公路隧道淺埋偏壓明洞施工技術

李 平

中建三局第三建設工程有限責任公司 湖北 武漢 430074

1 工程概況

云南華麗高速公路東馬場2號隧道為分離式隧道。采用雙向4車道高速標準建造，設計時速為80 km。隧道左線ZK76＋055～ZK76＋075段長20 m區間屬淺埋偏壓式明洞。該段隧道圍巖分級為Ⅴ級，圍巖巖性為灰巖、白云質灰巖，多呈全風化角礫土狀，原巖結構比較無序，大致呈松散結構，圍巖易塌。

2 結構設計

本項目隧道左線進口端洞門形式為端墻式洞門（圖1），在隧道進口ZK76＋055～ZK76＋075段采用淺埋偏壓式（SFmb型）明洞襯砌。

圖1 淺埋偏壓式（SFmb型）明洞襯砌結構斷面示意

左線進口端邊仰坡采用長3 m、φ22 mm的砂漿錨桿，并按照1 m×1 m的間距呈梅花形布置；φ8 mm鋼筋網采用25 cm×25 cm的網格間距；C20噴射混凝土厚度為10 cm。按照規范要求，明洞段的襯砌采用C30鋼筋混凝土結構，明洞外沿采用“兩布一板”的方法鋪設防水板加土工布，徑向呈“土工布-防水板-土工布”的結構布置；偏壓擋墻要求地基的基礎承載力大于等于250 kPa并采用C20混凝土澆筑；明洞回填下部采用M7.5漿砌片石，上部采用夯填碎石土，頂部采用黏土隔水層和種植土覆蓋。偏壓明洞拱頂中心的填土高度不得大于3 m，回填土要分層、對稱夯填密實且其壓實度不得小于90%[1-2]。

3 淺埋偏壓隧道施工技術

3.1 淺埋偏壓處理措施

對于淺埋偏壓隧道洞外常見的處理措施有削坡排水法、減載反壓法、地表注漿法和支擋加固法4種。削坡排水法通過挖除偏壓側邊坡土體結合排水措施以減輕其側滑力，較為適合土質圍巖；減載反壓法通過邊坡減載和明洞反壓回填共同抵抗山體側滑，山體偏壓程度不大時首推使用；地表注漿法用于極為破碎的失穩圍巖，施工便捷，但是注漿量的預估與控制較難，處置效果有限；支擋加固法可根據坡體選擇預應力錨索、抗滑樁及抗滑擋墻等進行支擋整治，但預應力錨索和抗滑樁相對造價較高。

本工程綜合考慮洞口的石質圍巖情況及偏壓強度，經經濟效益對比分析，采用C20混凝土抗滑擋墻進行支擋加固，其工程造價最為經濟，且能有效阻止邊坡下滑、減小明洞受到的偏壓力，使結構更為穩定。

3.2 工藝流程

截水天溝→土石方開挖→邊仰坡防護→仰拱及填充→偏壓擋墻→明洞襯砌→洞門→明洞回填

3.3 施工內容

3.3.1 截水天溝施工

施作前測量人員進行放樣，確定水溝中心線位置時應保證其距邊仰坡開挖線大于5 m，清表時應保留邊仰坡開挖線與水溝間的原植被。

截水天溝采用M7.5漿砌片石砌筑，斷面尺寸為60 cm× 60 cm，壁厚30 cm，溝底縱坡不得小于0.3%。截水天溝采用坐漿法砌筑，保證砌塊的大面朝下。砌筑砂漿應隨拌隨用，嚴禁使用已經初凝的砂漿。砌筑時必須把砌縫的寬度控制在2 cm以內，上、下豎縫的錯開寬度不得小于10 cm。沉降縫用泡沫板填充，每隔8～10 m設置1道，截水天溝的強度達到設計要求后用瀝青麻絮置換沉降縫內的泡沫板，為保證沉降縫不發生水損害，瀝青麻絮必須填塞密實。砌體施工完畢后采用濕草簾覆蓋灑水養護7～14 d。

3.3.2 土石方開挖

仰坡開挖前應先完成地表排水系統安裝，開挖時采用分層開挖、由外向里、從上而下、邊開挖邊支護的方案。洞口邊仰坡開挖必須本著“平順直”的外觀原則進行放線和邊線開挖，盡量避免超挖、欠挖，表土的清除用人工配合挖機自上而下分層進行。邊仰坡土石方爆破經過設計后決定采用淺孔臺階爆破開挖法，并結合現場地形條件合理地選擇爆破最小抵抗線方向。邊仰坡開挖結束后應及時進行支擋防護。

3.3.3 邊仰坡防護

開挖完成先初噴1層厚4 cm的C20混凝土，按間距1 m× 1 m梅花形布置φ22 mm×3 m的砂漿錨桿，錨桿施工完畢之后將間距為25 cm×25 cm的φ8 mm鋼筋網與錨桿頭焊接牢固，最后復噴C20混凝土封閉，噴混凝土總厚度為10 cm。遇局部凹陷處應先用C20片石混凝土充填再掛網噴混凝土，使坡面大致平順，不積水。

3.3.4 仰拱及填充施工

施工之前先清除隧底的虛渣、浮土，再使用高壓風把隧底吹沖干凈。超挖部分禁止用原土回填，必須用同級混凝土進行回填。仰拱混凝土澆筑時應該利用自制鋼棧橋采用曲模技術整體澆筑并一次成型，不得分幅施工，填充混凝土必須在仰拱混凝土終凝后再進行澆筑。

3.3.5 偏壓擋墻施工

抗壓擋墻是本工程的重點控制性工序部分，直接關系到偏壓明洞的安全穩定性，施工過程中必須高度重視。

擋墻采用C20混凝土，基礎高度為155 cm，墻身高度為970 cm，擋墻頂寬為60 cm。施工時采用二次立模的方法并參照基礎寬度和墻身高度搭設雙排腳手架，腳手架以及模板應采用鋼管以及拉桿進行固定。擋墻混凝土在攪拌站預先生產后由罐車運至現場，為避免混凝土發生離析，采用的泵車應進行分層澆筑且單層層高不得大于2 m。施工中在縱向每隔2 m及時預埋DN100 mm的PVC-U泄水管。當偏壓擋墻強度達到設計強度的75%時即可拆除擋墻模板，并及時覆蓋草袋進行灑水養生，養護的時間不得少于7 d。

3.3.6 明洞襯砌

明洞襯砌采用全斷面液壓臺車整體模筑鋼筋混凝土進行施工，為保證襯砌具有足夠的強度，施工中宜采用C30防水鋼筋混凝土；環向主筋、縱向鋼筋和連接鋼筋分別采用φ22 mm、φ16 mm和φ8 mm鋼筋。二次襯砌的拆模工作必須等拱圈混凝土強度達到設計強度的70%以后才能進行，拆除模板之后應及時用砂漿找平拱圈的背部并鋪設土工織物和防水板，為保證土工織物和防水板粘貼緊密并正常發揮其作用，要注意錯縫搭接，搭接長度按照規范要求不得小于10 cm，此外土工布和防水板還應該向隧道內拱背延伸一定長度，一般不得小于50 cm。

3.3.7 洞門施工

洞門采用泵送C20混凝土進行澆筑，混凝土預先在攪拌站生產，之后由罐車運輸至施工場地，泵送入模后使用插入式搗固器進行振搗。每次澆筑層高為2 m，模板縫應“橫平豎直”。洞門上方預留銘牌的規格為7 m×1 m，刻字材料采用黑色大理石貼面，銘牌字體采用“行楷描金”（字體大小為80 cm×80 cm）。

3.3.8 明洞回填

明洞外部防水層施工完畢且混凝土強度達到設計強度之后方能進行明洞的回填操作。回填側墻時應嚴格按照明洞兩側對稱施工的方法進行回填，并采用與墻身同等級的混凝土進行澆筑[3-4]。

拱上回填采用粒徑不超過10 cm的碎石土進行人工夯填，分層夯填時單層厚度不得大于30 cm，碎石土壓實度不得小于90%，此外還應該控制回填土面高差在50 cm以內。當回填碎石土高度與拱頂平齊之后繼續人工夯填至拱頂上方1 m的位置，再使用機械回填至設計高度。

拱下回填使用的材料為M7.5漿砌片石，施工方法是擠漿法，施工時需要分層、分段進行。為了控制施工質量，應該合理選取分段的位置，一般讓其與沉降縫或伸縮縫重合。明洞下部施作完畢后應及時進行覆蓋灑水養生。

3.3.9 監控量測

監控量測是隧道新奧法施工的重要環節，通過對地表觀測點沉降量及沉降速率的觀察（圖2），可判斷分析隧道洞口圍巖的穩定性，保證施工安全。

地表下沉監測采用高精度DS05（帶測微器）水準儀，精度為0.1 mm，測點設于邊坡坡形坡度變化及埋深相差懸殊處。在隧道開挖前開始，到明洞襯砌施工完畢且下沉基本停止時為止，量測頻率為每測點不少于27次。本隧道工程在施工過程中遵循“短進尺、弱爆破、勤量測、及時支護”的新奧法施工原則，施工防護措施到位，地表下沉速率基本穩定[5-6]。

圖2 東馬場2號隧道左線地表沉降曲線及速率示意

4 結語

通過云南華麗高速公路東馬場2號隧道的工程實例，對淺埋偏壓明洞施工技術進行了深入研究。在保證工程安全質量的前提條件下，合理組織施工順序、完善工程管理體系能明顯提高項目團隊的施工效率，節約工期及施工成本，可為今后同類型項目施工提供經驗借鑒。