焦杖子隧道淺埋段蓋挖法開挖及初支施工技術

盧國權

（河北省高速公路承秦管理處，河北，秦皇島 066100）

焦杖子隧道淺埋段蓋挖法開挖及初支施工技術

盧國權

（河北省高速公路承秦管理處，河北，秦皇島 066100）

結合隧道淺埋段對蓋挖法開挖施工和初期支護施工方案進行了介紹，實踐證明，該方法節省投資，縮短工期，保護環境。

淺埋隧道；蓋挖法；施工技術

1 工程概況

1.1 工程概況

焦杖子隧道位于河北省承秦高速公路秦皇島段的青龍滿族自治縣境內，隧道由多條沖溝下部穿過，溝谷多成“V”型，隧道洞身左線 LK132+378～LK132+400段 22m及右線RK132+382～RK132+418段36m，基巖為下元古界桲羅臺組與褚杖子組并層，巖性以二云變粒巖和黑云變粒巖，全風化至強風化，節理裂隙發育，巖體破碎，穩定性差，易坍塌、掉塊，屬于V級圍巖淺埋段，采用一般暗洞開挖時洞頂圍巖易發生大變形或塌落危險，故綜合考慮采用蓋挖法施工。

1.2 方案

1)按新奧法組織實施，遵循“弱爆破、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的基本原則，綜合考慮采用蓋挖法施工，上臺階4.5m采用明挖，對臨時開挖進行錨噴防護，施作護拱，分層回填漿砌片石、碎石土等回復原有地形。下臺階部分預留核心土法進行暗洞開挖。

2）緊跟下臺階部分圍巖進行超前注漿加固及錨桿支護等初期支護措施，改善圍巖力學性質、提高巖體自承能力。

3）加強施工監控量測，及時施作仰拱、二次襯砌結構。

4）根據圍巖監控量測結果，確定預留變形量15cm。

1.3 工程地質情況

洞頂淺埋處表面為粉質黏土及碎石，最小埋深約1m，地表地勢較為陡峭，形成自然沖溝；上臺階部分主要為全風化層；下臺階及仰拱部分主要為強風化變粒巖。

2 主要工程數量

蓋挖段工程數量（此處列出明挖部分工程量）：

1）鋼筋3 385kg，工字鋼鋼架39581kg。

2）C20早強噴混凝土93m3，C25護拱539.4m3。

3）明挖土石方8149m3，回填M 7.5漿砌片石2645m3，碎石土回填2070m3，黏土隔水層609m3，腐殖土回填800.4m3。

4）φ22mm錨桿7 261kg，φ6.5mm鋼筋網2 111kg。

上述工程數量為圖紙暫定數量，最終數量根據現場實際情況確定。

3 機械設備及人員配置（見表1、表2）

表1 主要機械設備配置

表2 主要施工人員配置表

4 施工方法

4.1 明挖部分施工便道選擇

公路隧道蓋挖法是地下工程超淺埋時而采取的新型工程施工方法：由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。明挖部分從上往下開挖施工，便道選擇很關鍵，經現場勘測，蓋挖段距離洞口直線距離300m，其山體起伏較大，且沿線樹木較多，若從洞口向山上拉通便道，修建約700m泥結碎石便道，不僅會增加土石方量，破壞山體植被，而且征地協調、便道施工時間較長，耽誤工期較多，費用大增。為節約成本、縮短工期，本工程采用從隧道內部進入，拱頂埋深超淺，直接進行破頂施工，逐步擴大破頂面，為施工機械提供場地。

4.2 施工工序流程

蓋挖法施工工序流程：地表臨時排水系統→上臺階及以上明挖→邊坡防護→護拱施作→反壓回填→下臺階及初期支護預留核心土分左右開挖→下半斷面中槽開挖及仰拱初期支護→仰拱澆筑及回填→防水及二襯施作。

4.3 各環節施工方法

4.3.1 地表臨時排水系統

測量放樣，確定開挖線，在開挖線外根據實際情況施作臨時排水系統，以確保將山體破面匯水引入自然沖溝，不至對洞內施工造成妨礙、積水等。

4.3.2 上臺階及以上明挖

根據測定的開挖線一次性將邊坡、仰坡開挖到位，坡率按設計的1∶0.5執行，并將上下臺階分界面整平。

4.3.3 邊坡防護

1）邊坡開挖到位后，立即進行坡面防護施工，以確保邊坡的穩定性。

2） 巖體較為破碎，明挖部分坡面防護設計為φ22mmL-3m-120×120cm 梅 花 型 全 坡 面 法 向 布 置+φ6.5mm-20×20cm全坡面布置+10cm厚C20早強混凝土全坡面噴射。

4.3.4 護拱施作

1)測量定位并安裝鋼架，并進行縱向連接，確保其整體穩定性，鋼架底部采用鎖腳錨桿進行固定。

2)安裝鋼拱架采用20a工字鋼架縱向間距60cm，沿鋼拱架架設直徑為φ22mm的縱向連接鋼筋，并按環向設計間距設置,掛φ6.5mm雙層鋼筋網20cm×20cm,掛板安裝模板，模板采用15mm竹膠板或20mm硬質木板。鋼支撐的標準施工是按“規定間隔和高度架設置→接頭安裝→連接螺栓的緊固”的順序進行。鋼拱架支撐腳部座落在基巖上或用鎖腳錨桿穩定，鋼架與圍巖之間的較大間隙部位用鋼楔間隔楔緊，再用噴混凝土填充密實，避免留下空隙和隱患。

3）設置60cm厚C25混凝土護拱,45cm厚C25鋼筋混凝土二襯（二襯也作為承載結構），本段蓋挖為右線36m分6段澆筑，每段6m（左線22m分4段：3×6m+1×4m），采用專用泵車從洞內輸送混凝土。

4）澆筑最后一段護拱時，在頂部預留30cm×60cm天窗，便于混凝土輸送，最后增加鋼筋補強并用同標號混凝土封住天窗。

4.3.5 反壓回填

1)部分回填材料從天窗進入，分節段施工護拱達到強度后，及時緊跟施作反壓回填。拱頂100cm水平線內回填M 7.5漿砌片石，往上依次為回填碎石土、50cm黏土隔水層、腐殖土，腐殖土回填按30cm進行施工，最終達到恢復土地耕種能力、不再占用土地資源的效果。碎石土用小型夯實機夯實。

2)施作最后一個節段護拱前，將剩余部分反壓回填材料直接輸送至空地上進行儲存，待最后一個節段護拱達到強度后，及時進行剩余部分反壓回填，則整個明挖部分施工完畢。

4.3.6 預留核心土分左右開挖下臺階及初支

明挖部分工作全部完成后，施工下臺階開挖及初期支護，采用預留核心土法，先右后左，每循環開挖進尺比一榀工字鋼間距略大，即75cm左右，并及時安裝拱架、錨桿、掛網錨噴。本工序作為隧道開挖中破碎圍巖常見施工工藝（見圖1），不再詳述。

圖1 破碎圍巖施工示意圖

4.3.7 仰拱及充填

該地段圍巖條件較差，在施工中，要仰拱先行，及早封閉，以利于襯砌結構的整體受力；仰拱澆注前，清除松散材料、排除積水，澆注混凝土由仰拱中心向兩側對稱進行。仰拱混凝土達到設計強度70%后，方可澆注填充混凝土。在施作混凝土前，清除仰拱面的碎碴、粉塵，并沖洗干凈。

5 施工進度安排

1)明挖土石方： 5d

2)明挖邊坡防護： 5d

3)護拱施作： 30d

4)反壓回填： 30d于前置工序10d開始

5)下臺階開挖支護：12d

6)仰拱開挖及初支：6d

7)仰拱、仰拱二襯、填充：6d

合計64d

6 施工安全保證措施

1)現場配置專職安全員，所有施工時段進行頂點防范；操作手采用經過培訓合格持證上崗的操作手。

2)破頂時挖掘機需位于小里程端已經施工完鋼架及初支范圍內，待挖到一定范圍，不會出現坍塌后，方可前進出洞。

3)開挖面隨時保持坡率，不得進行掏挖，即“挖神仙土”。

4)邊坡錨桿、掛網、噴混凝土施工人員必須配帶安全繩。

5)鋼架安裝時必須有可靠支撐，防止傾倒。

6)護拱施工必要時搭設腳手架內襯。

7)遵守隧道開挖初支的常規安全要求，所有有關人員進入現場必須配帶勞保用品。

8)嚴格遵守“短開挖、強支護、勤量測、早封閉”的原則。

7 工程質量保證措施

1）做好“圍巖量測”，勤于觀測，科學分析，并掌握初支體系變形收斂情況，以確保消除質量、安全隱患。

2）隧道環向鋼架連接，作為重點進行控制。

3）護拱底部、初支鋼架底部，必須落在基巖上，杜絕置于虛碴上出現懸空，進而引發質量、安全事故。

4）控制好錨桿長度、噴混凝土厚度、鋼架間距及連接，確保初支體系承載能力。

5）反壓回填漿砌片石必須砂漿飽滿，杜絕空洞，且上部回填碎石土等控制好壓實程度。

6）蓋挖段防排水做為重點進行控制，杜絕二襯施工完畢后出現漏水、滲水。

7）控制好混凝土構件的澆筑質量，從源頭上控制好各個環節的原材料質量。

焦杖子隧道在超淺埋復雜地質地段采用蓋挖法施工，已于2012年9月順利完工，迄今，該段結構穩定、無質量病害問題。

【1】JTG/TD 71—200公路隧道交通工程設計規范[S].

【2】關樹寶.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

【3】JTGF 60—2009公路隧道施工技術規范[S].

Jiaozhangzi Tunnel Excavating Shallow Buried Section Covered Excavation Method and Beginning ConstructionTechnology

LUGuo-quan
(TheManagement Office of theExpresswayin HebeiProvince Qinhuangdao 066100，China)

Combined with the shallow buried tunnel segment for cover at the beginning of the excavation and excavation method construction schemes are introduced,the practice proved this method to save investment,shorten the construction period,protecting the environment.

shallow buried tunnel；excavationmethod；construction technology

U445.4

B

1007-9467（2016）08-0168-03

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.048

2016-03-22

盧國權（1975～），男，河北秦皇島人，工程師，從事隧道工程施工技術研究，（電子信箱）m in fengm oto@qq.com。