湿陷性黄土隧道施工工法转换

刘纪伟

（中建桥梁有限公司　重庆　402260）

1　工程概况

函谷关隧道是三门峡市G310国道南移重点控制性工程，属于湿陷性黄土隧道。左线起止桩号ZK119+996～ZK121+950，全长1954m，右线起止桩号YK119+996～YK121+984，全长1988m。隧道共设置车行横通道2处、人行横通道3处，隧道左线设置为R=3200m的圆曲线小里程至大里程线为4.394%的上坡，长度44m，后为2.46%的下坡，长度1910m。隧道右线设置为R=3000m的圆曲线小里程至大里程线为4.394%的上坡，长度44m，后为2.46%的下坡，长度1944m。隧道最大埋深107m，最浅埋深18m。该隧道地处三门峡灵宝市，为我国湿陷性黄土分布最广泛的区域，且湿陷性较高，湿陷深度最深可达地表下约40m，由此而引起的隧道地基加固和雨后沉降量加大的问题，隧道地基加固成熟技术受隧道洞内空间限界难以使用。

2　CRD法向台阶法工法转换

2.1　CRD法施工

总体开挖方法为：开挖左侧上导坑I部→开挖左侧下导坑II部→开挖左侧下导坑III部→开挖右侧上导坑IV部→开挖右侧下导坑V部→开挖仰拱土体VI部→仰拱施工与回填→防水施作及二衬整体模筑。

（1）首先开挖I部，开挖断面尺寸高约6.2m，宽约6.3m，采用人工配合0.28m3的小型挖掘机开挖，每次循环进尺2榀钢架。在距II部掌子面2.5m、距中隔壁2.5m预留2m×0.5m（2榀工字钢间距）的卸渣孔，卸渣孔纵向间距5m。洞渣通过卸渣孔漏至II部，将小型自卸车停在漏渣孔下面，直接装渣[1]。

（2）待I部导坑开挖5m后停止开挖。下部挖掘机开始开挖II部（高、宽约3m），每次进尺2～3榀钢架，最长≤2m。待II部掘进3m后停止开挖，转入III部开挖，III部开挖方法同II部。

（3）初次开挖时，当III部掘进5m后，上洞挖掘机通过横通道进入IV部，开始IV部开挖，开挖方法同I部。进洞后，III和IV平行开挖，距离保持在5～7m。

（4）待IV部开挖结束后，下部小挖机由III部通过下部横通道转入V部开挖（此时IV部挖掘完成，挖掘机并已转入I部施工），V部掌子面距IV部5m时停止开挖，每次进尺1榀钢架。

（5）待V完成7m后及时跟进仰拱VI部开挖，接长中隔壁②④。

（6）施做仰拱初支⑩，拆除临时支撑并施做仰拱，仰拱栈桥每次行走8～10m，如此循环直至结束。如图1所示为CRD法开挖施工工序横断面示意图。

2.2　工法具体转换

（1）首先将CRD法开挖的两个上导坑洞室跟进齐平，这样方便环形开挖预留核心土法的I部开挖，即完成上导坑2个洞室向1个洞室开挖的工法转变；CRD法开挖的下导坑洞室及时跟进，距上导坑洞室7～10m处采用挂网喷射混凝土封闭掌子面。

（2）提前做好超前支护：大管棚设计长度为30m，利用大管棚超前支护进行工法转换，在超前大管棚段落施工完后即采用超前小导管支护[2]。

（3）正式按环形开挖预留核心土法施工。第一步是上台阶开挖。弧形开挖拱部，预留核心土。核心土顶部距拱顶1.6～1.8m，两侧距边墙3.0m，核心土顶部留有3.0～4.0m长的平台。根据地质情况每一次掘进1～2榀钢架间距，最长需≤2榀钢架间距。开挖、修整至设计轮廓后立即初喷3～5cm混凝土，及时铺设钢筋网、架设钢架，在钢架拱脚以上50cm处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角45°打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架采用U形钢筋牢固焊接。

图1　CRD法开挖施工工序横断面示意图

（4）第二步是中台阶开挖。应先开挖边墙一侧，再开挖边墙的另一侧，并错开2.0～3.0m的距离，避免上台阶的初期支护在同一位置同时悬空。每侧每次开挖长度为1～2榀钢架间距，最长需≤3榀钢架间距。开挖、修整至设计轮廓后立即初喷3～5cm混凝土，及时铺设钢筋网、架设钢架，在钢架墙腰以上50cm处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角45°打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架采用U形钢筋牢固焊接，锚、喷至设计厚度。

（5）第三步开挖上断面核心土。

（6）第四、五步采用跳槽开挖，先跳槽开挖左侧下导坑并及时支护，在开挖右侧下导坑并及时支护。左右侧初期支护交错落低，避免上半断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长度≤3m。

（7）根据监控量测数据，在围岩收敛稳定后逐步拆除CRD法施工的临时钢支撑，施工仰拱初支，使其初支及早封闭成环。

（8）进行地基处理，设计上采用水泥挤密桩。

（9）进行仰拱及仰拱填充施工。

（10）采用二衬台车浇筑混凝土，浇筑过程采用分仓入模，逐窗振捣，确保二衬施工质量。

3　监控量测

黄土隧道浅埋地段一般会产生较大的地表沉降，地基为砂质黄土，偏压段更为明显。为了评判隧道围岩的稳定性和支护效果，地表沉降量测尤为重要。地表沉降量测在隧道未开挖前应进行观测，从而获得开挖全过程的沉降值，洞内位移量测仅能获得位移的一部分，开挖前至观测之间所发生的洞内位移是无法取得的。函谷关隧道出口在YK121+975段布设洞口地表沉降观测点，布设示意图见图2。

4　结束语

综上所述，进行工法转换后，隧道由CRD法改为环形开挖预留核心土法，不仅扩大了作业空间，还加快了施工进度，根据现场施工情况，CRD法开挖1.2m/d，改为台阶法后2.4m/d，比施工计划提前5个月隧道贯通。根据以上监控量测数据看，围岩变形稳定，无异常变形情况，说明工法转换满足施工需要，转换合理。

图2　布设示意图

[1]张晓军.浅埋偏压湿陷性黄土隧道开挖支护施工[J].公路交通科技（应用技术版），2017（09）：247～248.

[2]冯振宁.湿陷性黄土隧道施工大变形及其控制技术研究[J].铁道建筑技术，2017（07）：10～13.