關于利用隧道明洞結構形式跨越河谷地段聯通兩條隧道洞口的探討

■張世寧

（福州莆炎高速公路有限責任公司，福州 350000）

1 引言

福州市莆炎高速公路的后半段為典型的山嶺重丘區，地形復雜，河谷和水系比較發育，主要由連續的長大隧道構成，隧道的進出口一般坐落在陡峭的山崖壁上，中間則是河谷相隔。其中位于A5合同段的山頭坪隧道（長3447.5m）與巖山隧道（長2552m）就是典型的代表，兩隧洞口河谷相隔，河谷內為季節性河流，雨季水量較大，設計路面高于河谷底部高程26.2m，兩隧洞口相距67m，洞口所在山崖陡峭，在中間結構物完成施工之前不具備隧道施工的場地。所以如何選擇一種既能滿足河谷排水需要又能快速施工的結構類型，是工程順利展開的關鍵。隧道洞口的地理位置見圖1。

圖1 隧道洞口的地理位置圖

2 工程簡介

2.1 線路走向及設計標準

莆炎高速公路永泰梧桐至尤溪中仙段路線起點位于福州市永泰縣梧桐鎮潼關村，路線主要經過永泰縣梧桐鎮、嵩口鎮及尤溪縣中仙鄉、坂面鎮，路線終點位于尤溪縣坂面鎮華口村，全線采用雙向六車道高速公路標準建設，設計速度100km/h，路基寬度33.5m，隧道凈空14.5×5.0m。主要工程量：隧道2座，計長5999.5m；路基長度0.4125km。

2.2 自然地理及氣象

項目位于福建省東南沿海中部，地處內陸山區，屬于中亞熱帶季風性濕潤氣候區，四季分明。氣候較為寒冷，最高氣溫38℃，最低-5℃，年降水量1480mm。

沿線水系不發育，為閩江流域大樟溪支流，多為山澗河谷小溪，短小急促，其流量受季節性影響較大，暴雨季節流量劇增。兩隧之間見有一條小溪，寬度5～10m，水深0.1～0.2m，流量50L/s，隧址區內呈北南流向，該溪與粗溪匯合后，匯入永泰大樟溪。

3 結構形式分析

通常在跨越河谷地帶聯通兩隧的情況下，我們選定的結構形式為橋梁、路基和涵洞。影響到我們選擇的因素包括：現場地形條件、河谷的流水量以及成本造價等。在這里我們就以山頭坪隧道和巖山隧道之間的河谷為例來探討一下結構形式的選定。

3.1 橋梁

橋梁無疑是跨河谷最常見的結構形式，它能很好的滿足河谷排水的需要。但是橋梁的施工周期長，無法滿足現場快速施工的要求；再就是隧道的施工需要洞口較大的可利用空間進行門禁及風機等設施的安裝，橋梁施工完成后，橋面很難留作隧道施工的場地。

3.2 路基

路基是諸多施工方式中施工周期最短的一種，它能迅速的為隧道施工提供足夠的施工場地，但是單純的路基不能滿足河谷的排水要求。

3.3 涵洞

涵洞是一種非常靈活的結構形式，可以沿著水流方向依地形施作，也可以分段施工配合其他工程開展。由于此山谷中的水系為季節性河流，雨季時水量豐富，一般結構涵洞的過水能力偏小是一個重要的制約因素。

3.4 結構形式的選擇

此項工程中隧道作為控制性節點工程，跨河谷的結構物要盡可能壓縮工期，為隧道的施工提供足夠的施工時間和場地。結合以上各種結構形式的特點，我們選擇了涵洞結合路基的形式。在涵洞結構形式的選擇上，結合隧道標施工的特點，項目采用了與隧道明洞相同的結構形式。

采用隧道明洞結構施工的優點顯而易見：①高速公路三車道隧道108.6m3的凈空足夠滿足季節性河流的過水需求，拱形的結構受力也能符合路基的承載力要求；②對于全部是隧道工程的標段，明洞施工隊伍和施工工藝更加成熟，施工準備周期可以大大縮減；③洞身施工采用隧道的二襯臺車施工，消除了一般涵洞施工時腳手架及模板安裝時產生的安全隱患；④二襯臺車循環利用，大大降低了施工成本。

在選定了合適的結構跨越河谷后，在現場施工過程中，我們對其中的一些施工工藝和方法進行了優化，在保證施工質量的前提下進一步的縮短了施工周期，為隧道施工提供了工期保障。水洞形式見圖2、圖3。

4 施工工藝和方法優化

4.1 改河施工

充分利用時間優勢，搶在枯水期施工。在建設紅線外的河谷中順路線方向筑壩，沿水洞方向小里程側開挖溝渠對河水進行引排。在溝渠結構的選擇上，首先想到的是開挖明渠，方便快捷又節省成本，但是隨著山頭坪隧道出口端洞口工程的施工，不可避免的會有土石滑落從而堵塞溝渠，因此我們選擇了封閉式結構。在諸多封閉式結構中選擇了容易施工且閉水能力較強的預制鋼筋砼管涵。施工現場如下圖4所示。

圖2 水洞平面、立面圖

圖3 水洞結構斷面圖

圖4 水洞改河現場施工圖

4.2 基礎的開挖與回填

結構基礎開挖時，采用機械和人工配合方式盡量的控制超挖。結構基礎回填時，由于隧道明洞結構仰拱為拱形結構，兩側拱腳基礎承載能力的保證是一個保證結構物穩定的控制要點。為了保證工程的質量和加快施工進度，我們選擇了采用片石混凝土對基礎進行回填。

4.3 洞口鋪砌施工

首先按設計要求施工進口的鋪砌，一方面能夠截斷上游的滲水，為后續施工提供無水環境；另一方面，15.5m×24.5m的混凝土平臺能夠做為理想的施工準備平臺；再者，二襯臺車可以提前進場拼裝，無縫連接施工。

4.4 臺背回填

由于河谷地勢狹窄，水洞施工完畢后臺背距原地表距離很小，很難達到機械碾壓的條件，于是臺背從基底往上1.8m的范圍內，我們采用回填片石混凝土的方式，既確保了施工質量又加快了施工進度。

5 結束語

目前此水洞已經施工完畢，施工時間控制在了3個月內，圓滿地完成了為隧道施工提供施工場地的任務。隨著當今基礎設施建設的發展趨勢，高速公路不斷地深入到交通不便的山嶺地區，類似莆炎高速這種跨越山谷聯通隧道的情況在不斷增加。在處理這種地形條件的結構問題時，隧道明洞結構作為一種可行的結構形式，值得相似的工程借鑒。