老虎山隧道建設(shè)期增設(shè)施工導(dǎo)洞方案的研究

劉仰勝，趙 毅

(1.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250021； 2.長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引 言

隨著中國高速公路網(wǎng)布局的不斷完善，高速公路正持續(xù)不斷地向山區(qū)延伸，公路隧道建設(shè)正處于高速發(fā)展的時(shí)期[1]，長大隧道的需求量也隨之增大。在國內(nèi)長大隧道施工中，往往由于未增設(shè)施工導(dǎo)洞導(dǎo)致隧道施工條件較為復(fù)雜，帶來諸多不便。同時(shí)，施工導(dǎo)洞的缺失也會(huì)影響施工進(jìn)度，甚至延誤施工工期。因此，施工導(dǎo)洞的增設(shè)已逐漸被業(yè)內(nèi)人士所重視[2-5]。施工導(dǎo)洞不僅可以為隧道建設(shè)期增設(shè)開挖掌子面提供必要的作業(yè)通道和空間，改善施工條件，同時(shí)對(duì)合理組織安排施工、有效縮短施工工期、防災(zāi)救援甚至實(shí)現(xiàn)國防戰(zhàn)備等建設(shè)目標(biāo)均有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[6-8]。本文以老虎山隧道為工程背景，從施工進(jìn)度等方面對(duì)施工導(dǎo)洞在隧道建設(shè)期間發(fā)揮的作用進(jìn)行研究。

1 工程概況

濟(jì)南繞城高速連接線工程老虎山隧道跨濟(jì)南市歷下區(qū)、市中區(qū)兩地，為小凈距雙向八車道隧道。隧道軸線起止樁號(hào)為：左線ZK2+080～ZK3+820，長1 740 m；右線YK1+950～YK3+838，長1 888 m。隧道最大開挖寬度為20.08 m，最大開挖高度為13.4 m，屬超大跨度隧道。洞內(nèi)設(shè)計(jì)有一條3.75 m寬的公交專用車道，因運(yùn)營期搶險(xiǎn)救援的需要，在老虎山隧道右線YK2+800處增設(shè)一處救援通道?？紤]到設(shè)計(jì)救援通道位置的圍巖條件較好及施工進(jìn)度的需要，在建設(shè)期將救援通道兼作施工導(dǎo)洞，可增加一個(gè)施工開挖工作面，從而加快施工進(jìn)度。

老虎山隧道導(dǎo)洞(救援通道)進(jìn)口位于歷下區(qū)二環(huán)東路路旁(項(xiàng)目部駐地斜對(duì)面)，交通方便，完全滿足施工車輛通行需要，且為方便施工，已封閉該路段部分車道，作為專用車道使用。該導(dǎo)洞全長270 m，與隧道右線正洞交于YK2+800處，如圖1所示。

圖1 導(dǎo)洞與正洞相對(duì)位置

2 導(dǎo)洞及正洞右線施工方案

老虎山隧道連接右線的施工導(dǎo)洞長270m(K0+000～K0+270)，以隧道右線YK2+800處為起點(diǎn)，終點(diǎn)與二環(huán)東路相交。導(dǎo)洞洞口段圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，屬于軟巖，自穩(wěn)能力差，開挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；洞身段采用全斷面法開挖，光面爆破；導(dǎo)洞與右線相交處為Ⅲ級(jí)圍巖，采用兩臺(tái)階法施工。

由于主洞右線不同區(qū)段的圍巖等級(jí)各不相同，所采用的施工工法也不相同[9-11]，圍巖等級(jí)如表1所示。

表1 老虎山隧道右線各段設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)

主洞右線進(jìn)、出口(ZK1+950～ZK2+145、YK3+730～YK3+838)小凈距Ⅴ級(jí)淺埋段穩(wěn)定性較差，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，這樣不僅能夠控制地表下沉，而且能保持掌子面的穩(wěn)定；Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)圍巖段均采用上臺(tái)階CD法；Ⅲ級(jí)圍巖區(qū)段的圍巖情況相對(duì)較好，采用的施工工法為兩臺(tái)階法[12-14]。

3 施工導(dǎo)洞的作用

3.1 加快施工進(jìn)度

老虎山隧道主洞右線進(jìn)、出口小凈距Ⅴ級(jí)淺埋段分別自2016年6月14日、2016年5月8日開始雙向掘進(jìn)，根據(jù)施工臺(tái)賬可得其平均開挖進(jìn)尺約為1.424 m·d-1。其中Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)段開挖進(jìn)尺約為2.833 m·d-1；Ⅳ級(jí)圍巖加強(qiáng)段開挖進(jìn)尺約為1.98 m·d-1，一般段約為2.40 m·d-1；Ⅲ級(jí)圍巖段開挖進(jìn)尺約為2.07 m·d-1。在隧道建設(shè)期，連接右線的導(dǎo)洞自2017年1月1日開始施工，完成導(dǎo)洞轉(zhuǎn)換段上臺(tái)階施工后，自正洞YK2+800處開始，按正常工序施工右線正洞(往大里程方向，即出口方向)，于2017年5月27日在YK3+064處完成對(duì)接，使得隧道右線雙向掘進(jìn)貫通的時(shí)間大大縮短，最終右線于2017年6月15日安全順利貫通。依據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度繪制出老虎山隧道右洞施工進(jìn)度曲線，如圖2所示。依據(jù)各級(jí)圍巖段相應(yīng)日開挖進(jìn)尺繪制老虎山隧道右線無施工導(dǎo)洞情況下的施工進(jìn)度曲線，如圖3所示。

圖2 老虎山隧道右線實(shí)際施工進(jìn)度

圖3 老虎山隧道右線無導(dǎo)洞時(shí)的施工進(jìn)度

由圖2、3可得，老虎山隧道右洞實(shí)際貫通時(shí)間為2017年6月15日，無施工導(dǎo)洞情況下預(yù)計(jì)貫通時(shí)間為2017年8月17日，導(dǎo)洞的增設(shè)使得施工工期縮短近2個(gè)月，具有重要的工程意義。

3.2 提前揭露圍巖

由于老虎山隧道采用分離式結(jié)構(gòu)，左、右線的間距在11～43 m之間，為小凈距隧道，因此左、右線隧道圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造和巖體力學(xué)特性較為接近，且相同級(jí)別圍巖條件采用的開挖工法相同。該隧道右線采用雙向掘進(jìn)，隧道右線出口(YK3+838)于2016年5月8日率先開挖，導(dǎo)洞轉(zhuǎn)正洞掌子面于2017年1月19日自交叉處YK2+800開始向大里程方向開挖，最終于2017年5月27日在YK3+064處完成對(duì)接，該區(qū)段(YK2+800～YK3+064)長為264 m，圍巖等級(jí)及施工工法如表2所示。

表2 YK2+800～YK3+064的圍巖等級(jí)及施工工法

由表2可知，實(shí)際揭露的圍巖等級(jí)分布情況與表1中設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)分布略有不同：在YK2+920～YK2+920區(qū)段，實(shí)際開挖揭露圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，而設(shè)計(jì)圍巖為Ⅲ級(jí)；在YK3+005～YK3+015區(qū)段，實(shí)際開挖揭露圍巖等級(jí)為V級(jí)，而設(shè)計(jì)圍巖為Ⅵ級(jí)。

由此可見，利用施工導(dǎo)洞在正洞右線增設(shè)施工掌子面，可根據(jù)揭露的真實(shí)圍巖狀態(tài)推測(cè)左線相應(yīng)區(qū)段的圍巖情況，相比隧道勘察設(shè)計(jì)階段獲得的圍巖信息更加可靠，可為左線相應(yīng)區(qū)段的施工工法選擇提供參考。特別是實(shí)際開挖揭露圍巖情況與隧道設(shè)計(jì)方案中存在差異的區(qū)段，能夠提前獲取圍巖等級(jí)信息可及時(shí)調(diào)整左線對(duì)應(yīng)區(qū)段的施工工法、支護(hù)方案等，保障隧道施工安全。

4 結(jié) 語

(1)老虎山隧道利用救援通道作為施工導(dǎo)洞增設(shè)一個(gè)開挖掌子面，使老虎山隧道右線的貫通提前了58 d。

(2)老虎山隧道右線施工導(dǎo)洞掌子面施工，為后續(xù)左線在相應(yīng)區(qū)段的施工提供了真實(shí)可靠的圍巖地質(zhì)信息和可以直接參考的施工方案、支護(hù)參數(shù)與支護(hù)效果，加快了左線的施工進(jìn)度。