黃土偏壓淺埋隧道護拱暗挖法進洞施工技術(shù)

劉建梁

摘 要：為減少對自然環(huán)境的破壞，避免對隧道洞口邊坡進行大開挖及高邊坡的防護，對處于濕陷性黃土地帶、偏壓、淺埋的隧道洞口采用護拱暗挖法施工，為減少和消除山體偏壓對隧道結(jié)構(gòu)的破壞和損壞，最后在護拱上進行反壓土的回填，通過對該隧道洞口的設(shè)計調(diào)整，說明護拱暗挖的經(jīng)濟適用和可操作性，科學(xué)的處理了施工難點，確保了邊坡的穩(wěn)定及隧道安全進洞，為今后類似工程提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：護拱暗挖；淺埋；偏壓

中圖分類號：U455.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0156-02

1 工程概況

平天高速公路堡子梁2號隧道全長509m，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為高速公路雙向四車道，設(shè)計行車速度80km/h，凈寬10.25m，凈高5m。洞口段地質(zhì)情況上部為坡積碎石加黃土，下部為強中風(fēng)化片巖，表層為強風(fēng)化片理化安山巖，大部分基巖裸露，節(jié)理裂隙發(fā)育。原設(shè)計洞門樁號K157+700，明暗交界樁號157+695，偏壓式洞門，明洞長度5m，洞口設(shè)計28m長套拱長管棚進洞。洞口在K157+687處有一沖溝，根據(jù)實測地面線，該沖溝處K157+685～157+690段長管棚及洞身襯砌拱腰部分外漏，洞口原地貌見圖1，故對原設(shè)計洞口段方案調(diào)整成護拱暗挖法進洞。

2 隧道進洞方案選擇

第一種進洞方案：在里程K157+695處設(shè)計全環(huán)套拱，洞口段以28m長管棚作為超前支護，明洞及洞門段左側(cè)山體通過分級開挖邊坡的方案。該進洞方法在K157+685處超前大管棚外漏至洞身襯砌拱腰外，如不通過特殊處理，無法進行管棚的注漿，且管棚段落處于坡積碎石加黃土，管棚鉆進及成孔難度大。另外，線路左側(cè)的山體要通過三級邊坡的開挖及防護，最大邊坡達31m，極易發(fā)生邊坡滑塌，存在極大的安全隱患，且對原地貌地形破壞嚴(yán)重。

第二種方案為護拱暗挖法進洞。在正常隧道輪廓半徑外側(cè)，加設(shè)60cm鋼筋混凝土護拱，護拱一側(cè)緊貼山體，另一側(cè)坐落于原狀土，通過護拱和反壓回填土的保護形式下，進行暗洞的開挖施工。有效的避免了對山體放坡開挖，取消了洞口段的長管棚支護，解決了管棚成孔難的問題，護拱可直接利用土模作為支撐進行混凝土澆筑，簡單快捷。缺點是進行暗洞開挖后，山體的一側(cè)的偏壓會導(dǎo)致護拱底部的沉降及變形較大（如圖2所示）。

通過對以上兩種進洞方法綜合比較，結(jié)合現(xiàn)場實際地形及環(huán)保要求，最終選擇護拱暗挖法進洞。

3 護拱暗挖法施工要點

堅持“零開挖”進洞理念，對洞口段邊坡不進行放坡開挖，采取護拱形式施工，調(diào)整明暗交界樁號，在20m長護拱保護的形式下進行暗洞施工，洞內(nèi)襯砌（沖溝前后）采取偏壓襯砌結(jié)構(gòu)，對護拱表面采用土方回填，并做骨架進行綠化。

3.1 洞門里程的調(diào)整

根據(jù)地形及地勘資料，明暗交界樁號由原設(shè)計K157 +695調(diào)整至K157+705處進洞，線路右側(cè)自洞身拱腰外露處K157+685至K157+705段（20m）在護拱保護的形式下進行暗洞施工，明暗交界外側(cè)K157+705～K157+707設(shè)2m長全環(huán)套拱。洞口K157+705～K157+710設(shè)5m明洞，洞門采用端墻式鋼筋混凝土洞門。

3.2 護拱施做方法

首先應(yīng)施做洞頂截水溝。明洞及洞門施工避開雨季，開挖后盡早施做明洞和截水溝。

護拱應(yīng)分段施做，分段長度2～3m，護拱應(yīng)人工開挖，底部人工修整成土模，護拱分段之間預(yù)留鋼筋，分段混凝土之間鋼筋主筋應(yīng)連接成整體，保證護拱的整體性，護拱根據(jù)洞身的預(yù)留量預(yù)留變形量。洞口段護拱開挖應(yīng)預(yù)留核心土，兩側(cè)應(yīng)掏槽開挖。

護拱采用60cm厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋采用B22鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，護拱兩端頭做成1.2m寬擴大拱腳，拱腳處設(shè)3排鎖腳小導(dǎo)管，長度6m，縱向間距60cm，鎖腳小導(dǎo)管深入護拱內(nèi)50cm。

鎖腳小導(dǎo)管采用外徑42mm、壁厚4mm熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆8mm壓漿孔。注漿采用水泥漿液：水灰比1：1，注漿壓力0.5～1MPa。小導(dǎo)管注漿應(yīng)做好孔口的封口處理，保證孔內(nèi)漿液飽滿。

右側(cè)長護拱底部以最低點為基準(zhǔn)，將底端部調(diào)整在一條水平面上，護拱頂面兩端做成折線行。

3.3 護拱回填

護拱完成后，對護拱表面采用土石方進行回填，回填應(yīng)分層夯實，分層厚度不大于50cm，夯實度達90%，并做方格網(wǎng)植草防護。

表層回填三七灰土隔水層嚴(yán)格夯實，與原地層交界處做好鎖腳及植草防護。施工時，尤其應(yīng)加強洞頂排水溝底部夯填土的夯實，以防止運營后由于溝底夯填土不均勻沉降導(dǎo)致的溝身開裂漏水。

3.4 沖溝處理

護拱完成后應(yīng)進行沖溝鋪砌，鋪砌應(yīng)注意順天然坡度，回填部分應(yīng)人工做成弧形，便于流水。

對K157+687處沖溝表面采用C20素混凝土進行鋪砌，鋪砌厚度20cm，長度約25m，寬度3～4m，鋪砌應(yīng)順自然坡度，以便于雨水自然流過隧道頂部，然后通過集水井排除路基外側(cè)。

3.5 超前支護處理

防護工程未完成前不可開始暗洞開挖。

超前支護，由于采取護拱暗挖施工方法進洞，取消原設(shè)計洞口的大管棚，洞頂120°范圍內(nèi)設(shè)有護拱的部分不設(shè)超前支護，護拱外采用雙層超前小導(dǎo)管超前支護。初期支護全斷面采用I22b工字鋼加固，間距60cm，鋼筋網(wǎng)片采用A6鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm（雙層），噴C25早強混凝土30cm。

洞身開挖前應(yīng)進行雙層小導(dǎo)管及注漿超前預(yù)加固施工。暗洞上臺階每次開挖進尺要求按1榀拱架間距控制。暗洞開挖以三臺階為主要開挖方法。洞口段按25cm預(yù)留開挖變形量。

3.6 做好監(jiān)控量測

洞口段應(yīng)做好地表監(jiān)控量測，按照設(shè)計及規(guī)范要求進行檢測并及時整理反饋檢測成果。對左側(cè)山體沿線路走向布設(shè)兩條觀測斷面，觀測山體的位移變化。洞內(nèi)每5m布設(shè)一個監(jiān)控量測斷面，拱頂一個測點，拱腰2個測點，護拱拱腳位置在暗洞內(nèi)每個斷面加設(shè)1個測點，主要觀測初期支護的收斂及變形。

3.7 基底處理

地基承載力要求不小于250KPa。仰拱基底開挖后，如地基承載力不滿足設(shè)計要求，采取旋噴樁加固地基的處理措施。

套拱拱腳采用C15混凝土擴大基礎(chǔ)，與明洞之間的間隙采用與明洞同標(biāo)號的混凝土回填，洞口2m套拱完成后及時進行左右兩側(cè)C15片石混凝土的回填。

3.8 洞口段二次襯砌加強

K157+685～K157+705段上部為黃土，且為偏壓地形，暗洞內(nèi)襯砌采取黃土偏壓襯砌結(jié)構(gòu)（SPVT）。襯砌厚度為50～90cm漸變。

3.9 明洞施做

明洞回填以下邊坡采用噴錨防護，回填面以上邊坡開挖時采用臨時噴錨防護，后期采用錨桿框架植草進行永久防護。

洞口進洞后及時施做明洞，并對明洞進行分層夯實回填，分層厚度不大于50cm，夯實度達90%。

4 結(jié)語

護拱暗挖法在平天高速公路堡子梁2號隧道的成功應(yīng)用中，通過監(jiān)控量測反饋的數(shù)據(jù)分析，長護拱拱腳的變形及位移值均較小，滿足圍巖變形的要求，結(jié)合超前支護及偏壓襯砌的措施，有效的解決了避免大開挖造成的地表破壞及偏壓洞口產(chǎn)生的不良后果，并能夠確保安全、快速的進洞，科學(xué)的處理了施工難點，護拱暗挖法進洞方法為在黃土地段及環(huán)境敏感區(qū)施工提供了可靠的經(jīng)驗，并為同類工程提供了另外的思路，具有一定的參考借鑒價值。

參考文獻

[1]黃暉，廖樹忠，楊永忠.反壓護拱在偏壓淺埋段隧道施工中的應(yīng)用[J].廣東公路交通，2003，（1）：56-58.

[2]《公路隧道設(shè)計規(guī)范》JTG D70-2004[S].