大學(xué)，2008.

[6] 王樹英.隧道施工對鄰近擴(kuò)大基礎(chǔ)橋梁結(jié)構(gòu)的影響研究[D].長沙:中南大學(xué)，2007.

[7] 高自茂.客運(yùn)專線橋隧相連運(yùn)架裝備方案研究[J].橋梁，2005(6):12-13.