斜交正作淺埋偏壓隧道進洞施工技術

趙春滔

（中鐵十四局集團第一工程發展有限公司，山東 日照 276826）

隨著中國經濟的快速發展，道路交通系統變得越來越復雜，公路隧道也越來越多，周圍的復雜環境常使隧道軸線和山體不能垂直通過，同時，由于洞口的地質和地形條件比較復雜，淺埋偏壓，圍巖風化嚴重、節理裂隙發育、地表水被嚴重沖刷，故隧道進洞方法的選擇非常關鍵，文章以寧績高速公路株嶺隧道右線寧國端洞口為例，詳細說明對于斜交淺埋偏壓隧道進洞方法，為類似工程提供相關經驗。

1 工程概況

揚績高速公路寧國至績溪段是安徽省高速公路網規劃“四縱八橫”中“縱一”的聯絡線，是通往安徽省長江三角洲的又一條快速通道。該公路始于寧國市東寧國家中心，連接宣城至寧宣杭高速公路寧國段，終至績溪縣，連接績溪至黃山高速公路。

株嶺隧道位于安徽省寧國市胡樂鎮，隧道全長1 545 m，為左、右分離式隧道，隧道地貌為丘陵斜坡區，從丘陵斜坡中下部穿出，自然坡度45°～55°，坡表植被發育，坡表殘坡積厚度約5～6 m，下部基巖為互層狀粉砂巖、砂礫巖。灰黃色，強風化厚度約為2～3 m，中風化巖，紫紅色、灰色，細粒結構，泥質膠結，節理裂隙較發育。

2 斜交正作洞口概述

根據寧國端洞口地形、地質條件的實際情況，最大限度地保護生態環境，護拱采用斜交正作施工。斜交正作是指成洞面開挖基本平行于洞口等高線，斜交于洞軸線，進洞開挖時利用梯形套拱的虛擬洞壁作用正交工作面開挖進洞的施工方法，斜交正作洞口模型示意圖如圖1所示。本隧道口圍巖完整性差，交叉口結構設計有效地降低了坡面傾斜高度，增加了孔洞表面孔洞的穩定性，扇形套拱的長邊用于提高孔強度，鋼拱架位于正常截面下方。斜交正作平面投影示意圖如圖2所示。

圖1 斜交正作模型示意圖

圖2 斜交正作平面投影示意圖

3 斜交正作施工方法及步驟

（1） 開挖洞口山體。根據設計圖紙施做洞頂截水溝，截水溝施做完成后對洞口進行開挖，根據設計圖紙要求，護拱基礎地基承載力需大于300 kPa。開挖成型后，對地面進行詳細測量以利于鋼支撐、導向管加工尺寸精確。

（2） 材料加工。加工護拱鋼支撐，鋼支撐材料為I18工字鋼，榀間距為75 cm，導向管為Φ127 mm鋼管。管棚為Φ108 mm熱軋無縫鋼管，管棚環向間距中至中為50 cm，導向管長度根據現場量測確定，管棚立面圖如圖3所示。

圖3 管棚立面圖

（3） 護拱基礎施做。護拱基礎為C15片石混凝土，由于此護拱為扇形護拱，護拱基礎必須自設計其實位置起澆筑至山體，澆筑時需對鋼支撐落腳點進行精確定位，根據設計圖紙管棚外插角為1～3°，本隧道口外插角按照3°設置，故護拱基礎頂面成3°階梯設置，管棚縱面圖如圖4所示。

圖4 管棚縱面圖

（4） 鋼支撐架設。鋼支撐榀間距允許誤差為±5 cm，鋼支撐之間連接需牢固。套拱長度2～10.5 m，C25混凝土厚度60 cm，斜交正作護拱過程照片如圖5所示。

圖5 斜交正作護拱過程照片

（5） 安裝護拱模板。

（6） 澆筑護拱。斜交正作成洞面實例如圖6所示。

圖6 斜交正作成洞面實例

（7） 護拱拆模鉆孔。

（8） 安裝管棚鋼管。管棚位置需準確，偶數孔采用無縫鋼管，奇數孔采用注漿花鋼管，鉆機每鉆完一孔便頂進一根長鋼管。管棚施工自下而上進行。管棚施工時，先鉆設花鋼管，注漿凝固后再鉆設無孔鋼管。水泥漿水灰比1∶1，注漿壓力為0.5～1.0 MPa。注漿壓力逐步升高，達到設計終壓并繼續注漿15 min以上。

（9） 施做偏壓擋墻。護拱澆筑完成后，待拆模后即可進行偏壓擋墻的施工，如圖7所示。

圖7 株嶺隧道右洞寧國端洞門立面圖

（10） 回填5%水泥穩定土。回填水泥穩定土分兩部分進行，先回填邊墻部位水泥穩定土，回填高度與左側山體高度一致，如圖8所示。

圖8 株嶺隧道右洞寧國端洞門平面圖

（11） 機械開挖正洞。選用破碎錘機械為主開挖主洞，按照設計圖紙進行暗洞初期支護作業，開挖方法為CD法。正洞開挖不宜過長，本隧道中隔壁支撐設置10 m后，沉降觀測穩定后，根據設計要求，對洞頂剩余部分進行5%水泥穩定土，填土高度≤3 m。

4 施工要點

（1） 斜交偏壓淺埋隧道進口段采用長管棚和10.5 m長扇形護拱，同時施做偏壓擋墻和及時完成初期支護。扇形護拱主要依靠管棚和鋼架形成的棚架體系，扇形護拱的設計是本隧道的關鍵。（2） 護拱外輪廓大于原設計10 cm以上，已確保不侵入后續初期支護。（3） 護拱基礎頂面預埋鋼板，套拱鋼支撐與預埋鋼板滿焊。（4） 套拱鋼支撐近山體端部必須打設鎖腳鋼管一處 （2根），鋼管選用Φ50 mm，打入巖體深度為3 m。（5） 套拱混凝土澆筑需對稱澆筑，確保拱腳與巖面接觸密實，澆筑后加強養生。（6） 套拱、偏壓擋墻施工結束后，按照設計要求分層回填反壓水泥穩定土。

5 結語

（1） 斜交正作洞口的應用，降低了邊、仰坡的開挖高度，它更好地解決了復雜地形周圍軟段傾斜坡度引起的孔洞穩定問題，從而更好地保護了自然洞景觀，降低了進洞施工的風險，保證了施工安全。（2） 進洞施工是隧道施工的關鍵一步，必須要重視對原狀山體詳細勘察和進洞方案的編制工作。通過隧道的成功實踐，證明了對于斜交、偏壓、淺埋隧道，洞口邊、仰坡開挖高度較高時，使用長管和加長護拱形成扇形護拱進洞的方案是可行的，甚至完全可以達到零開挖進洞，為類似工程提供相關經驗。