黃土偏壓淺埋隧道護拱暗挖法進洞施工技術

劉建梁

摘 要：為減少對自然環境的破壞，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構的破壞和損壞，最后在護拱上進行反壓土的回填，通過對該隧道洞口的設計調整，說明護拱暗挖的經濟適用和可操作性，科學的處理了施工難點，確保了邊坡的穩定及隧道安全進洞，為今后類似工程提供了一定的參考。

關鍵詞：護拱暗挖；淺埋；偏壓

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：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，設計標準為高速公路雙向四車道，設計行車速度80km/h，凈寬10.25m，凈高5m。洞口段地質情況上部為坡積碎石加黃土，下部為強中風化片巖，表層為強風化片理化安山巖，大部分基巖裸露，節理裂隙發育。原設計洞門樁號K157+700，明暗交界樁號157+695，偏壓式洞門，明洞長度5m，洞口設計28m長套拱長管棚進洞。洞口在K157+687處有一沖溝，根據實測地面線，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，故對原設計洞口段方案調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處設計全環套拱，洞口段以28m長管棚作為超前支護，明洞及洞門段左側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，極易發生邊坡滑塌，存在極大的安全隱患，且對原地貌地形破壞嚴重。

第二種方案為護拱暗挖法進洞。在正常隧道輪廓半徑外側，加設60cm鋼筋混凝土護拱，護拱一側緊貼山體，另一側坐落于原狀土，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，山體的一側的偏壓會導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，結合現場實際地形及環保要求，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，洞內襯砌（沖溝前后）采取偏壓襯砌結構，對護拱表面采用土方回填，并做骨架進行綠化。

3.1 洞門里程的調整

根據地形及地勘資料，明暗交界樁號由原設計K157 +695調整至K157+705處進洞，線路右側自洞身拱腰外露處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K157+705～K157+707設2m長全環套拱。洞口K157+705～K157+710設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。

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

護拱采用60cm厚鋼筋混凝土結構，鋼筋采用B22鋼筋網，間距20cm×20cm，護拱兩端頭做成1.2m寬擴大拱腳，拱腳處設3排鎖腳小導管，長度6m，縱向間距60cm，鎖腳小導管深入護拱內50cm。

鎖腳小導管采用外徑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。小導管注漿應做好孔口的封口處理，保證孔內漿液飽滿。

右側長護拱底部以最低點為基準，將底端部調整在一條水平面上，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，回填應分層夯實，分層厚度不大于50cm，夯實度達90%，并做方格網植草防護。

表層回填三七灰土隔水層嚴格夯實，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致的溝身開裂漏水。

3.4 沖溝處理

護拱完成后應進行沖溝鋪砌，鋪砌應注意順天然坡度，回填部分應人工做成弧形，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。

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，取消原設計洞口的大管棚，洞頂120°范圍內設有護拱的部分不設超前支護，護拱外采用雙層超前小導管超前支護。初期支護全斷面采用I22b工字鋼加固，間距60cm，鋼筋網片采用A6鋼筋網，間距20cm×20cm（雙層），噴C25早強混凝土30cm。

洞身開挖前應進行雙層小導管及注漿超前預加固施工。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預留開挖變形量。

3.6 做好監控量測

洞口段應做好地表監控量測，按照設計及規范要求進行檢測并及時整理反饋檢測成果。對左側山體沿線路走向布設兩條觀測斷面，觀測山體的位移變化。洞內每5m布設一個監控量測斷面，拱頂一個測點，拱腰2個測點，護拱拱腳位置在暗洞內每個斷面加設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，與明洞之間的間隙采用與明洞同標號的混凝土回填，洞口2m套拱完成后及時進行左右兩側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，暗洞內襯砌采取黃土偏壓襯砌結構（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 結語

護拱暗挖法在平天高速公路堡子梁2號隧道的成功應用中，通過監控量測反饋的數據分析，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生的不良后果，并能夠確保安全、快速的進洞，科學的處理了施工難點，護拱暗挖法進洞方法為在黃土地段及環境敏感區施工提供了可靠的經驗，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用[J].廣東公路交通，2003，（1）：56-58.

[2]《公路隧道設計規范》JTG D70-2004[S].