既有隧道緊急停車帶擴挖施工技術研究

竇曉曦

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

隨著交通經濟的發展，近年來高速公路車流量明顯增大，部分建設時間較早交通網絡其較低的設計標準已無法滿足通行需求。結合新建高速的成本及山嶺重丘區新建高速選線困難等因素，高速公路改擴建項目也陸續展開建設。改擴建高速線路為減少對既有高速通行的影響，一般多采用擴挖既有隧道的設計，這樣便于線路設計，降低工程造價，結合交通保通措施可減小對通行的影響。既有隧道擴挖施工技術較為復雜，其方案的可行性與施工能力水平直接關系著隧道的安全，因此必須對相關方案進行仔細研究，保證其襯砌結構、行車限界等滿足有關要求，同時也必須要確保在整個施工過程中既有隧道的安全。在汕梅高速公路改擴建既有蓮花山隧道改建施工中，由于既有隧道由雙洞雙向四車道調整為雙洞同向四車道，需在原有隧道襯砌結構基礎上增設緊急停車帶，并增設車行橫洞，施工技術難度和安全風險進一步的提升。為此項目部對既有隧道擴挖緊急停車帶施工方案進行認真編排，同時對施工工序進行合理規劃。通過一系列舉措，不但減少了對既有隧道的干擾，確保了襯砌結構的安全，各項參數均滿足有關要求。通過現場實際應用，既有隧道擴挖緊急停車帶施工相關技術在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

汕梅高速公路改擴建道路等級為高速公路，設計行車速度100km/h，雙向八車道，既有蓮花山隧道長2902m，隧道建筑限界凈寬9.75m，凈高5.0m，共設置3 處緊急停車帶及車行橫洞。本項目承建的蓮花山隧道改建為既有隧道維持設計速度80km/h 原技術標準繼續使用。既有隧道的改建設計是在遵循原技術標準、維持既有隧道內輪廓及主體結構不變前提下，僅對主要病害進行處治、襯砌結構加固、增設橫洞、附屬工程改造等。根據既有隧道長度，并結合防災救援要求，確定對既有蓮花山隧道的緊急停車帶進行擴挖改造。增設的隧道緊急停車帶建筑限界，綜合考慮與既有隧道主洞斷面、行車道及檢修道順接，以及現行規范的要求，確定增設緊急停車帶建筑限界凈寬13.5m，凈高5.0m。（圖1）

圖1 改建隧道緊急停車帶內輪廓示意圖

圖2 既有主洞擴挖為緊急停車帶施工方案示意圖

圖3 緊急停車帶擴挖施工方案示意圖（單側擴挖）

圖4 緊急停車帶擴挖施工方案示意圖（一側擴挖一側回填）

2 既有隧道緊急停車帶擴挖改造

根據本項目總體改擴建方案，蓮花山隧道作為下行線使用，左線維持既有行車方向，右線需調整行車方向。對于行車方向調整的右線隧道，應結合現行隧道設計規范要求的緊急停車帶的長度及寬度，并考慮既有隧道主洞的內輪廓，增設緊急停車帶。同時，綜合考慮運營期需求、隧址區圍巖地質情況及隧道防災救援總體方案，針對既有隧道左洞不滿足現狀規范要求的緊急停車帶也進行擴挖改建。

由于既有車行橫洞與主洞呈60 度夾角布置，右洞調整行車方向后，車輛不能通過既有車行橫洞轉向進入左洞。確定將既有車行橫洞改造為人行橫洞使用，并按現行規范的要求增設車行橫洞，增設的車行橫洞位于緊急停車帶中間位置，并與緊急停車帶垂直布設。參考類似工程經驗，結合增建緊急停車帶的結構跨度，同時考慮改擴建隧道的特點，根據增設緊急停車帶均位于II 級圍巖段的實際情況，確定增設緊急停車帶襯砌結構參數如表1 所示。

表1 改建隧道擴挖緊急停車帶段襯砌結構參數表

3 主要施工工藝

既有隧道緊急停車帶擴挖改建分為既有主洞擴挖為新的緊急停車帶和既有緊急停車帶擴挖為新的緊急停車帶兩種型式，其中既有緊急停車帶擴挖為新緊急停車帶，根據擴挖位置不同又分為單側擴挖和一側擴挖另一側回填兩種情況，相應的擴挖改造方案如下。

3.1 既有主洞擴挖為新的緊急停車帶（單側擴挖）

相同行車方向既有主洞擴挖為緊急停車帶時，需將既有主洞隧道向外側單側擴挖3.18m，達到單洞三車道的隧道跨度。具體施工方案如下：

①在擴挖為緊急停車帶的既有隧道主洞下部回填沙袋；

②從既有隧道拱頂開始分段向邊墻自上而下分塊逐層拆除上臺階既有隧道二襯結構，并按增建緊急停車帶內輪廓進行擴挖；

③施作上臺階初期支護（安裝錨桿、掛鋼筋網、噴混凝土）；

④拆除既有隧道下臺階右側邊墻襯砌，開挖下臺階右側圍巖，施工下臺階右側初期支護；

⑤拆除既有隧道下臺階左側拱部襯砌，開挖下臺階左側圍巖，施工下臺階左側初期支護；

⑥拆除既有路面及管溝，鋪設環向盲溝及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

3.2 既有緊急停車帶擴挖為緊急停車帶（單側擴挖）

相同行車方向既有緊急停車帶擴挖為現行規范下的緊急停車帶時，需將既有緊急停車帶向外側擴挖0.7m，屬于單側擴挖，具體施工方案如下：

①在擴挖為緊急停車帶的既有緊急停車帶下部回填沙袋（視具體情況，可取消）；

②從既有隧道拱頂開始分段向邊墻自上而下分塊逐層拆除上臺階既有隧道二襯結構，并按增建緊急停車帶內輪廓進行擴挖；

③施作上臺階初期支護（安裝錨桿、掛鋼筋網、噴混凝土）；

④拆除既有隧道下臺階右側邊墻襯砌，開挖下臺階右側圍巖，施工下臺階右側初期支護；

⑤拆除既有隧道下臺階左側拱部襯砌，開挖下臺階左側未按，施工下臺階左側初期支護；

⑥拆除既有路面及管溝，鋪設環向盲溝及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

3.3 既有緊急停車帶擴挖為緊急停車帶（一側擴挖一側回填）

相反行車方向既有的緊急停車帶擴挖為現行規范下的緊急停車帶時，需將右側停車帶進行回填，并左側擴挖新的停車帶。該擴挖形式中，左側擴挖的寬度約為3.18m，右側回填的寬度約為1.81m，由于既有緊急停車帶為單洞三車道結構跨度，同時需向外側圍巖擴挖3.18m，隧道擴挖擾動的范圍較大，圍巖應力重分布的范圍大，為確保施工及運營安全，確定采用以下施工工序。

①在既有緊急停車帶右側（既有緊急停車帶需要回填的區域）邊墻和拱部打設系統錨桿，用墊板固定在既有襯砌上，其中墊板外端部預留出50cm 長。

②破除并開挖右側既有隧道路面至改建緊急停車帶電纜溝、水溝位置，同時將右側既有襯砌外縱向排水管內水引排至改建緊急停車帶側向排水管，保持右側既有襯砌排水路徑暢通。

③施作右側初支I12 工字鋼架，頂部頂固在既有襯砌結構，頂、底部均采用鎖腳錨桿固定；并設置斜撐I16 工字鋼頂住初支鋼架頂部與初支鋼架用鋼板連接，底部固定在既有路面上，并用鎖腳錨桿固定，I16 工字鋼縱向間距60cm。

④在既有緊急停車帶下部回填沙袋至拱墻位置，同時右側初支外側采用C30 混凝土回填至起拱線位置。

⑤自上而下分塊逐層拆除既有緊急停車帶上臺階左側既有隧道二襯結構，并按增設緊急停車帶隧道輪廓進行擴挖，并施作初期支護。

⑥拆除下臺階左側既有襯砌，并擴挖圍巖，施作下臺階左側初期支護。

⑦回填右側初支外側右側上臺階C30 混凝土。

⑧增設緊急停車帶初期支護和C30 混凝土回填達到設計強度后，拆除一模二襯長度范圍內的沙袋和二襯斜撐。

⑨鋪設改建緊急停車帶環向盲管及防水板，整體澆注拱墻二次襯砌。

4 隧道監控量測

既有隧道結構改造過程中，一方面需注意拆除擴挖的施工安全，另外需加強對相鄰段落既有襯砌結構及近接構筑物的安全防護。針對既有隧道主體結構改造，均需編制專項監控量測方案，并有對應的施工專項緊急預案。

①既有隧道觀測及襯砌裂縫監測：既有隧道主體結構改造施工前應對該段落及臨近段落的襯砌裂縫進行標記，并選擇代表性裂縫進行監測。

②既有隧道振動速度監測：在既有隧道主體結構及圍巖開挖過程中，應對該段落的振動速度及其頻率進行量測，可縱向每3m 布設一個測量斷面，并對改段落前后各10m 范圍進行監測。必要時，根據監測情況加密測量斷面。

③沉降變形及收斂：緊急停車帶擴挖過程中，應對施做的初期支護及臨時支護的沉降變形及收斂進行監測，掌握緊急停車帶擴挖過程中結構受力狀態，必要時調整襯砌支護參數。沉降變化速率應控制在1mm/d，累計變化值控制在10mm 以內。若有異常變形，則須迅速采取有效措施，調整施工方法。

另外，施工過程中應加強結構病害狀況觀察，應做好寬度、長度、日期等現場標注。每天及時整理量測數據資料，如發現隧道存在位移變化、裂縫展開、錯臺嚴重等現象，應立即停止施工，并報告相關單位，研究合理的處治方案。

5 結束語

通過既有隧道擴挖緊急停車帶施工方案進行認真編排，同時對施工工序進行合理規劃，減少了對既有隧道的干擾，有效確保了襯砌結構的安全。經現場實際應用，該既有隧道擴挖緊急停車帶相關技術在施工中取得很好的效果，也為后續類似施工提供了借鑒和參考。