高陡坡山區橋接隧進洞施工技術研究

劉寶祥

（中交一公局海威工程建設有限公司，北京 101119）

目前國內淺埋軟弱破碎圍巖隧道進洞施工有一定的成功經驗，但是面對山區高陡坡橋接隧無施工作業平臺等復雜的地形情況，國內隧道施工中還未找到相關成熟案例。隨著國家對高速公路工程建設投入的深入和我國公路建設技術力量的不斷提高，山區隧道施工越來越多，面對復雜多變的進洞條件，保證隧道進洞的安全和整體施工進度，此類技術研究應用是目前急需研究的領域方向。本文通過茶葉山隧道橋接隧進洞施工技術總結，為今后類似工程提供可行性方案，可在類似工程建設中廣泛推廣應用。

1 工程概況

茶葉山隧道與接老屯大橋有很短的路基相接，相接段路基長5 米，隧道為分離式，隧道縱坡-2.6%；老屯大橋橋臺為重力式U 型橋臺，基礎為樁基礎（6 根樁）。隧道洞口位于半山腰上，洞口與洞口坡底平臺高差約70 米，自然邊坡約為60 度。著作權歸作者所有。采用一級公路標準，雙向4 車道，瀝青混凝土路面。建成后將提升道路通行效率，加快同城化發展，緩解高速擁堵、陡坡長、隧道多緊問題，方便沿線群眾出行，有效降低群眾出行成本，推進一體化發展和合作示范區建設，為經濟高質量發展打通動脈，見圖1。

圖1 橋接隧平面位置示意圖

2 隧道進洞施工流程（圖2）

圖2 隧道橋接隧進洞施工工藝流程

3 隧道進洞施工原則與措施

3.1 邊仰坡支護原則與措施

洞口施工是保證能否盡早進洞,確保施工安全的關鍵環節,應抓早抓好,確保全面展開施工，應采用錨噴支護，同時做好截水、排水措施。

3.2 超前支護原則與措施

為了保證隧道進洞的安全和洞口淺埋段的施工安全，隧道進口設計了2 米長的套拱及φ 89× 8mm 的鋼管作為超前支護，套拱采用Ⅰ20a 工字鋼及C25 混凝土，混凝土厚50cm，φ 89×8mm 的鋼管單根長20m，鋼管間的環向間距為40cm，一個套拱計33 根。

3.3 洞口開挖原則與措施

洞口開挖應減少對巖體、土體的擾動，嚴禁采用鉆爆法開挖，而應該采用人工或機械方法開挖或弱爆破開挖，確保最大限度的降低為洞口圍巖的擾動，邊坡和仰坡上可能滑塌的表土、灌木以及浮石、危石要清楚或加固，破面凹凸不平應予以整修平順。

4 橋接隧進洞施工要點

4.1 便道選線

進洞便道選線研究, 這是橋接隧進洞施工的重點和難點，決定著隧道進洞施工的關鍵成敗。選線過程中, 要結合現場地形，同時考慮便道長度、寬度、縱坡、曲率半徑，確定選線的最佳線路。本項目采用無人飛機結合奧維地圖進行選線，總結出以下經驗：

（1）考慮便道機械運輸，山區便道最大縱坡不宜超高16%。

（2）山區便道曲率半徑不宜小于15m。

（3）在挖填平衡的基礎上，山區便道多考慮挖方，少填方。

4.2 便道比選

4.2.1 首先確定便道線形，其次對便道選線長度、縱坡、曲線半徑、地質條件、安全風險系數等進行比選分析，最后確定最佳便道。

4.2.2 便道參數，見表1。

表1

4.2.3 優缺點對比，見表2。

表2

通過上述便道參數和優缺點對比，得出結論：便道1 縱坡18.7%較大，且地勘資料顯示為堆積體，易垮塌，安全風險高，故選擇便道2 進行施工。

4.3 便道施工

便道起點原地面與隧道洞口設計高程高差70 米，洞口下方山體傾角約60 度，采取環形盤山修建便道，便道長度1110 米，便道最大縱坡10.5%，最小縱坡3.34%，最小曲線半徑20 米，便道寬度為4.5m，錯車道設在視野良好地段，間距不大于200m，錯車道寬度不小于6.5m，有效長度不小于20m；便道基層：15cm厚級配碎石，便道面層：20cm 厚C20 混凝土。

4.4 進洞方案選擇

由于本標段隧道多，工期緊、任務重，優先選擇施工隧道，然后進行橋臺施工。考慮到縮短工期，選擇雙洞進度，山體陡峭，適當削除洞頂山體邊坡將暗洞改明洞構建施工平臺，外側修建擋土墻增大施工平臺作業面，滿足左右雙洞進洞條件。

4.5 建立隧道洞口施工平臺

4.5.1 清楚洞口邊坡不穩定的土石及有滑落危險的石塊，有凹凸不平處應修整平整，洞口邊仰坡按1：0.25 進行削除，將暗洞改為明洞進行施工，增大施工平臺。

4.5.2 在隧道施工平臺外側增設擋墻施工措施，擋墻坐落于隧道洞口山體半坡平臺基巖上，進一步增大施工平臺，且保證隧道洞口行使車輛產生主動土壓力造成洞口平臺開裂滑移，在擋墻施工過程中要增設擋墻抗滑設置。

4.6 洞口邊仰坡處置要點

4.6.1 洞口將暗洞改明洞邊仰坡削坡處理時，要充分考慮盡可能少擾動山體，可根據實際情況采取人工削坡，且要選擇合理坡比進行放坡。

4.6.2 洞口邊仰坡采用噴射混凝土封閉坡面，打設錨桿，增設主被動防護網代替傳統錨管注漿噴射混凝土防護形式。

4.6.3 洞頂截水溝設置考充分結合地形選擇合理排水順接方式，確保水流能有迅速有效的排出施工區域。

4.7 隧道洞口擋墻施工

擋墻基礎坐落于隧道洞口山體半坡平臺基巖上，（基底承載力不小于250Kpa）,擋墻頂寬充當隧道洞口施工平臺。考慮擋墻在施工過程中受山體主動土壓力較大，在平臺基巖上水平方向和豎直方向打設?25 中空注漿鋼花管，錨桿插入基巖保證巖體為一整體，錨桿外露長度100cm，確保錨桿順利插入至擋墻中，將山體與擋墻連接成一整體，保證整體穩定。同時由于山體存在滲水點，擋墻泄水孔按2 米間距，梅花樁布置，確保擋墻滲水暢通，見圖3。

圖3 擋墻設計圖、剖面圖（泄水孔）

5 橋接隧施工暗洞改明洞存在問題和建議

5.1 隧道洞口邊仰坡削除，暗洞改明洞時，盡可能少擾動山體，且過程中禁止爆破施工。

5.2 洞口設置擋墻增大施工平臺時，確保擋墻坐落于穩固基巖上，且要考慮擋墻在施工過程中受山體主動土壓力情況，適當補打中空注漿鋼花管，同時要做好擋墻排水措施。

6 經濟效益分析

6.1 單端右幅進洞300 米后滿足雙洞同時進尺條件，按V級圍巖進行考慮，每天考慮2 個循環，每循環2 榀共1.2 米，每天進尺2.4m，單洞掘進300 米需工期125 天。

6.2 考慮左右幅都滿足進洞條件，按V 級圍巖進行考慮，每天單洞進尺2.4 米，合計雙洞每天進尺4.8 米，掘進300 米需要工期63 天。考慮前期增設施工平臺，削除邊仰坡暗洞變明洞需時間7 天，修建15 米高、20 米長擋墻900m3進行計算，每天施工約90m3，需10 天，合計總天數為63+7+10=80 天。

6.3 綜上所述削除邊仰坡及洞口修筑擋墻增大施工平臺使雙洞具備施工條件比單端右幅進洞節約45 天（由于單端進洞造成的人員窩工等，不予考慮）。

7 社會效益

通過對茶葉山隧道進洞的技術研究，解決山區隧道進洞難的問題，降低隧道進洞安全風險，大大節約時間及施工成本。安全、便捷、舒適的公路交通是社會經濟得以迅速發展的基礎保障和動力。茶葉山隧道的建設對完善當地區域社會的影響起到的作用十分巨大，帶動沿線的經濟增長，提升居民出行質量。

8 結論

本文通過對茶葉山隧道進洞的技術研究，通過前期便道選線、便道比選、進洞方案的選擇、洞口邊仰坡處置、洞口平臺建立等措施一步步實現山區高陡坡隧道橋接隧無施工作業平臺的進洞施工，解決山區隧道進洞難的問題，總結出能夠達到設計要求的合理的施工工藝，為后續的隧道施工提供借鑒和參考。