山嶺隧道半明半暗法進洞洞口工程施工技術

吳俊

（南京中交城市開發有限公司，南京211100）

1 工程概況

1.1 基本情況

夏家塢隧道位于開化縣華埠鎮，臨近馬 尪溪，隧道為四車道分離式雙洞隧道，隧道凈寬10.25m，行車凈高5m，左洞長952m，右洞長828m。本隧道是351 國道開化段公路工程沿線梁板架設通道關鍵控制工程之一。

1.2 工程特點和難點

隧道左洞進洞口ZK98+865～ZK98+975，ZK99+045～ZK99+075 為淺埋偏壓，且局部露出，為半明半暗段，此段偏壓墻基礎開挖位置較深且護拱基礎坐落位置需開挖確定為基巖后方可施作，隧道圍巖巖性以砂巖為主，節理裂隙較發育且破碎，圍巖級別以V 級為主，圍巖自穩性較差，給施工造成了較大的施工安全質量風險隱患。

施工難點在于隧道左側偏壓嚴重且屬于淺埋段，山體巖層走向與水平面大致成30°～45°角，如開挖掘進工藝不當極易導致因圍巖變形過大甚至山體滑坡，進而影響施工質量安全且耽誤工期；隧道半明半暗段位置斷面如圖1 所示。

圖1 半明半暗（SMC）斷面圖

2 半明半暗段結構受力特征簡易分析

根據夏家塢隧道半明半暗處橫斷面明暗交接位置及其承受山體荷載特征可將此隧道半明半暗段受力特征描述為“受推型”。如圖2 所示。

由圖2 分析可知，此隧道明暗交接點處在暗洞側拱圈30°～45°附近，故隧道結構直接承載范圍較小，基本為拱腰位置以下部位；又因此段結構近乎豎直狀，作用在結構上豎向荷載很小，所以作用在拱墻的水平荷載為該處主要控制荷載[1]，故半明半暗段的洞外半明洞工程施工質量控制為此段隧道施工安全保證的關鍵所在。洞外明洞結構主要由外側明洞部分初期支護、護拱和偏壓擋墻3 部分共同組成。

圖2 半明半暗“受推型”及受力示意圖

3 半明半暗段洞外明洞部分施工質量控制

3.1 主要施工流程

施工流程：山體邊坡開挖及支護→外側偏壓擋墻下部澆筑→洞外明洞部分的初期支護→洞外明洞部分護拱澆筑→外側偏壓擋墻上部澆筑→洞內暗挖及支護→仰拱填充澆筑→防排水、二襯施工→洞頂反壓回填綠化處理。

3.2 邊坡開挖支護施工質量控制

邊坡開挖支護施工質量控制措施包括：

1）結合實際需求對邊坡盡量少開挖，臨時邊坡開挖總高度控制在15m 以內，且上邊坡開挖做到圓順，靠山側明洞初支及護拱端部開挖盡量保證縱向呈直線走向，開挖平整，以利于結構支撐受力；邊仰坡從上而下做到分層開挖，分層高度控制在2～3m，開挖呈臺階狀以利于洞外明洞部分工程施工。

2）盡量由人工配合機械進行開挖，如遇大塊巖體或大孤石時，應采用局部微震爆破以減小過度開挖對山體圍巖穩定的擾動。

3）洞頂邊坡開挖后應及時進行錨噴邊坡防護，當明洞護拱部分總長偏短且護拱腳部位于隧道中線靠山體外側時，錨桿防護尤其重要，施工中應根據山體圍巖實際情況適當加長錨桿長度，該隧道邊坡防護中采用3.5m 長φ25mm 中空注漿錨桿，呈梅花形120cm×120cm 布置，也可將錨桿防護范圍擴大至山坡口外側原地表，以增強半明半暗段山體邊坡整體穩定性。

3.3 反壓擋墻施工質量控制

根據上述受力特征分析，因該隧道半明半暗段拱墻處水平荷載為主要控制荷載，而偏壓擋墻又作為明洞初期支護和護拱的結構基礎，承受該段整體結構大部分的偏壓力，故擋墻施工質量顯得尤為重要。

1）擋墻基礎埋深和擋墻斷面結構尺寸必須嚴格滿足設計要求。

2）擋墻采用C20 片石混凝土，嚴格控制片石數量及大小，避免出現空洞，基礎接觸面可增設連接錨固筋，以增強擋墻抗傾能力；擋墻分層澆筑，護拱上部擋墻做到與護拱分開澆筑，分層面可均勻預埋錨固筋，鑿毛到位，減小施工縫不利影響，增強擋墻整體性。

3）擋墻與護拱端部接觸面（即擋墻分層澆筑面）做成倒角面，做到與護拱型鋼底板相貼合，可加設底板錨固筋，以利于護拱型鋼的支撐受力。

4）在擋墻下部澆筑前應預埋初期支護鋼拱架，鎖腳錨桿以及預留護拱基礎，待擋墻澆筑完成后應在擋墻外側及時進行渣土回填，以平衡后續側壓力。

3.4 明洞部分初期支護及護拱施工質量控制

明洞部分初期支護及護拱施工質量控制包括：

1）待擋墻中下部段澆筑完成后及時進行明洞部分的初支及護拱施工，洞身半明段采取渣土回填并密實，采用18 號工字鋼@50cm 形式布設初支拱架, 鋼拱架間通過環向間距0.8mφ22mm 鋼筋連接以使鋼拱排架連成整體結構；擋墻側初支鋼拱架預先與擋墻下部結構一起澆筑，并由預埋鎖腳錨桿對鋼拱架腳部進行鎖緊固定。斷面圖如圖3 所示。

圖3 明洞部分初期支護施工

2）因山體明暗交接面（即拱架山體側支撐面）縱向位置可能不同，故各部位的鋼架長度務必做到現場實地丈量，再根據實際丈量情況進行鋼拱架對應的加工和編號，做到鋼拱架底板能與山體支撐面緊貼，以利于初支鋼拱架系統的支撐受力；明洞部分土石料補填密實后再進行初支鋼拱架架設，在與縱向連接筋交接處垂直支護面方向再焊接φ22mm 鋼筋，鋼筋長度保證能夠與護拱型鋼相連接，以使初支鋼拱架能與后續護拱鋼拱架整體栓接牢固，最后立模噴射混凝土，從而完成明洞初支。

3）在初期支護噴射混凝土強度達到設計強度70%以上后再進行護拱施工，該隧道護拱為1m 厚帶型鋼的混凝土結構，混凝土內預埋18 號工字鋼鋼拱架，鋼拱架布設與初支鋼拱架布設保持對應一致，通過預設垂直支護面連接筋將兩層鋼拱架相連接并焊接牢固，使之成防護整體[1]。

4）護拱一側支撐置于偏壓擋墻內，另一側支撐位于山體開挖巖體面上。護拱與山體交接處，該隧道鋼拱架腳部與巖面采用2 根長4.0m 的φ42mm 注漿錨桿進行鎖緊固定，錨桿露頭50cm，深入護拱內,以確保護拱澆筑后與巖面整體連接；護拱端部做成厚1m、寬2m 的大拱腳塊，以增強拱腳的受力支撐，護拱上下邊緣分別布設φ6mm 鋼筋網（15cm×15cm），最后關模澆筑護拱混凝土，護拱完成后再將偏壓擋墻上部澆筑完成。護拱內部鋼拱架施工圖如圖4 所示。

5）待擋墻及護拱混凝土澆筑完成后，及時進行灑水養護。養護完成后對洞頂先期進行薄層外側向斜坡土石料回填，做好覆蓋及排水措施，防止雨天雨水積存在洞頂帶來不利影響。洞外工程完成后，即進行洞內施工，洞內施工完成后，最后對洞頂進行整體土石反壓回填以及50cm 厚黏土夯實封層，并對表面實施景觀綠化，以有利于平衡推力及后期防排水效果。

4 結語

通過本隧道半明半暗段洞外明洞結構施工及暗洞掘進順利完成的實踐表明，對于隧道斜交、偏壓、淺埋半明半暗段，上述偏壓擋墻、明洞初支和明洞護拱防護結構施工質量要點的控制保證了此半明半暗段施工工藝的可行性，能有效地平衡推力，降低了大開挖對山體圍巖的擾動，避免了對山體大開挖將引起的一系列不利影響，也很好地解決了因斜交偏壓地形帶來的施工難點，保證了該隧洞后續的暗洞施工質量安全。