復雜地形條件下高速公路施工通道布置實例與探討

李世春 肖小偉 趙思黎

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

隨著我國公路交通事業的快速發展，越來越多的高速公路在高山峽谷中建設。由于受到山區地形、地貌條件的限制，施工通道往往修建難度很大甚至無法修建，且會對周邊民居、植被、水系、已有建筑等造成一定程度的破壞，施工成本高。高速公路施工時間通常緊張，在不修建施工通道的情況下無法滿足工期需要。鑒于此，必須全面掌握現場施工條件，積極開拓思路，提出具有可行性的施工通道建設方案，以達到增加施工工作面、加快施工進度的目的。本文通過復雜地形條件下的高速公路實例探討施工通道布置，為后續同類工程施工拓展思路。

一、工程概況

云南宜昭高速公路在昭通市新廠區域布置了核桃樹隧道、埡口中橋、新廠隧道、埡口大橋及孟家梁隧道，從核桃樹隧道進口至孟家梁隧道出口左線長5171.21m，右線長5156.85m，橋隧群平面布置如圖1所示。

該區域隧道巖體主要為強～中風化砂巖，夾薄層泥巖，砂巖呈中厚層狀；強風化帶巖層節理、裂隙發育，強度低，自穩能力差，受水浸潤后易加劇松散破壞；中風化帶巖層節理裂隙稍發育，結構完整，自穩能力較強，地層結合緊密，總體穩定性好，但局部遇軟弱夾層、巖性接觸帶等薄弱結構面，圍巖穩定性差。地下水主要為碎屑巖類孔隙裂隙水且主要分布于三疊系下統飛仙關組巖層中，受大氣降水補給，泥巖為相對隔水巖層，地下水力聯系差，水量小。總體來說，該區域隧道地質條件較差，地質條件復雜，大大限制了施工速度。

一方面，該區域地形較為復雜，山高坡陡，大多為V形河谷，且山坡上民房較多，不具備在工作面附近修筑臨時施工便道增加工作面的條件；另一方面，隧道地質條件復雜，采用核桃樹隧道進口和孟家梁隧道出口兩個工作面相向施工無法滿足工期要求。因此，新廠區域橋隧群成為了宜昭高速施工的控制性工程，如何通過布置施工通道增加工作面、緩解施工壓力，是項目組面臨的重大難題。

圖1 新廠區域橋隧群平面布置圖

二、施工通道布置

（一）施工通道的布置思路

經現場勘察，在核桃樹隧道中部距出口約500m處的一個深溝里山體較薄，僅約130m，且施工便道可修建到該位置，考慮在此增加施工斜井，將橋隧群長度減小約1940m，在一定程度上緩解施工壓力。

通過工期分析，增加施工斜井仍然無法滿足總體工期要求。倘若采用沿主洞設置施工導洞率先出洞方案，則具有因施工導洞斷面較小，施工速度快，洞室穩定問題不突出；因臨時支護簡單，施工難度小等優點，亦可加快施工進度。總體來說，施工導洞的方案即能保證施工進度，也能保證施工安全。因此，項目組決定沿核桃樹隧道右線主洞開挖導洞，盡快貫通至隧道出口，為新廠隧道、埡口大橋、孟家梁進口的施工提供工作面。完成核桃樹隧道左線隧道開挖支護后，項目組調整為以左線隧道為施工通道，繼續施工新廠隧道、埡口大橋、孟家梁進口，同時為核桃樹隧道右線隧道擴挖及支護提供了施工條件。施工通道布置如圖2所示。

（二）施工斜井的設計

施工斜井的設計主要考慮了施工設備的通行，以及風水電、排風系統的布置，其凈空尺寸為7m×6.5m（寬×高）。由于施工斜井處于山體邊緣，地質條件相對較差，以Ⅳ級、Ⅴ級圍巖為主，根據圍巖等級采取相適應的支護方法，初步擬定的支護參數。

1.Ⅳ級圍巖

圖2 施工通道布置示意圖

隧道開挖后圍巖整體穩定性較好，圍巖可維持相對穩定的狀態，因此采用φ25mm、L=4.5m、φ1.5m×1.5m的系統砂漿錨桿+噴射C25混凝土（厚度為10cm）相結合的方式，并靈活優化方法，例如在局部支護需求較高時輔以φ8mm φ20cm×20cm鋼筋網，實現有效的防護。

2.Ⅴ級圍巖

特殊之處在于經隧道開挖作業后該部分圍巖缺乏足夠的自穩能力，因此采取的是φ25mm、L=3.0m φ 1.25m×1.25m的系統砂漿錨桿+φ8mm φ20cm×20cm鋼筋網+噴射C25混凝土（厚度增加至15cm）的方式，形成多重防護，確保開挖期間運行安全。斜井開挖支護示意如圖3所示。

（三）施工導洞的設計

施工導洞的設計主要考慮了施工設備的通行，以及風水電、排風系統的布置，其斷面凈空尺寸為7m×6.5m（寬×高）；考慮到出口段圍巖相對較差，該部分的圍巖缺乏足夠的穩定性，為加強對洞口50m范圍內的防護，優化其開挖斷面的尺寸，調整為4.5m×5m（寬×高）。

總體來說，隧道施工現場的地質條件欠佳，為保證導洞施工及運行的安全性，宜采取可靠的臨時支護措施。若采用普通砂漿錨桿的支護方式，由于錨桿需穿過隧道設計線，在施工后存在拆除難度較大的問題，且期間會對隧道設計結構線以外的巖體產生擾動，乃至會對設計結構線外的巖體產生撕裂破壞，影響隧道周邊巖體的穩定性與完整性。為同時滿足施工安全性和拆除便捷性的雙重要求，擬采用玻璃纖維錨桿支護的方式。玻璃纖維錨桿作為一種新型材料錨桿，具有一定的脆性，與普通砂漿錨桿相比，具有受力機理好、破除簡單的優點，因此采用玻璃纖維錨桿能滿足臨時支護的需要，又便于拆除，同時也可有效保護隧道周邊巖體。結合工程施工需求及掌握的現場作業條件，根據圍巖類型提出支護參數。

圖3 施工斜井開挖支護示意圖（單位：mm）

1.Ⅳ級圍巖

φ25mm、L=3.0m φ1.5m×1.5m的系統玻璃纖維錨桿+噴射C25混凝土（厚度為10cm），根據現場施工條件動態調整支護方式，局部掛設φ8mm φ20cm×20cm鋼筋網。

2.Ⅴ級圍巖

考慮到開挖后圍巖易失穩的情況，采取多重防護措施，即φ25mm、L=3.0m φ1.5m×1.5m的系統玻璃纖維錨桿+φ8mm φ20cm×20cm鋼筋網+I18鋼拱架+噴射C25混凝土（厚度為15cm），必要時增設φ25mm、L=3.0m的超前玻璃纖維錨桿。

此外，對于圍巖節理裂隙不發育的情況，考慮到圍巖完整性較好的特點，采取的是φ25mm、L=3.0m φ 1.5m×1.5m的隨機玻璃纖維錨桿+噴射C25混凝土（厚度為10cm）的方法，并以實際情況為準，在局部地質條件欠佳時增設φ8mm φ20cm×20cm鋼筋網。

三、應用效果

工程施工采取增設施工斜井和施工導洞相結合的方法，全程安全性較好，能夠為施工創造良好的條件，其中導洞部分的施工耗時4個多月，平均每月進尺120m，相較于計劃工期提前約4個月。此外，通過導洞的應用無需修建原設計方案中的7#進場公路，一方面減少了工作量，另一方面減小了通道開挖對現場作業造成的不良影響。從效率角度看，快速導洞的應用可以省去7#進場公路的建設工作。從成本角度看，可有效減少資源投入，提高經濟效益。

玻璃纖維錨桿的受力機理良好，可發揮出支護作用，但由于該類材料具有脆性，因此施工后可快速拆除，加之系統錨桿、鋼筋網片等裝置的綜合作用，可全面確保施工及運行安全，洞身處無開裂、缺陷等質量問題，施工中導洞也能正常使用，安全、質量、效益及效率均得到保證。

四、結語

在山區復雜地形條件中建設高速公路時，現場施工條件有限、施工難度較大、工期緊、環境干擾性強、安全問題突出。為推動高速公路項目建設的高效開展，在施工前期，需做好現場勘察工作，了解地質條件，通過分析施工進度合理布置施工通道，提高物資的通達水平，以緩解工期壓力，為高速公路的施工提供基礎支持；在施工通道設計時，需考慮施工的需要及安全問題。