濕陷性黃土隧道施工工法轉換

劉紀偉

（中建橋梁有限公司　重慶　402260）

1　工程概況

函谷關隧道是三門峽市G310國道南移重點控制性工程，屬于濕陷性黃土隧道。左線起止樁號ZK119+996～ZK121+950，全長1954m，右線起止樁號YK119+996～YK121+984，全長1988m。隧道共設置車行橫通道2處、人行橫通道3處，隧道左線設置為R=3200m的圓曲線小里程至大里程線為4.394%的上坡，長度44m，后為2.46%的下坡，長度1910m。隧道右線設置為R=3000m的圓曲線小里程至大里程線為4.394%的上坡，長度44m，后為2.46%的下坡，長度1944m。隧道最大埋深107m，最淺埋深18m。該隧道地處三門峽靈寶市，為我國濕陷性黃土分布最廣泛的區域，且濕陷性較高，濕陷深度最深可達地表下約40m，由此而引起的隧道地基加固和雨后沉降量加大的問題，隧道地基加固成熟技術受隧道洞內空間限界難以使用。

2　CRD法向臺階法工法轉換

2.1　CRD法施工

總體開挖方法為：開挖左側上導坑I部→開挖左側下導坑II部→開挖左側下導坑III部→開挖右側上導坑IV部→開挖右側下導坑V部→開挖仰拱土體VI部→仰拱施工與回填→防水施作及二襯整體模筑。

（1）首先開挖I部，開挖斷面尺寸高約6.2m，寬約6.3m，采用人工配合0.28m3的小型挖掘機開挖，每次循環進尺2榀鋼架。在距II部掌子面2.5m、距中隔壁2.5m預留2m×0.5m（2榀工字鋼間距）的卸渣孔，卸渣孔縱向間距5m。洞渣通過卸渣孔漏至II部，將小型自卸車停在漏渣孔下面，直接裝渣[1]。

（2）待I部導坑開挖5m后停止開挖。下部挖掘機開始開挖II部（高、寬約3m），每次進尺2～3榀鋼架，最長≤2m。待II部掘進3m后停止開挖，轉入III部開挖，III部開挖方法同II部。

（3）初次開挖時，當III部掘進5m后，上洞挖掘機通過橫通道進入IV部，開始IV部開挖，開挖方法同I部。進洞后，III和IV平行開挖，距離保持在5～7m。

（4）待IV部開挖結束后，下部小挖機由III部通過下部橫通道轉入V部開挖（此時IV部挖掘完成，挖掘機并已轉入I部施工），V部掌子面距IV部5m時停止開挖，每次進尺1榀鋼架。

（5）待V完成7m后及時跟進仰拱VI部開挖，接長中隔壁②④。

（6）施做仰拱初支⑩，拆除臨時支撐并施做仰拱，仰拱棧橋每次行走8～10m，如此循環直至結束。如圖1所示為CRD法開挖施工工序橫斷面示意圖。

2.2　工法具體轉換

（1）首先將CRD法開挖的兩個上導坑洞室跟進齊平，這樣方便環形開挖預留核心土法的I部開挖，即完成上導坑2個洞室向1個洞室開挖的工法轉變；CRD法開挖的下導坑洞室及時跟進，距上導坑洞室7～10m處采用掛網噴射混凝土封閉掌子面。

（2）提前做好超前支護：大管棚設計長度為30m，利用大管棚超前支護進行工法轉換，在超前大管棚段落施工完后即采用超前小導管支護[2]。

（3）正式按環形開挖預留核心土法施工。第一步是上臺階開挖。弧形開挖拱部，預留核心土。核心土頂部距拱頂1.6～1.8m，兩側距邊墻3.0m，核心土頂部留有3.0～4.0m長的平臺。根據地質情況每一次掘進1～2榀鋼架間距，最長需≤2榀鋼架間距。開挖、修整至設計輪廓后立即初噴3～5cm混凝土，及時鋪設鋼筋網、架設鋼架，在鋼架拱腳以上50cm處，緊貼鋼架兩側按斜向下傾角45°打設鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架采用U形鋼筋牢固焊接。

圖1　CRD法開挖施工工序橫斷面示意圖

（4）第二步是中臺階開挖。應先開挖邊墻一側，再開挖邊墻的另一側，并錯開2.0～3.0m的距離，避免上臺階的初期支護在同一位置同時懸空。每側每次開挖長度為1～2榀鋼架間距，最長需≤3榀鋼架間距。開挖、修整至設計輪廓后立即初噴3～5cm混凝土，及時鋪設鋼筋網、架設鋼架，在鋼架墻腰以上50cm處，緊貼鋼架兩側按斜向下傾角45°打設鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架采用U形鋼筋牢固焊接，錨、噴至設計厚度。

（5）第三步開挖上斷面核心土。

（6）第四、五步采用跳槽開挖，先跳槽開挖左側下導坑并及時支護，在開挖右側下導坑并及時支護。左右側初期支護交錯落低，避免上半斷面兩側拱腳同時懸空，單側每次落底長度≤3m。

（7）根據監控量測數據，在圍巖收斂穩定后逐步拆除CRD法施工的臨時鋼支撐，施工仰拱初支，使其初支及早封閉成環。

（8）進行地基處理，設計上采用水泥擠密樁。

（9）進行仰拱及仰拱填充施工。

（10）采用二襯臺車澆筑混凝土，澆筑過程采用分倉入模，逐窗振搗，確保二襯施工質量。

3　監控量測

黃土隧道淺埋地段一般會產生較大的地表沉降，地基為砂質黃土，偏壓段更為明顯。為了評判隧道圍巖的穩定性和支護效果，地表沉降量測尤為重要。地表沉降量測在隧道未開挖前應進行觀測，從而獲得開挖全過程的沉降值，洞內位移量測僅能獲得位移的一部分，開挖前至觀測之間所發生的洞內位移是無法取得的。函谷關隧道出口在YK121+975段布設洞口地表沉降觀測點，布設示意圖見圖2。

4　結束語

綜上所述，進行工法轉換后，隧道由CRD法改為環形開挖預留核心土法，不僅擴大了作業空間，還加快了施工進度，根據現場施工情況，CRD法開挖1.2m/d，改為臺階法后2.4m/d，比施工計劃提前5個月隧道貫通。根據以上監控量測數據看，圍巖變形穩定，無異常變形情況，說明工法轉換滿足施工需要，轉換合理。

圖2　布設示意圖

[1]張曉軍.淺埋偏壓濕陷性黃土隧道開挖支護施工[J].公路交通科技（應用技術版），2017（09）：247～248.

[2]馮振寧.濕陷性黃土隧道施工大變形及其控制技術研究[J].鐵道建筑技術，2017（07）：10～13.