蓋挖法施工在黃土隧道施工中的應用

郭香紅

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西太原 030006)

1 工程概況

賀家坪2號隧道設計為連拱單向行車隧道，全長195 m，起點洞口里程樁號為K63+940，終點里程樁號為K64+135，屬短隧道，圍巖級別為Ⅴ級。公路等級為高速公路，設計行車速度80 km/h，設計荷載為公路—Ⅰ級［2］。

2 工程地質

圖1 蓋挖法襯砌結構設計圖

圖2 蓋挖段套拱鋼拱架設計圖

隧址區范圍內出露地由老到新為第三系上新統靜樂組(Nj2)，巖性主要為粉質粘土，褐紅色，可塑～硬塑，土質較均勻，局部含鈣質結核，工程性質相對較差。第四季上更新統馬蘭組(Qm3)地層，巖性主要為粉土，褐黃色，含少量鈣質結核，土質均勻，大孔發育，具有Ⅱ級自重濕陷，工程性質相對較差。

3 施工情況

主洞出口段表層為坡積土，土質為粉土，結構松散，滲透性，地基土質含水量大，造成地基濕軟，該段洞頂埋深平均5 m～9 m，屬淺埋隧道。施工單位采用單側壁導坑法開挖出口段左洞，側導洞開挖1.5 m后套拱和洞身接合處出現約2 cm寬的環向裂縫，拱頂處原地面出現多道橫向裂縫，寬0.5 cm～1 cm。洞身基底濕軟，含水量大，開挖過程中機械擾動，造成“彈簧土”現象，從而影響拱架的穩定。為確保隧道進洞安全，將隧道出口段25 m的暗洞開挖變更為蓋挖施工，樁號為K64+100～K64+125。對主洞基底可采用一定的換填處理，確保地基承載力達到要求。

4 工程設計

4.1 襯砌結構設計

針對該地形，地質做了專門的蓋挖法設計圖(如圖1所示)。

4.2 蓋挖段套拱鋼拱架設計

蓋挖段套拱鋼拱架設計圖見圖2。

4.3 蓋挖段鋼拱架設計

確保洞身穩定。初期支護鋼拱架設計圖如圖3所示。

圖3 蓋挖段鋼拱架設計圖

4.4 蓋挖段開挖方法設計

蓋挖段開挖方法設計圖見圖4，圖5。

4.5 蓋挖段回填設計

套拱回填應兩側均勻對稱回填;碎石土回填時應分層夯實以保證回填的密實性;拱頂碎石土回填完畢后，在其上設置不少于100 cm的粘土隔水層;蓋挖法中隔墻頂部兩端及套拱基礎頂部設置φ10 cm半邊打孔縱向排水管，排水管一半埋置于混凝土中，套拱頂部回填圖如圖6所示。

圖4 蓋挖段圍巖施工方案設計圖

圖5 Ⅴ級圍巖地段施工工序平面示意圖

圖6 蓋挖套拱洞頂回填圖

5 施工注意事項

1)蓋挖施工時，開挖過程中要確保邊、仰坡的穩定，確保蓋挖套拱的基礎地基穩定。

2)主洞開挖采用預留核心土臺階法開挖，開挖步序參考《蓋挖段隧道施工步序方案圖》進行，施工中可根據量測反饋結果調整開挖方式、施工步序與支護參數，確保施工安全。

3)洞身開挖后及時進行鋼拱架、錨桿、噴射混凝土鋼筋網聯合的初期支護限制圍巖的變形［1］。

4)對主洞濕軟地基進行換填時，須密切注意初期支護及套拱的穩定性，要注意鋼拱架落空對隧道支護穩定性的影響，并及時支墊。施工時應根據拱頂的下沉情況預留足夠的變形量。

5)蓋挖套拱強度達到95%以上，方可進行套拱頂部回填，碎石土壓實度需達到96%以上。

6)左右洞開挖方法應該是先行洞完成初支和二襯后再進行另一個洞開挖和支護，施工期間應隨時觀測洞頂變形和下沉情況及時調整支護參數。

7)施工過程中，蓋挖段開挖和蓋拱澆筑時要采取措施確保中隔墻的穩定。

6 結語

本文針對賀家坪2號隧道特殊的地形、地質，以及套拱出現推移現象和洞頂地表出現裂縫的情況，采取了蓋挖法通過黃土雙連拱隧道的設計方案，根據合理的開挖方法及支護參數順利通過了病害段落，同時通過加密埋設拱頂下沉和周邊位移收斂的監控量測點，獲得了準確的監控量測數據，發現拱頂沉降和水平收斂趨于穩定，說明該處理方法達到了預期的效果，為黃土雙連拱隧道設計、施工積累了寶貴的經驗。

［1］孫 鈞.地下工程設計理論與實踐［M］.上海:上?？茖W技術出版社，1996.

［2］JTG D70-2004，公路隧道設計規范［S］.

［3］王成祥.淺談黃土隧道的施工控制措施［J］.山西建筑，2011，37(1):178-179.