談半明半暗隧道進洞施工技術

汪蘭芳 汪貽謀

(1.中交第二公路工程局有限公司，陜西西安 710075;2.中交二公局第四工程有限公司，河南洛陽 471013)

1 概述

隨著我國公路建設高速發展，山區公路隧道越來越多，且很多隧道洞口處的地質、地形條件較差，埋深較淺，圍巖風化嚴重、節理裂隙發育、地表水流沖刷嚴重，圍巖承載能力差［1］。故隧道洞口的設計與施工非常關鍵，直接關系到隧道的安全進洞及今后的運營安全，尤其在不良地質地段隧道洞口的設計更需要得到充分重視［2］。因此在設計與施工時，需特別注意隧道洞口段的特殊性。

近年來，工程建設對環保和生態保護提出了越來越高的要求，如何在工程建設中最大限度的保留原有的植被，成為工程施工關注的一個焦點［3］。此外，當隧道洞口位于地形嚴重偏壓地段時，為貫徹“‘零’開挖”理念，并確保施工安全，避免洞口“大挖大刷”形成高邊坡、仰坡，常采用“半明半暗”的進洞方法［4］。該施工方法不僅減少了對洞口植被的破壞，對隧址區自然環境也起到了很好的保護作用，是對建設生態性、環保性工程指導理念的有效運用。然而，半明半暗洞口段地質條件復雜，影響因素較多，荷載多變，而且其本身結構復雜，設計施工難度很大，主要體現在:

1)半明半暗段圍巖節理、裂隙發育，巖體破碎，穩定性差，大多處于偏壓位置;

2)當受到施工擾動或雨水影響后，圍巖的物理力學性質易發生較大變化;

3)半明半暗法施工工序多，結構受力復雜。在施工過程中，稍有不慎，易產生大變形，嚴重時甚至出現裂縫。

因此加強施工監控成為保證這些特殊隧道結構安全施工的重要手段。

2 工程概況

十白高速SHTJ-5標堵河隧道全長808 m，左線出口洞口，地質條件差，巖體極其破碎，巖體中摻雜著黃土，進洞困難，圍巖等級均為Ⅴ級。洞口地形起伏較大，隧道軸線經過地段地面高程約200 m～348 m。山體植被繁茂，洞口總體覆蓋層較薄，實測結果顯示，洞口段13 m為半明半暗形式，隧道呈偏壓結構。

3 偏壓隧道施工研究分析過程

堵河隧道進口緊鄰堵河，洞口位于山體的半山腰，距地面約60 m，無法正常進洞施工，而且山勢陡峭，洞口無法展開施工，而出口洞口較低，修便道易到達洞口，因此，經過研究決定從出口單端掘進。

堵河隧道左線出口洞口，位于V形沖溝的上方，地形坡度為45°，溝底距洞口高差為14 m，洞口段圍巖呈松散塊石狀，中間夾著黃土，厚度約為7 m，遇水成泥。山體植被繁茂，洞口總體覆蓋層較薄，隧道埋深淺且偏壓嚴重。在開挖邊仰坡時會引起洞口左側土體的滑動或坍塌，尤其是在暗洞施工時左側土體還可能會產生下沉或使隧道產生冒頂，對隧道的施工極不安全，工期得不到保障。

原設計出口里程為ZK22+541，右側成洞面里程ZK22+531，左側成洞面里程ZK22+539，洞口采用半明半暗施工，隧道偏壓非常嚴重，左側臨時開挖面設計為1∶1的坡率，經過測量發現，左側邊仰坡開挖高度較高，達到32 m，無法保證邊仰坡的穩定性和進洞的安全性，同時開挖難度極大;通過業主、設計及監理單位多次到現場會勘，最后把隧道出口里程向外延伸6 m，確定在ZK22+547，左側成洞面里程定在ZK22+545，邊仰坡開挖高度降至20 m左右，提高了邊仰坡的穩定性，保證了施工的安全，降低了一定施工難度。偏壓隧道施工以新奧法為原理，堅持管超前、短開挖、弱爆破、早封閉、強支護、勤量測的原則。

4 施工方案

洞口施工好壞直接決定著隧道是否能夠順利進洞，因此對偏壓隧道洞口施工做好策劃工作，十白項目偏壓隧道洞口施工方案為:優先做好洞頂截水溝施工，布設地表沉降觀測點，然后開挖邊仰坡，開挖時必須避開雨天，逐級開挖后立即施作錨桿、掛設鋼筋網、噴射混凝土支護，開挖至洞頂時在洞口的左側采取打小導管進行注漿加固處理，進行洞口偏壓擋墻的施工，然后開始套拱和管棚的施作。在偏壓擋墻混凝土強度達到設計強度的80%以上后，開始進行反壓回填，以上工作完成后方可進行暗洞的開挖和支護。要加密監控量測點，觀測洞口上方沉降指導施工，確保施工的安全。

總體施工工序安排:原地面復測→截水溝施工→邊仰坡測量放樣→邊仰坡開挖→小導管加固注漿處理→偏壓擋墻施工→套拱施工→管棚施工→反壓回填→洞身開挖、支護。

4.1 洞頂截水溝施工

隧道洞口開挖前，在洞口開挖邊坡線5 m以外施作截水溝，截水溝通向路基邊溝，以防雨季山坡匯積水沖洗已開挖的坡面，保證流水暢通，見圖1。截水溝截面凈寬600 mm×高600 mm;壁厚300 mm;用M7.5號漿砌片石砌筑。截水溝采用爆破和人工開挖相結合。

4.2 邊仰坡開挖、支護

邊仰坡防護采用錨噴支護，洞口邊坡采用從上至下，分層開挖，開挖采用挖掘機配合人工自上而下逐段進行開挖，人工刷坡，分層高度2 m～3 m，每開挖完一層后就及時進行邊仰坡的支護，初噴4 cm的C20噴射混凝土，再打入φ22砂漿錨桿并注漿，錨桿間距1 m×1 m，呈梅花形布置，長4 m，然后掛設鋼筋網，鋼筋網采用φ6的圓鋼，網片間距25 cm×25 cm，最后復噴至10 cm，如圖2，圖3所示。

圖1 洞頂截水溝施工

圖2 隧道邊坡開挖

4.3 偏壓擋墻施工

偏壓擋墻為C25素混凝土，基礎寬5 m，高度100 cm，擋墻總高度11.7 m，背墻采用1∶0.25的坡率。偏壓擋墻基礎開挖時，應采用人工開挖，以保證不破壞巖石的完整性。基礎的底層基礎開挖時不能欠挖，基坑開挖至設計基底高程后，要求檢驗墻底地基承載力達到350 kPa，立即澆筑基礎混凝土(如果地基承載力達不到要求，應加寬加深基礎)。在基礎混凝土達到設計強度75%后進行墻身模板的安裝，考慮到施工的方便性和支撐的穩定性，基礎采用一次成型的方式，并且在四周預留接槎鋼筋，接槎鋼筋采用φ22螺紋鋼，長60 cm，間距40 cm，外露30 cm。偏壓擋墻墻身采用分層施工的方式，每層施工高度約為3 m，每層間預留接槎鋼筋。每層施工時需要在上一層混凝土達到設計強度的75%后方可進行模板的安裝，見圖4。

圖3 隧道仰坡開挖

圖4 偏壓擋墻墻身施工工藝

混凝土采用集中拌合，罐車運輸，混凝土在拌合站拌和好后用罐車運送至工地，然后采用混凝土輸送泵泵送入模，分層澆筑，分層厚度控制在30 cm～45 cm，振搗采用插入式振動器，振搗時嚴禁碰撞模板防止跑模。在混凝土澆筑完成并且初凝后，灑水養護保證混凝土表面經常處于濕潤狀態。夏季溫度高時，采用覆蓋土工布灑水養護法養護。

4.4 套拱及管棚施工

由于隧道處于偏壓且洞口半明半暗，洞口土質松散，施工難度較大，為確保順利進洞，項目將套拱管棚分成兩部分施工，即在不同部位施工套拱管棚，偏壓擋墻施工完成后，先施工洞口套拱，然后施工明暗交接處套拱，套拱施工完成后進行管棚施工，見圖5，圖 6。

圖5 洞口左側套拱管棚施工

圖6 洞口右側套拱管棚施工

4.5 洞頂回填土

堵河隧道出口左線洞口樁號為ZK18+547，明暗交接處為ZK22+545和ZK22+535，在進洞時須先把洞口 ZK22+535～ZK22+545處回填起來，靠回填土、碎石與邊坡相適應的側向土壓力來抵住洞頂左側土體的滑動，使洞口處的暗洞開挖保持穩定。

1)材料要求:回填土質必須是滲水性好的砂性土質。

2)施工工藝:基底清理→拱背回填→拱頂回填→鋪防滲層。

3)施工技術要求:洞頂拱背回填應對稱分層夯實，每層厚度不得大于0.3 m，其兩側回填土高差不得大于0.5 m，回填至拱頂齊平后，應立即分層滿鋪填筑至要求高度，夯實度不小于90%，達到設計高度后，回填層表面應施作50 cm厚粘土隔水層，隔水層應與邊仰坡搭接良好，封閉緊密，并有1∶5的橫向排水，防止地表水下滲影響回填體的穩定。

5 結語

本文對淺埋偏壓隧道洞口的施工技術方案進行初步探索，主要闡述了半明半暗隧道洞頂截水溝，邊仰坡開挖、支護，偏壓擋墻施工，套拱及管棚施工，洞頂回填土等的施工方法。該隧道現已安全進洞，經實踐證明，該施工技術方案切實可行，同時為此類隧道的洞口施工提供一定的參考。

［1］姜同虎，霍三勝，葉 飛，等.淺埋軟弱破碎圍巖隧道進洞施工技術研究［J］.現代隧道技術，2011(3):117-122.

［2］郝文廣.劉家梁隧道進洞方案選擇及橫洞與正洞交叉段施工技術［J］.鐵道標準設計，2012(6):102-105.

［3］易春林，蔣 莉.試析復雜地形地質條件下隧道進洞施工技術［J］.中國建設信息，2013(9):60-61.

［4］陳小勇，陳緒文，劉 旸，等.淺埋偏壓隧道進洞施工技術［J］.現代隧道技術，2009(3):89-92.

［5］李彥東.淺埋偏壓隧道快速進洞施工技術［J］.山西建筑，2012，38(12):229-230.