大跨扁平隧道施工技術

摘要：仰口隧道是青島濱海公路北段的唯一一座隧道，最大開挖跨度達16.44m，開挖高度達到11.83m，隧道結構內部凈寬14.66m，凈高7.95m，結構凈空高跨比為0.54，屬于典型的大跨度扁平隧道。針對這種大跨度扁平隧道的受力和變形特點，仰口隧道支護結構采用超前支護，再分部開挖，并及時施作初期支護，同時在施工過程中對拱頂下沉、周邊收斂等監控量測措施，保證了隧道施工的安全。

關鍵詞： 大跨度 隧道 施工技術

1.工程概況

仰口隧道是青島濱海公路北段的唯一一座隧道，位于青島嶗山區劈石口，是青島濱海公路北段的控制工程。仰口隧道設計車速80km/h，一級公路，雙向六車道，隧道左右線均為單向三車道。左線進口里程ZK57+650，出口里程ZK61+525，全長3875m；右線進口里程YK57+654，出口里程YK61+542，全長3888m。最大開挖跨度達16.44m，最大開挖高度達11.83m。仰口隧道結構內部凈寬14.66m，凈高7.95m，結構凈空高跨比為0.54，屬典型的大跨度扁平隧道。

仰口隧道圍巖大部分為Ⅱ級、Ⅲ級，洞身多為花崗巖、煌斑巖等巖脈穿插其中，受構造影響較大，貫通節理不多，場區按中-低應力考慮，采用全斷面開挖，這里不過介紹。本文主要介紹隧道進、出口段Ⅳ級、Ⅴ級圍巖段的施工。隧道北洞口圍巖為Ⅴ級（進口）處在山體與第四紀接觸帶處，位置較低，洞口之上為崩塌和坡積的塊石土，全風化煌斑巖，塊石直徑較大，松散堆積土為亞粘土，風化層較厚，厚度大于5m，不利于洞口的形成，沿口處為煌斑巖或花崗巖，基巖裸露，節理裂隙發育，對隧道穩定性影響較大。南洞口（出口）圍巖為Ⅴ級，為山前坡積地貌單位，坡洪積，沿口處覆蓋層（亞粘土、碎石層）為5～9m，下部為強風化煌斑巖、花崗巖，節理裂隙發育。

2.隧道施工

2.1隧道支護結構參數

仰口隧道進出口段圍巖為Ⅳ級和Ⅴ級圍巖。由于洞口段圍巖整體性差，裂隙發育，開挖跨度又大，達到16.44m，因而隧道開挖后穩定性差，對Ⅴ級圍巖（包括加強段）進行超前支護。Ⅴ級圍巖加強段，采用ф108×6超前大管棚和ф32超前小導管注漿加固圍巖，大管棚長25m，進出口各打一環，環向間距40cm，共53根，小導管長2.5m，環向間距40cm，每兩榀鋼拱架打設一環，共53根。Ⅴ級圍巖只采用超前小導管注漿加固圍巖，長3.0m，環向間距30cm，每兩榀打設一環。均采用錨桿、鋼拱架、鋼筋網和噴射混凝土作為初期支護，錨桿采用Φ25中空注漿錨桿，長4.0m，間距1.0×1.0m，梅花型布置，鋼拱架（I22a）Ⅴ級段間距0.75m，Ⅴ級加強段間距0.5m，鋼筋網ф6，150×150mm網格尺寸，均為雙層，噴射混凝土厚30cm。初期支護和二次襯砌之間采用400g/㎡無紡布和1.5mm厚的ECB防水板。二次襯砌厚度為60cm，采用C30鋼筋混凝土，鋼筋分別為25mm和20mm，預留變形10cm，抗滲等級S6。

Ⅳ級圍巖段不設超前支護，支護結構由錨桿、鋼筋網、鋼格柵和噴射混凝土組成，系統錨桿采用Φ25中空注漿錨桿，長3.5m，間距1.0×1.0m，梅花型布置，鋼格柵間距1.0m，鋼筋網ф6，150×150mm網格尺寸，單層，噴射混凝土厚為25cm，初期支護和二次襯砌之間采用400g/㎡無紡布和1.5mm厚的ECB防水板。二次襯砌厚50cm，采用C30鋼筋混凝土，鋼筋直徑18mm，預留變形量8cm，抗滲等級S6。

2.2隧道施工

仰口隧道共分四個標段，左右線各為兩個，開挖分別從洞口開始施工。根據圍巖工程地質特征、結構特征和完整性、圍巖開挖后的穩定性、巖體節理發育程度等，經過比選多種施工方案，確定不同圍巖級別采取不同的施工方法。Ⅴ級圍巖段（包括加強段），先對隧道拱部用超前大管棚（加強段）和超前小導管注漿進行預加固，以使拱部形成具有足夠強度和剛度的超前支護體系，保證施工安全，然后采用“眼鏡法”開挖施工，施工過程中采用光面爆破，盡量減少對圍巖的擾動，如下圖：

Ⅴ級圍巖地段隧道施工主要步驟如下：

⑴施作拱部超前大管棚（加強段）和超前小導管預注漿支護，注漿時采用水泥漿，水灰比為0.5：1.5～1：1.5，大管棚注漿初壓力0.5～1.0Mpa，終壓力2～2.5 Mpa，小導管注漿壓力0.6～1.0 Mpa；⑵開挖左、右兩側上導坑；⑶施作兩側上導坑的初期支護和臨時支護，包括施作錨桿、鋼筋網、鋼拱架、噴射混凝土，臨時支護采用I20a鋼支撐，間距和初期支護鋼支撐相同，鋼支撐用Ф22螺紋鋼連接起來增加支護的剛度，再焊接鋼筋網，最后噴射混凝土；⑷開挖兩側下導坑；⑸施作兩側下導初期支護、臨時支護，支護參數同⑶步；⑹開挖中間上部核心土；⑺施作中上部初期支護，支護參數同⑶步；⑻開挖中心下臺階；⑼施作中心底部的初期支護，支護參數同⑶步；⑽拆除臨時支護，鋪設防水層；⑾模筑二襯混凝土，施作附屬結構。在施工過程中，每個掌子面錯開10～15m，臨時支護拆除根據量測結果，每次拆除6～8m.

Ⅳ級圍巖的穩定性相對好一些，因而采用上下臺階法開挖施工，主要施工步驟如下：

⑴開挖上臺階；⑵施作上臺階拱部初期支護，包括系統錨桿、鋼格柵、鋼筋網和噴射混凝土，鋼格柵每米一榀，用Ф22螺紋鋼連接起來，其環向間距為1.0m，打Φ25中空注漿錨桿，噴射鋼筋網混凝土；⑶開挖兩側下臺階（預留核心土）；⑷施作下半斷面邊墻初期支護，支護參數同⑵步；⑸開挖預留核心土；⑹施作仰拱初期支護；⑺鋪設防水層，模筑混凝土，施作內部附屬結構。開挖過程中采用光面爆破，爆破時注意對初期支護的保護。

隧道開挖后，圍巖整體性被破壞，自身需要重新應力分布，再加上隧道本身跨度較大，因此，測量拱頂下沉直接可以反映隧道的穩定性。在隧道施工過程中對拱頂斷面下沉情況加強量測，根據測量結果指導施工，調整支護參數，以確保施工安全。

3.隧道拱頂下沉量測

拱頂下沉量測結果可以用來判斷周邊圍巖的穩定性，初期支護是否妥當及二次襯砌的施作時間等。采用精密水準儀配合鋼尺，精度0.05mm，測點用Ф22螺紋鋼焊接一三角形鐵鉤組合而成。測點安裝完后，噴射混凝土封閉巖體表面，做好測點保護。

4.結語

仰口隧道開挖跨度大，高跨比小，隧道圍巖較差，易發生塌方。在施工過程中，嚴格遵循著“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，勤量測，早封閉”的基本原則，通過采取超前大管棚和超前小導管注漿預加固，并采用系統錨桿、鋼拱架和噴射鋼筋網混凝土作為初期支護結構，眼鏡法和臺階法開挖等技術措施，并通過光面爆破，控制裝藥量等手段，加強監控量測，通過測量數據調整施工參數，指導施工，確保了隧道施工安全，為順利完工提供了強有力的技術保障。