“蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應(yīng)用

陳俊偉 謝小韜

摘 要：本文以一高速公路隧道工程為例，針對隧道穿越小型堆積體的特點，從環(huán)境保護、工期、施工工藝、質(zhì)量控制、造價等幾個方面對施工方案進行了比選研究。結(jié)果表明，以“蓋挖法”方案穿越小型堆積體能有效克服了傳統(tǒng)施工方案的不利因素，確保了洞口的長期穩(wěn)定和安全，減小了對周圍環(huán)境的破壞，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道工程;堆積體;蓋挖法;方案比選

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0123-02

1工程概況及問題提出

某高速公路分離式隧道采用雙向四車道、時速80km/h標準設(shè)計，最大開挖跨度12.46m，左右線進出口洞門均采用端墻式，右線長838m，左線長846m，整體呈南北走向，屬中隧道。最大埋深118m。隧道進口左右線高差約7m，左右洞凈距約17m，見圖1。

隧道進口段位于堆積體的下緣，與堆積體呈30°～40°斜交，自然坡度約25°～35°。堆積體主要由含礫粉質(zhì)黏土及碎石構(gòu)成，縱向約210m，寬約15m～100m，厚約4.8m～15.6m，堆積體物質(zhì)主要為：地表以下0m～8.4m為含礫粉質(zhì)粘土，5.80m～11.3m為碎石土，10.0m～13.1m為含礫粉質(zhì)粘土，13.1m～15.6m為碎石土，下伏基巖主要為前震旦系（AnZ）石英片巖，堆積體體積約6萬方。見圖2。

施工前該堆積體處于穩(wěn)定狀態(tài)，隧道直接開挖進洞將會導(dǎo)致堆積體中部形成高陡臨空面，在雨水等因素的影響作用下，巖土體抗剪強度下降，土體容重變大，導(dǎo)致下滑力增大，抗滑力減小，在施工擾動等因素作用影響下進一步發(fā)生變形破壞，從而引發(fā)滑坡，因而必須采取有效措施進行處治。

2施工方案比選

堆積體的治理常規(guī)方法是清除、抗滑樁或地表注漿進行治理，在借鑒國內(nèi)類似工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，引入蓋挖法施工進行研究分析，從環(huán)境保護、工期、施工工藝、質(zhì)量控制、造價等幾個方面進行比較[1]。

2.1堆積體清除

滑坡體主要為含礫粉質(zhì)粘土、碎石層，按不陡于1∶2.5得坡率坡率進行清除，分段設(shè)置平臺，并采用骨架護坡進行防護，清除時從上至下分級、分層施工，層厚不大于3m，每級寬度不大于8m，清除后，該段采用明挖型式通過。

堆積體清除方案安全可靠，質(zhì)量控制效果好，造價低，施工效率高，但該處鄰近村莊，環(huán)境保護要求較高，附近3km范圍內(nèi)難以找到合適棄土場，限于征地、運輸?shù)葪l件限制，該方案難以實施[2]。

2.2抗滑樁

根據(jù)堆積體剩余下滑方向及分力大小，將抗滑樁布置于左右洞之間?？够瑯恫捎秒p排樁，縱向布置范圍為50m，樁徑1.5m，樁間距2.5m，排距4m，兩排抗滑樁對齊布置，樁長14m～28m。每排抗滑樁之間采用1.5m寬，1.5m厚冠梁連接，前后冠梁之間采用連梁連接。連梁寬1.5m，厚1.5m，間距為4.0m。抗滑樁施工完畢后，隧道以暗挖型式穿越堆積體。

抗滑樁可有效抑制堆積體下滑趨勢，保證施工安全，工藝成熟，質(zhì)量控制效果較好，但其施工工期較長，造價較高。

2.3地表注漿

根據(jù)堆積體的分布情況，對進口段堆積體采用φ75袖閥管地表注漿。袖閥管注漿范圍為隧道進口縱向50m、隧道兩側(cè)10m區(qū)域內(nèi)，拱部加固深度開挖線外50cm，結(jié)構(gòu)兩側(cè)加固深度為路面標高以下1.5m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置。注漿材料采用1∶0.8～1∶1水泥漿液（水灰比），注漿壓力為0.5～2.0MPa（可根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗情況調(diào)整注漿參數(shù)），漿液擴散半徑1.0m～1.5m，漿液填充率約15%～20%[3]。

地表注漿改善軟弱地質(zhì)體的物理力學性能效果顯著，其往往與其它處治措施結(jié)合使用，但工藝要求較高，質(zhì)量控制效果較差，施工工期長，造價高。

2.4蓋挖法

結(jié)合市政工程“蓋挖法”的設(shè)計與施工原理，隧道施工中“蓋挖法”的核心思路是在隧道拱部以上設(shè)置護拱，護拱上方進行反壓回填，回填完成后再以暗挖型式通過。

施工時清除表層部分土體至護拱內(nèi)輪廓，同時分段跳槽施作耳墻，現(xiàn)場立模、綁扎鋼筋、澆筑護拱混凝土，待護拱達到100%強度后，上部施作初次回填土層。初次回填完成后施工護拱段襯砌結(jié)構(gòu)、洞門，待護拱段襯砌結(jié)構(gòu)施工完畢并達到強度要求后進行護拱頂部二次回填至原地面高程，最后再進行后續(xù)暗洞開挖施工[3]。

2.5 方案比選結(jié)果

綜合各方面比較分析，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，“蓋挖法”是本隧道的最優(yōu)選擇，見表1。

3蓋挖法方案的設(shè)計與施工

考慮現(xiàn)場實際情況，遵循少開挖、少擾動的原則，針對堆積體范圍、下滑方向等特點，右洞采用明洞接長+蓋挖法的型式通過，左洞在暗洞接長后受堆積體影響相對較小，采用暗挖型式通過，具體措施如下：

（1）由于進口地表縱坡較平緩，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，左右洞接長長度為15m，右洞25m段落采用蓋挖法施工。（2）為防止雨水下滲導(dǎo)致土體受浸泡而強度降低，地表堆積體周邊設(shè)置環(huán)向截水溝，同時在堆積體范圍內(nèi)設(shè)置縱橫向截排水溝，避免地表雨水下滲降低堆積土體的物理力學性能。（3）在少擾動、少影響洞口山體的原則下進行臨時邊仰坡開挖，同時采用網(wǎng)噴混凝土加固，噴射C25混凝土，厚度10cm，鋼筋網(wǎng)φ6，網(wǎng)格間距20cm×20cm;并采用小導(dǎo)管注漿加固，小導(dǎo)管采用φ42鋼花管，L=3.0m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置，水泥漿液水灰比為1∶1（重量比），注漿壓力1～1.5MPa。（4）采用帶耳墻的護拱結(jié)構(gòu)，護拱結(jié)構(gòu)采用60cm厚C25鋼筋混凝土，耳墻采用C35素混凝土。（5）護拱下部結(jié)構(gòu)左側(cè)邊墻采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)襯砌，初期支護厚度為30cm，鋼架采用I20a工字鋼、間距0.6m;拱部、右側(cè)邊墻、仰拱采用70cm厚C35鋼筋混凝土整體式襯砌。結(jié)構(gòu)左側(cè)采用φ50小導(dǎo)管注漿，L=3.5m，間距150cm（縱）×100cm（環(huán)）。（6）護拱達到100%強度并反壓回填后，方可進行洞口蓋挖段暗挖施工，逐榀開挖、及時施作左側(cè)初期支護鋼架，開挖達到一個臺車長度后，應(yīng)及時施做二次襯砌。蓋挖段開挖工法為CD法，施工時采用人工或機械開挖，嚴禁爆破。（7）施工工序：施作坡體截排水系統(tǒng)→施做耳墻及護拱（分段拉槽開挖）→初次回填（護拱頂2.0m）→逐步開挖并施做蓋挖段襯砌結(jié)構(gòu)→施做洞門→洞頂二次回填→施做暗洞。（8）隧道進口段穿越堆積體下緣，為確保施工安全，施工期間開展有針對性的監(jiān)控量測。進口段監(jiān)測除常規(guī)項目（洞內(nèi)外觀察、地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂）外，重點開展坡體穩(wěn)定性監(jiān)測，見圖3。

4結(jié)論與體會

“蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應(yīng)用，有效克服了傳統(tǒng)施工方案的不利因素，確保了洞口的長期穩(wěn)定和安全，減小了對周圍環(huán)境的破壞，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻

[1] 方忠強，李浩.“蓋挖工法”在茅山隧道施工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2008（3）：61-63.

[2] 周恒，陳浩，林晨.“蓋挖法”在超小凈距大跨隧道洞口滑坡中的應(yīng)用[J].公路，2013（4）：221-225.

[3] 劉傳利，沈佳佳.“蓋挖法”在重羅山隧道淺埋偏壓段的應(yīng)用[J].路基工程，2016，186（3）：186-190+196.