某高速公路匝道隧道下穿既有高速公路施工技術研究

張 力， 王 屹, 向 龍

(1.四川興蜀公路建設發展有限責任公司, 四川成都 610041; 2.四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院， 四川成都 610041)

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某高速公路匝道隧道下穿既有高速公路施工技術研究

張 力1， 王 屹1, 向 龍2

(1.四川興蜀公路建設發展有限責任公司, 四川成都 610041; 2.四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院， 四川成都 610041)

羅家灣互通為豐忠(豐都至忠縣)高速終點，該互通可實現與墊利(墊江至利川)高速公路的交通轉換，其E、F匝道下穿既有墊利高速，E、F匝道雙車道為10.5 m寬，平面凈距為5.53 m，屬于小凈距隧道；且匝道下穿隧道拱頂至既有高速公路7.99～9.27 m，屬于淺埋隧道。E、F匝道隧道凈距小、埋深淺等特點，文章以此為依托，對淺埋、小凈距下穿既有高速公路施工要點、監控量測等進行總結，為以后類似工程提供借鑒。

淺埋； 小凈距； 隧道； 下穿； 暗挖

1 工程概況

羅家灣互通為豐忠(豐都至忠縣)高速終點，該互通可實現與墊利(墊江至利川)高速公路的交通轉換，其E、F匝道雙車道為10.5 m寬，平面凈距為5.53 m，屬于小凈距隧道；且匝道下穿隧道拱頂至既有高速公路7.99～9.27 m，屬于淺埋隧道。地層主要為砂泥巖互層，圍巖劃分為V級(表1)。

表1 E、F匝道工程概況

目前國內小凈距公路隧道進行了大量研究[1]，同時對淺埋暗挖也進行了大量研究[2]，但小凈距雙洞且淺埋下穿既有高速公路工程項目較少，本文依托項目特點，對設計、施工要點進行總結，為以后類似工程提供借鑒及指導。

2 國內發展現狀

2.1 淺埋暗挖法

近年來，隨著人類對地下空間的不斷開發利用，在某些地區受既有建(構)筑物、地形地質條件的限制，使得新建鐵路、公路、市政隧道近距離穿越既有公路、鐵路等建(構)筑物的現象越來越多，就產生了隧道施工時既要保證新建隧道施工安全、又能使既有建(構)筑物保持穩定這一關鍵問題，從而要求新建隧道施工方法、監控量測等提出了更高的要求。淺埋暗挖法是按照“新奧法”的基本原理，通過對地層適當加固和處理，合理調動圍巖的自承能力，采用短進尺開挖，及時施作初期支護結構并封閉成環，使圍巖和初期支護結構形成聯合支護體系以共同承擔施工階段荷載，在變形基本穩定以后施作二次模筑混凝土襯砌，完成隧道建設。目前淺埋暗挖發主要運用于地鐵、市政地下街等項目中[3](表2)。

表2 國內部分淺埋暗挖工程對比

2.2 類似公路下穿既有道路項目

大量工程及文獻[4-6]顯示出一般隧道下穿既有高速公路或鐵路，均采用如下綜合措施：(1)大管棚、小導管等超前支護；(2)CRD法、雙側壁導坑法等開挖方法；(3)施工過程中加強監控量測等手段。本文在前人研究的基礎上，結合豐都(豐都至忠縣)高速羅家灣互通E、F匝道下穿既有墊利(墊江至利川)高速為工程依托，對小凈距、淺埋下穿既有高速公路設計、施工要點等進行總結，為以后類似工程提供借鑒意義。

3 施工工序

施工中應嚴格遵循“短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則，隧道設計采取CRD開挖方法，減小隧道開挖對既有高速的沉降影響，開挖進尺按0.5 m控制，初期支護及二襯及時支護(圖1)。

圖1 CRD施工工序

施工順序說明:

(1)Ⅰ 先行導坑超前支護(大管棚及小導管)。

(2)Ⅱ 先行導坑上部開挖。

(3)Ⅲ 先行導坑上部支護(含主洞初期支護、上側中隔壁臨時支護和先行側臨時仰拱的支護、封閉)。

(4)Ⅳ 先行導坑下部開挖(先不拆除先行側臨時仰拱)。

(5)Ⅴ 先行導坑下部支護(含主洞初期支護和下側中隔壁臨時支護的支護、封閉)。

(6)Ⅵ 后行導坑超前支護。

(7)Ⅶ 后行導坑上部開挖。

(8)Ⅷ 后行導坑上部支護(含主洞初期支護和后行側臨時仰拱的支護、封閉)。

(9)Ⅸ 后行導坑下部開挖。

(10)Ⅹ 后行導坑下部初期支護。

(11)Ⅺ 仰拱二次襯砌(先拆除中隔壁和臨時仰拱)。

(12)Ⅻ 拱墻二次襯砌。

4 主要安全措施

施工按“管超前、嚴注漿、短開挖、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、速反饋、緊襯砌”的施工原則施工。采用短開挖法減震控制爆破,加強超前支護和初期支護, 最大限度地減少對圍巖的擾動, 減少地面沉降、圍巖變形和保護圍巖的天然承載力, 并采取二襯緊跟的施工措施。在施工中地表和洞內每隔5 m 布設一觀測斷面,加強量測工作。主要要求如下：

(1)超前支護。全隧道采取大管棚及小導管注漿超前支護，注漿須按照設計進行實施，保證有效加固隧道頂部巖層。

(2)弱爆破。施工期間盡量采取人工及機械開挖，局部砂巖地段可采取弱爆破，爆破期間加強爆破震速監測，不得超過5 cm/s。

(3)施工方法。采取上下臺階法進行開挖，嚴格控制施工變形，保證既有高速公路運營以及施工安全，開挖進尺按0.5 m控制。

(4)錨噴支護。應堅持“隨挖隨支護和先噴后錨”的原則，即噴錨或鋼架支護必須緊跟開挖工作面，應在爆破、通風和找頂后及時對巖面進行初噴混凝土，盡快封閉圍巖，控制圍巖的初期變形，然后再及時施作錨桿、掛鋼筋網或架立鋼架，最后復噴混凝土達到設計厚度。在噴錨作業期間，應有人隨時觀察圍巖變化情況。必要時每循環進尺需對掌子面噴早強C25混凝土，厚度5～10cm。

(5)監控量測。施工期間必須加強監控量測，控制隧道開挖引起變形，其沉降、傾斜、水平變形、曲率變形等必須滿足設計要求，以保證既有高速通車運營安全(表3)。

表3 沉降控制標準

(6)交通管理模式。施工期間建議既有高速公路采取交通管制管理模式，施工以及初期支護段上方車道不允許通車，其余車道可以正常通車，待初期支護強度達到設計強度70 %后可恢復通車。且施工期間既有高速路段限速40 km/h，減小車輛對施工隧道的震動影響。

(7)E、F匝道隧道不得同時開挖，待一個隧道貫通后，且二襯強度達到70 %后，方可開挖施工另外一匝道隧道部分。

5 結論

(1)對于淺埋暗挖隧道下穿既有高速公路須嚴格遵守“管超前、嚴注漿、短開挖、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、速反饋、緊襯砌”的施工原則施工，嚴格控制施工沉降，本項目最終既有高速公路沉降僅3 mm，滿足工程要求。

(2)對于雙洞小凈距隧道，嚴格遵守“一個隧道貫通后，且二襯強度達到70 %后，方可開挖施工另外一匝道隧道部分”。

(3)施工階段，開挖后為砂巖層，圍巖較好，施工工法取消橫向中隔板，調整為CD法。

[1] 四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院，西南交通大學.雙洞小凈距隧道設計、施工關鍵技術研究[R].2006.

[2] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].安徽教育出版社，2005(7).

[3] 福建信通工程建設有限公司， 深圳市市政設計研究院有限公司， 西南交通大學. 超小凈距穿越構筑物地下商業街修建技術[R]. 2010.

[4] 王志， 杜守繼, 張文波, 等.淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J].地下空間與工程學報，2009(3).

[5] 鄭戰清. 高速公路超淺埋下穿318國道施工技術[J]. 隧道建設， 2008(24).

[6] 王殿會,郝欣欣.鐵路隧道淺埋下穿高速公路施工技術淺析[J].福建建筑， 2009(9).

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[定稿日期]2017-02-20