硬技術消除軟巖施工風險——京新高速公路金盆灣隧道技術創新紀實

隨著國內山區高速公路建設規模逐步加大，大斷面、大跨度特長隧道也逐漸增多，這類工程項目施工技術難度大、安全風險高。京新高速公路金盆灣隧道是全程Ⅴ級軟弱圍巖大斷面(最大211.5 m2)特長隧道(右線3 400 m、左線3 320 m)，由于工程規模大、地質條件差、成洞困難，被交通運輸部評為“公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估試點項目”，施工安全總體風險等級被評定為Ⅳ級(極高風險)，施工難度被鑒定為全國第三。

中交一公局高度重視金盆灣隧道的建設，從施工初期就對隧道施工難題全面跟蹤，對全程Ⅴ級圍巖大斷面隧道的開挖方法比選優化、初期支護大變形治理進行了專題立項研究，并取得了豐碩成果。

近日，金盆灣隧道《大斷面軟巖隧道雙層初期支護施工工法》通過了北京市住房和城鄉建設委員會2014年度北京市工法評審，被認為技術先進、施工安全、質量可靠、經濟和社會效益顯著，可以為類似隧道工程的設計、施工起到很好的借鑒作用，具有推廣前景。

半斷面中隔壁法增大施工空間

施工過程中，隧道初期支護施工完成后，常出現開裂、掉塊、拱架變形、仰拱底鼓、塌方冒頂等病害;掘進至深埋段后，頻繁出現過大沉降、拱架變形，帶來換拱危險，使施工安全風險加劇，工期受到影響。原設計中單純的中隔墻法(CD法)、三臺階法已不能滿足施工要求。

在對中隔墻法、中隔墻三臺階法、三臺階法及半斷面中隔墻法等多種開挖方法進行比選優化，并多次通過專家論證后，將中隔墻法(CD法)進行優化，依據隧道不同圍巖特點，采用了半斷面中隔墻法及雙層初期支護與三臺階法結合，引入機械開挖，保障了施工安全，加快了施工進度。

半斷面中隔墻法是為了更有效地避免中隔墻法(CD法)的施工風險，通過中隔墻將隧道上半斷面大斷面分割成2個小斷面，減小開挖斷面面積，保證了上半斷面開挖時的穩定;在下半斷面施工時，利用臺階法，以加快下半斷面施工進度，盡快使支護結構封閉成環。通過減小上半斷面的開挖面積，增大了下半斷面的工作空間，從而引入機械施工，提高了功效。

半斷面中隔墻法的局限性是，在整個斷面支護結構未封閉之前，穩定性相對較低，適用于圍巖無過大沉降與收斂的施工條件。

雙層初期支護+三臺階法有效控制沉降

隨著隧道掘進由淺埋段向深埋段的深入，隧道開挖過程頻繁出現異常的過大沉降與收斂，在分別采取了增加鎖腳錨管、增大預留變形量、在拱架上焊接加強鋼筋、縮短安全步距等多種應對措施后，最終采用了雙層鋼拱架初期支護與三臺階法結合的施工方法，較好地控制了隧道的沉降與收斂，抵御初期支護開裂掉塊、拱架變形，確保二次襯砌的厚度。

雙層初期支護開挖時采用銑挖機，減少對圍巖的擾動。施工時，左右中導、下導、仰拱交替進行開挖，最后仰拱采用外層鋼支撐閉合成環，共同受力，避免同一斷面左右兩側同時處于臨空狀態。

雙層初期支護與三臺階法結合，從根本上抑制了初期支護沉降，有效控制了大斷面隧道變形，避免了單拱變形后換拱的高危作業風險。

目前，金盆灣隧道一直采用雙層初期支護，沒有再發生侵限、換拱現象，月進度達到了55～60 m，左洞已順利貫通。