高速公路浅埋偏压连拱隧道洞口段施工技术

胡兴福

1 工程概况

洪家坞隧道位于赣、皖、浙国道主干线景婺黄(常)高速公路白沙关(浙赣界)—婺源C4合同段，横跨江西省德兴—婺源县界。隧道进口里程为K16+630，暗洞口里程K16+760，出口里程K17+378，全长748 m，其中明洞150 m，暗洞598 m，内轮廓线由单心圆及中墙直线组成，半径为5.56 m。

隧道进口穿越剥蚀～侵蚀性丘陵中，微地貌以低丘间夹“V”字形冲沟为特征，呈左高右低之势，偏压严重，长约15 m，右线偏压段洞顶覆盖淤泥厚2 m～4 m。洞口段强风化状板岩，节理发育，破碎，质软强度低，属Ⅴ级。淤泥层主要由分布右线覆盖层至右侧拱脚处，厚约3 m～6 m。地下水主要为基岩裂隙水和地表渗水。

2 主要施工技术方案的选择

1)洞口浅埋偏压段边坡加固。右线15 m长浅埋偏压段边坡，用φ 108×8 mm管桩注浆加固抗滑，防止左侧山体侧向变形滑坡倾覆，其余边仰坡采用锚喷支护加固。2)右线浅埋偏压段洞身上断面开挖支护。右线浅埋偏压段，由于覆盖淤泥质黏土，拱脚以上不宜成洞部位，采取明挖暗做法施工，即浅埋覆盖淤泥层尽可能一次挖去，及时完成支护，然后拱部施工反压套拱，回填缺口，稳定边坡，再按照暗挖法进行下断面施工。3)主洞洞身开挖支护。为保证施工工序有效衔接，保证安全施工，摒弃原设计“双侧壁—中洞的三导洞先墙后拱法”施工方法，结合实际情况，决定采用“中导洞先施工，左右单洞正台阶先拱后墙法”进行施工。

3 施工方法及关键技术

3.1 中导洞施工

中导洞在完成洞口仰坡加固后先行施工。开挖尺寸为6.32 m×5.89 m，支护后的净空能满足ZL50装载机出碴。中导洞采用台阶法，人工开挖，开挖长度0.8 m～1.0 m，台阶长度3 m～5 m。

中导洞支护主要以柔性为主，中隔墙混凝土浇筑采用大块模板一次成型。主洞开挖和衬砌时必须采取有效措施，保护好中隔墙，减少对中隔墙的振动，一侧开挖施工前，须在另一侧对中隔墙进行支撑加固，确保中隔墙不承受单向侧压力。

3.2 洞口浅埋偏压段边坡的加固

1)浅埋偏压山体地表边坡加固。浅埋偏压山坡必须进行抗滑加固，加固范围为反压套拱顶以上约10 m～15 m，主要参数如下:抗滑钢管桩采用φ 108×8 mm无缝热轧钢花管，加固平均长度约5 m～8 m，桩头嵌入基岩约0.2 m～0.5 m，间距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，内注20号水泥—水玻璃浆液双液注浆，初始压力为1.0 MPa～1.5 MPa，终压 2.5 MPa。施工时，先清理坡面，注浆前，喷射5 cm～8 cm厚C20混凝土封闭。

2)其余坡面洞口边、仰坡加固。隧道中导洞施工前，洞口左侧边坡高度较高，最高约25 m，原设计采用4 m砂浆锚杆，间距1.2 m×1.2 m，梅花形布置，20 cm×20 cm φ 6钢筋网，10 cm 厚C20喷射混凝土。边坡采取自上而下台阶式开挖支护，坡度为1∶1。在边坡范围设置间距为2 m×2 m的泄水孔，呈梅花形布置。

3.3 右线主洞K16+760～K16+775上断面施工方法

3.3.1 暗洞明做开挖与支护

1)清除淤泥和基坑支护。开挖前，严格测量出开挖线，保证右侧基地开挖边线挖至基岩，沿基岩向右外侧开挖宽度不超过2.0 m，坡度 1∶0.5，及时施作锚喷支护，在坡脚底设护脚墙，平衡右侧开挖边坡压力，稳定边坡。2)反压套拱施工。上断面开挖至拱脚，按照原设计进行拱架施工(纵向间距0.5 m每榀)，20a工字钢拱架外侧铺设一层φ 28的连接钢筋，环向间距1.0 m，安装时预留沉降量不少于10 cm。钢架右侧拱架落在基岩上，另一端焊接钢板与坡面岩体密贴牢固，并用锚杆φ 22锚固于岩面。拱架内侧铺设一层φ6钢筋网(20 cm×20 cm)，再吊挂木模，然后喷射C25混凝土，强度达到70%以上，进行反压套拱的施工。

3.3.2 管棚施工

左线主洞采用40 m管棚进行超前支护，导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为0.6 m×0.6 m，导向墙内设 2榀Ⅰ20a钢架，钢架外缘设127 mm×5 mm的导向管，钢管与钢架焊接。导向墙设置在沿开挖轮廓线以外120°拱部范围。

3.3.3 偏压明挖段回填

明挖基坑在套拱混凝土强度达到70%左右分层进行，采用M7.5浆砌片石回填，回填高度至拱顶以上约1.0 m，表层回填黏土1.5 m～2.0 m，采用小型机具，分层夯实，植草绿化恢复地貌。

4 主洞洞身开挖及初期支护

4.1 主洞开挖方法及施工步骤

主洞采用“中导洞先施工，左右单洞正台阶先拱后墙法”进行施工，先开挖软质岩后开挖硬质岩，即先开挖右线后开挖左线的顺序施工。土质部分用人工风镐开挖，石质地段采用光面爆破。左右线施工掌子面间距为20 m～30 m，正台阶上、下断面间隔距离约15 m。主洞采用正台阶法施工，环行开挖并保留核心土，每次进尺0.6 m～0.8 m。主要施工工序如图1所示。施工工序为:1→2→3右→4右→5右→6右→3左→4左→5左→6左。

4.2 初期支护主要支护参数

1)钢架。采用Ⅰ20a弯制而成，接头形式为垫板加高强螺栓连接，间距0.5 m一榀施工。在上下台阶拱脚部位分别设置4根L=4 m，φ 22 mm砂浆锚杆作为锁脚锚杆。钢架间采用φ 22钢筋连接，间距1.0 m。2)系统锚杆。L=4 m，φ 32×3.5 mm注浆小导管，间距环向0.6 m×0.6 m，梅花形布置，锚杆尾部与钢架连接。3)喷射混凝土。厚度 25 cm，标号C25，湿喷法施工。4)钢筋网格间距20 cm×20 cm，φ 6双层钢筋网焊于钢架上。

4.3 二次衬砌

洞口仰拱和二次衬砌要尽早施工，形成封闭。施工时，先完成右线仰拱二次衬砌，采用9 m长的全液压衬砌台车进行施工，拱墙一次浇筑成型;仰拱及填充超前二次衬砌不小于30 m。

5 监控量测

通过监控量测，能及时调整施工工序，修正支护参数，是指导施工、确保安全的重要手段。洞口量测主要项目:地质及支护状况观察，拱顶下沉量测，周边收敛量测，地表沉降观测等。量测频率见表1。

表1 量测频率

6 结语

洪家坞隧道进口洞口段埋深浅、偏压严重、地质复杂，通过采取针对性施工措施:偏压体加固、清除了顶部易坍塌淤泥层暗洞明挖、施作反压套拱和加强监控量测等方法，及时回填明挖缺口，改善了中隔墙受力状况，实现了隧道安全快速施工。

[1] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社，2003.

[2] JTJ 042-94，公路隧道施工技术规范[S].

[3] 荆志先.墩山双连拱隧道综合施工技术[J].山西建筑，2008，34(28):345-346.