暗洞明作法施工大坡嶺連拱隧道一側淺埋段

楊大承,熊建軍

(1.湖南省吉懷高速公路建設開發有限公司,湖南懷化 418000; 2.湖南省交通規劃勘察設計院,湖南長沙 410008)

1 工程概況

吉懷高速公路大坡嶺隧道是一座雙向四車道高速公路連拱短隧道,起訖里程為k45+615～k45+880,全長265m,隧道內設計行車速度80 km/h,建筑限界10.25m×5.0m。大坡嶺隧道位于剝蝕低山丘陵區,隧道懷化端洞口k45+830～k45+880段位于沖溝尾部,沖溝方向與隧道軸線小角度相交;沖溝中覆蓋層厚約2～6m,強風化層厚度一般2～3m。如圖1、圖2所示。

圖1 大坡嶺隧道平面圖

圖2 隧道洞口橫斷面、地質及隧道所處位置

2 上臺階暗洞明作施工淺埋側

受到地形限制,k45+830～k45+880段深埋側左洞設計為暗洞,淺埋側右洞設計為上臺階暗洞明作、下臺階暗洞暗作。上臺階暗洞明作、下臺階暗洞暗作是根據右洞種植土的分布情況,用臺階法先明挖右洞上臺階,在上臺階立模施工護拱形成拱部初期支護,再在護拱的保護下參照暗洞開挖下臺階和施工下臺階初期支護的施工方法。

在中墻施工完成后,由上到下開挖右洞上臺階,要求邊開挖邊防護,開挖至中墻頂標高。中墻頂邊坡坡率為1∶0.25,采用掛網錨噴防護,錨桿采用6 m長Ф22砂漿錨桿1m×1m間距布置,錨桿尾端與20 cm×20 cm間距Ф8鋼筋網焊接為一整體。右側邊坡坡率有1∶0.75,采用掛網錨噴防護,錨桿采用4m長Ф22砂漿錨桿1m×1m間距布置,錨桿尾端與20 cm×20 cm間距Ф8鋼筋網焊接為一整體。見圖3。

圖3 開挖右洞上臺階

上臺階開挖過程中,中墻頂圍巖右側形成臨空面,圍巖自重傳遞給中墻一個偏心受壓力,其水平方向的分力可能造成中墻傾覆。施工中,通過下臺階未開挖的圍巖、橫向支撐和中導坑初期支護提供中墻橫向支撐力,避免中墻在偏壓力作用下發生開裂、傾覆。

上臺階開挖完成后,在上臺階架立模板,預留二次襯砌位置在拱部施工40 cm厚C25護拱,護拱內參照Ⅴ級圍巖暗洞襯砌設置縱向間距80 cm的20 a工字鋼,工字鋼之間采用環向間距50 cm的Ф22鋼筋焊接成為一個整體;工字鋼上下設置雙層鋼筋網,確保工字鋼與混凝土整體受力。工字鋼左側與中墻頂中導洞初期支護鋼筋網、錨桿焊接固定,右側設置為擴大基礎,坐落在穩定的基巖上,并設置鎖腳錨桿錨固。護拱達到設計強度后,施工護拱拱肩部位漿砌片石,施工時注意左右對稱施工。見圖4。

護拱和護拱拱肩漿砌片石施工完成后,護拱及漿砌片石組合成為右洞開挖基坑的橫撐,提供中墻和中墻頂邊坡橫向支撐力,抵消部分中墻偏壓力。

圖4 施工護拱、回填

完成后的護拱就相當于暗洞臺階法施工上臺階開挖完成后的上臺階初期支護,下臺階開挖就與暗洞臺階法下臺階開挖施工一樣,預留核心土,右側邊墻稍微超前中部圍巖,一次開挖進尺控制在初期支護工字鋼縱向間距長度即80 cm,開挖后立即組織工人施工下臺階初期支護,將初期支護工字鋼與拱部護拱中工字鋼通過螺栓連接。為了便于操作,要求在護拱混凝土澆筑時,將護拱中工字鋼的基礎部位采用薄膜包裹,并預留操作空間。工字鋼架立完成后,施工工字鋼鎖腳錨桿、右側邊墻系統錨桿、鋼筋網和噴射混凝土,再開挖下一循環。

邊墻施工初期支護施工完成后,開挖中部核心土體,拆除中導坑的初期支護,然后組織仰拱開挖、施工仰拱工字鋼、仰拱,讓工字鋼與中墻組成一個閉合環整體受力,減少拱部護拱的變形;仰拱施工完成后,掛防水板、施工二次襯砌。

在二次襯砌達到設計強度后,開始左洞。由于左洞二次襯砌已經成型,為了避免左洞爆破開挖過程中破壞右洞二次襯砌,要求左洞中墻頂附近采用預裂爆破,減少爆破對右洞二次襯砌的沖擊,同時減少中墻頂附近圍巖的超挖。

左洞施工過程的同時,采用人工分層夯填的形式對右洞拱頂進行回填。為了避免拱頂回填土中積水,回填土表面采用由下向上設置30 cm粘土隔水層、10 cm砂礫透層和20 cm種植土層植草綠化。在回填土周圍設置洞頂排水溝,引排地表水;在護拱施工時,在護拱中預留泄水孔,將通過各種途徑滲入到回填土中的水引排到防水層外,通過防水層外側設置的環向排水盲溝引排到二次襯砌邊墻腳的縱向排水盲溝引排走。

3 施工過程中的監控量測

圖5 k 45+860右洞拱頂累計沉降-時間曲線

圖6 k45+860右洞護拱累計水平收斂-時間曲線

在施工過程中,對護拱的拱頂下沉和水平收斂進行了監控觀測(圖5,圖6),根據監控數量發現,從護拱施工完成到拱頂回填土施工完成的3個月時間里,護拱的拱頂沉降值累計達到5.83mm,其中2010年8月10日至20日,施工拱肩部位漿砌片石過程中,拱頂下沉最快,平均0.1mm/d,其次是10月10日至20日施工拱頂回填土的過程中,平均沉降0.07mm/d;水平收斂值累計達到4.02mm,其中8月20日至9月15日,下臺階開始開挖至仰拱施工完成前,水平收斂發展最迅速,平均收斂0.05 mm/d;拱頂沉降及水平收斂均未超過規范允許值;整個過程中護拱未出現開裂,處于安全工作狀態。

4 結論

大坡嶺隧道淺埋側成功實施了上臺階暗洞明作、下臺階暗洞暗作施工,施工過程中的拱頂沉降、水平收斂變形監控數據均滿足規范要求,為同類地形、地質條件下連拱隧道施工提供了一個種可供選擇的施工方法和可供借鑒的經驗。

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