高速公路橋隧連接工程中隧道洞門施工技術

楊 斌

(中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230023)

0 引言

近年來，國家大開發，尤其是對西部資源的開發，因此就需要大量地修建高速公路，方便運輸與交流。而這些地區大多地勢比較崎嶇，高速公路的橋梁與隧道的連接工程技術就非常重要，關系到整個高速公路的建成。但是，目前在我國的高速公路技術規范中還沒有對橋隧連接工程進行明確和專門性的規定，橋隧連接技術在行業中還屬于開放性的課題，沒有達成統一的規范。因此，對高速公路橋隧連接工程的技術研究具有重大意義。橋隧連接工程中包括橋臺的施工技術以及隧道洞門的施工技術等。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鍵技術。

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，巖石質地不同，其自承力也不同。所以在建隧道洞門的時候，要對隧道洞口進行準確的選址。工程技術人員要先對當地的地勢等方面進行實地的勘察、設計與探究，仔細分析，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，該橋的位置在當地二級構造單元——山西臺隆與華北斷坳的分界線上。該地勢是緩傾狀單斜構造，巖層連續，附近沒有發生過山體斷裂、滑動或錯落等變形或破壞現象，因此是屬于山體比較穩定的區域。但是，這里的巖石主要是強風化的石英砂巖，這種巖石具有裂隙巖體變形破壞等特點，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候，就要針對巖塊的問題進行重點的技術研究。

2 隧道洞口淺埋段的關鍵技術

隧道洞口淺埋段是整個隧道洞口施工的基礎，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定。后進洞要施作超前支護，可不用機器開采，用人工挖掘，這樣可以防止機械對整個山體的破壞，防止山體倒塌。另外，做好防護措施，在施工過程中要綜合采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網、格柵鋼架等各種支護的形式，襯砌方法是先墻后拱。

因為隧道淺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，比較容易產生變形。因此，如果得不到恰當的控制，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到地表，導致整個隧道塌陷。所以，隧道洞口淺埋段在開挖的時候要著重控制圍巖變形，可以使用剛度較大以及強度較高的初期支護，來控制巖土的變形，避免土體結構遭到破壞。

圍巖變形的預防辦法是及時進行二次襯砌的澆筑，不要等到變形量已達到了允許變形量的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要點是正臺階法開挖以及從下到上施工。另外，在進行初期支護之后，襯砌斷面在設計時可以再加一個250 mm厚的混凝土作為支護，這樣就可以使支護的及時性和剛度得到保證，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。其施工的技術流程是:

1)把地表的雜草鏟除，清理地面，然后進行噴錨支護，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的小導管，導管之間的平衡間距是40 cm，環向間距是30 cm，每縱向3 m為一環，最后在鋼管的鉆孔上用注漿的形式固結圍巖，在噴錨支護完成之后再開挖進洞;

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

3)當六個循環完成之后施作套拱，套拱就是剛度比較大的混凝土支護。開挖斷面至少要預加大0.26 cm，這樣混凝土支護才不會進入襯砌斷面;

4)在開挖下部的時候，圍巖的暴露面不可過大，否則會導致坍塌，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置混凝土支護、錨噴支護和格柵鋼架，支護的參數和拱部是一樣的，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。在襯砌環形成之后，拱部開挖才可進行。整個施工流程:開挖→坡面清理→初噴混凝土→掛鋼筋網→復噴混凝土→施作錨桿、注漿→噴混凝土至設計厚度。

3 隧道洞口偏壓段的關鍵技術

隧道洞口的偏壓段是指隧道中承受力不對稱的一段隧道。之所以會產生不對稱，一般是因為地形本身而造成的，洞頂的覆蓋層薄，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，隧道偏壓也可以因為地質及塌方等原因造成。

總而言之，隧道拱肩的外側中的圍巖覆蓋厚度不夠，遠遠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，造成了兩個非堆成的滑動面，形成隧道偏壓，在開挖的時候容易導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，要提前做好支護以及施作襯砌，使其形成環，來抵抗靠山側的巨大圍巖壓力。如果情況允許，還可以在靠河的一側加設輔助措施，例如增加錨桿擋墻護坡、鋼筋混凝土設施等，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鍵技術

山體中的巖堆一般都是巖石在長期的風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。這些堆屑物結構松散，不穩定，“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，當隧道洞口修建過程中遇到巖堆時，要特別地加強支護，還要對地表水進行攔截，把巖堆中含有的地下水排除，然后再用混凝土支護來對抗強大的側壓力。如我國西南地區，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，建立鋼筋網混凝土支護，鋼筋網的尺寸大約是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，環間距30 cm，縱間距4 m的φ42小導管進行注漿以作超前支護，小導管的外插角是10°和3°，這兩種外插角小導管相互間隔，其次，在洞口40 m～90 m的范圍內，隧道的拱部同樣要用φ42小導管注漿，不過要求不同，這種小導管長5 m，環向間隔是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，拱部在開挖進尺80 cm后，要及時設置格柵和錨網噴，并加設混凝土支護，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;

5)及時施作仰拱，形成一個全環封閉的結構，以穩定整個隧道洞口。

5 結語

高速公路橋隧連接工程是一個非常復雜的施工過程，尤其是隧道洞口的施工技術，是橋隧連接工程的關鍵部分，也是難點。每一個山體的地形、地質都不同，而且非常復雜，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范。因此，施工技術人員在進行橋隧洞口施工之前，先要實地勘察，形成團隊研究和分析，因地制宜，采用不同的施工技術。

高速公路橋隧連接工程對我國的經濟大發展，東西部平衡有重要作用，優秀的橋隧技術人才要努力做好研究，為我國經濟發展做出貢獻。

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