大跨淺埋偏壓軟弱圍巖公路隧道進(jìn)洞工藝

陳成仕

（寧德沈海復(fù)線寧連高速公路有限公司，福建 寧德 352100）

1 工程概況

油車嶺隧道位于福建省寧德市與福州市交界，是沈海復(fù)線寧德漳灣至連江浦口高速公路上的特長隧道之一。隧道左右洞平均長5740m，起訖樁號(hào)為左洞ZK28+457～ZK34+211，右洞YK28+439～YK34+165。設(shè)計(jì)行車速度100km/h，采用分離式雙洞布置，單洞三車道。開挖跨度大，開挖跨度16.7m，開挖高度12m；開挖斷面面積大，洞口段開挖斷面面積達(dá)180m2。左洞進(jìn)口為端墻式洞門，ZK28+457～461為明洞，臨時(shí)成洞面位于ZK28+461處。左洞進(jìn)口等高線與洞軸線成20。斜交，洞口段埋深2～9m，上覆層開挖后無法形成"自然拱"，屬于典型的淺埋偏壓軟弱圍巖條件。

2 地形地貌、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

隧址區(qū)屬剝蝕高丘陵、低山緩坡地形。地形呈波狀起伏，進(jìn)洞口自然山坡坡度約20～25。。地表植被發(fā)育，多為山林地。隧址場區(qū)表層為第四系素填土層；第四系殘坡積土，下伏燕山早期侵入二長花崗巖、侏羅系南園組晶屑凝灰熔巖及其風(fēng)化層。進(jìn)口段為坡積粉質(zhì)粘土，全、強(qiáng)風(fēng)化晶屑凝灰熔巖，圍巖為Ⅴ級(jí)。隧址區(qū)地下水主要為基巖裂隙水及構(gòu)造裂隙水；基巖裂隙水，水量較貧乏。左洞進(jìn)口左側(cè)為河溝，溝內(nèi)常年有水流動(dòng)，水量較大；流向與左洞中線斜交。

3 進(jìn)洞方案

ZK28+457～461為洞口明洞段，采用明挖法施工；ZK28+461～510為淺埋偏壓段，采用零開挖暗洞法施工。首先，對(duì)左洞口河溝進(jìn)行改溝，修筑洞頂截水溝，接至兩側(cè)改溝；其次，對(duì)ZK28+457～461預(yù)留核心土，拉槽開挖臨時(shí)成洞面邊仰坡及套拱基礎(chǔ)，邊仰坡防護(hù)；再次，施作斜交套拱和斜交大管棚，并反壓回填；最后，按雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖進(jìn)洞。

4 施工順序及施工工藝

4.1 改溝和天溝施工

(1)首先按照設(shè)計(jì)施工改溝，沿左側(cè)按3×5m 斷面修筑，溝坡比 1：0.5，結(jié)構(gòu)采用C15片石混凝土，厚度140cm；右洞右側(cè)的河溝方向與隧道軸線平行，修筑改溝外移也同時(shí)進(jìn)行。

(2)洞口地表地勢(shì)較平緩，又處于溝谷邊，進(jìn)洞前施作天溝，以截除地表水，以防止地表雨水流向洞口沖刷淺覆蓋層和邊仰坡。在洞口上方按設(shè)計(jì)位置順著天然地形施工天溝，截水溝兩端接到兩側(cè)改溝，截水溝斷面為 40×40cm，溝坡比 1：0.5，結(jié)構(gòu)采用M10漿砌片石，厚度30cm。

4.2 洞口開挖及防護(hù)

(1)開挖。對(duì)ZK28+457～461明洞段預(yù)留核心土開挖；對(duì)ZK28+461～471斜切延伸段上半斷面開挖至明暗分界線；拉槽開挖套拱基礎(chǔ)；臨時(shí)成洞面仰坡開挖高度在進(jìn)洞開挖界外0.8m（即套拱厚度），避免大開大挖；仰坡上方至天溝間不清表，保持天然狀態(tài),體現(xiàn)"零開挖"理念；預(yù)留核心土作為施工平臺(tái)，同時(shí)對(duì)臨時(shí)成洞面和邊仰坡具有穩(wěn)固作用。

(2)邊仰坡防護(hù)。對(duì)臨時(shí)邊仰坡進(jìn)行噴錨支護(hù)，洞身開挖輪廓范圍以外采用Φ25mm砂漿錨桿，錨桿長度6m，間距1m，梅花形布置，濕噴C20混凝土、鋼筋網(wǎng)組成，噴混凝土厚10cm，分二次噴射，首先初噴4cm，再施作錨桿，然后掛20cm×20cmΦ8mm鋼筋網(wǎng)，最后復(fù)噴6cm混凝土。

4.3 斜交套供施工

在ZK28+461～471斜切延伸段，短邊2m，長邊10，厚度80cm，沿進(jìn)洞開挖輪廓外施工C25鋼筋混凝土斜交套拱。首先澆筑C15片石混凝土套拱基礎(chǔ)，套拱拱腳深挖至巖層，并將基礎(chǔ)擴(kuò)大，套拱基底承載力大于250kpa；再架立型鋼鋼架，在導(dǎo)向墻范圍內(nèi)架設(shè)；然后安裝底模、鋼筋、Φ127mm孔口導(dǎo)向管，關(guān)內(nèi)外模板及堵頭板，并對(duì)支撐予以加固，最后澆注C25混凝土。

4.4 大管棚施工

(1)管棚參數(shù)。鋼管采用Φ108mm熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，節(jié)長4m、6m。環(huán)向間距中至中拱部為30cm，拱部以下為50cm。管棚入土平均長度30m，鋼管末端應(yīng)處在同一斷面上。鋼管外插角為軸線與襯砌外緣夾角1～3。。鋼管施工誤差徑向不大于15cm。鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，隧道縱向同一斷面處的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯(cuò)開1m。

(2)鉆孔和鋼管安裝。采用管棚鉆機(jī)鉆孔和推進(jìn)鋼管，采用C25鋼筋混凝土套拱作為導(dǎo)向墻，鋼管的偶數(shù)孔采用無縫鋼管，奇數(shù)孔采用注漿鋼花管。施工順序?yàn)樽韵露希茹@設(shè)鋼花管，注漿凝固后再鉆設(shè)無縫管。在無孔鋼管的鉆孔過程中應(yīng)檢查鋼花管的注漿質(zhì)量，當(dāng)注漿質(zhì)量達(dá)到要求時(shí)，再安裝無孔鋼管，并注漿使管周漿液飽滿；當(dāng)注漿質(zhì)量達(dá)不到要求時(shí)，則安裝鋼花管并進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

(3)注漿。注漿前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，注水泥漿液，水灰比0.5：1，添加早強(qiáng)劑；注漿壓力0.5～1.0MPa，達(dá)到終壓并繼續(xù)注漿15min以上；進(jìn)漿量一般為20～30L/min以下。

(4)施工中，管棚范圍內(nèi)的徑向錨桿的布置應(yīng)根據(jù)管棚鋼管位置進(jìn)行局部調(diào)整。

4.5 反壓回填

反壓回填采用C15片石混凝土，在大管棚施作完后，并確保套拱與成洞面連接緊密后進(jìn)行。與開挖邊坡接觸面挖成臺(tái)階，反壓回填高度與拱頂齊平，寬度大于6m；回填面須與周邊原始坡面自然過渡，回填面需進(jìn)行綠化防護(hù)。

4.6 明洞段落底

長管棚施作完后，對(duì)ZK28+457～461段明洞進(jìn)行落底，同時(shí)做好明洞明挖段下半斷面落底的臨時(shí)排水設(shè)施。

4.7 開挖進(jìn)洞

(1)主洞開挖在反壓回填后進(jìn)行，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，嚴(yán)格按步驟施工，遵守"短進(jìn)尺、弱爆破、緊支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)"原則，保證施工質(zhì)量和安全。

(2)初支參數(shù)。拱墻、仰拱工22b鋼架支撐，間距0.5m；采用Φ25mm中空錨桿，錨桿長度4m，間距1m，梅花形布置，濕噴C25混凝土、鋼筋網(wǎng)組成，噴混凝土厚32cm，分二次噴射，首先初噴5cm，再施作錨桿，然后掛20cm×20cmΦ8mm鋼筋網(wǎng)，架設(shè)工22b鋼架支撐，最后復(fù)噴到位。仰拱、二襯C30混凝土，厚度60cm，仰拱回填C15素混凝土。

(3)應(yīng)按正交開挖支護(hù)，洞口斜交段無巖土部分以鋼筋混凝土套拱作為虛擬巖壁來布設(shè)鋼支撐及噴射混凝土初支。

4.8 監(jiān)控量測(cè)

進(jìn)行了地表下沉、拱頂沉降和周邊收斂的監(jiān)控量測(cè)。從量測(cè)結(jié)果可以知道地表下沉量最大3cm，拱頂下沉最大值為2mm，周邊收斂最大值1.1mm，變形基本穩(wěn)定，施工方案基本合理，超前支護(hù)、初期支護(hù)及時(shí)有效。

結(jié)語

在諸如油車嶺三車道高速公路隧道左洞進(jìn)口大跨度淺埋偏壓軟弱圍巖等復(fù)雜條件下成洞應(yīng)結(jié)合各種方法，通過采取設(shè)置虛擬洞壁、反壓回填、大管棚注漿超前支護(hù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖等措施，采用"明洞暗進(jìn)"工法，實(shí)現(xiàn)了"零開挖"理念，保證了隧道順利安全進(jìn)洞，解決了大跨度淺埋偏壓軟弱圍巖段隧道施工難度大的難題，為類似工程提供參考。

[1]JTGF60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范.[S].

[2]JTG/TF60-2009，公路隧道施工技術(shù)細(xì)則[S].

[3]福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南北京:人民交通出版社,2010.