公路隧道淺埋偏壓明洞施工技術(shù)

李 平

中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430074

1 工程概況

云南華麗高速公路東馬場2號隧道為分離式隧道。采用雙向4車道高速標(biāo)準(zhǔn)建造，設(shè)計時速為80 km。隧道左線ZK76＋055～ZK76＋075段長20 m區(qū)間屬淺埋偏壓式明洞。該段隧道圍巖分級為Ⅴ級，圍巖巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，多呈全風(fēng)化角礫土狀，原巖結(jié)構(gòu)比較無序，大致呈松散結(jié)構(gòu)，圍巖易塌。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本項目隧道左線進(jìn)口端洞門形式為端墻式洞門（圖1），在隧道進(jìn)口ZK76＋055～ZK76＋075段采用淺埋偏壓式（SFmb型）明洞襯砌。

圖1 淺埋偏壓式（SFmb型）明洞襯砌結(jié)構(gòu)斷面示意

左線進(jìn)口端邊仰坡采用長3 m、φ22 mm的砂漿錨桿，并按照1 m×1 m的間距呈梅花形布置；φ8 mm鋼筋網(wǎng)采用25 cm×25 cm的網(wǎng)格間距；C20噴射混凝土厚度為10 cm。按照規(guī)范要求，明洞段的襯砌采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明洞外沿采用“兩布一板”的方法鋪設(shè)防水板加土工布，徑向呈“土工布-防水板-土工布”的結(jié)構(gòu)布置；偏壓擋墻要求地基的基礎(chǔ)承載力大于等于250 kPa并采用C20混凝土澆筑；明洞回填下部采用M7.5漿砌片石，上部采用夯填碎石土，頂部采用黏土隔水層和種植土覆蓋。偏壓明洞拱頂中心的填土高度不得大于3 m，回填土要分層、對稱夯填密實且其壓實度不得小于90%[1-2]。

3 淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

3.1 淺埋偏壓處理措施

對于淺埋偏壓隧道洞外常見的處理措施有削坡排水法、減載反壓法、地表注漿法和支擋加固法4種。削坡排水法通過挖除偏壓側(cè)邊坡土體結(jié)合排水措施以減輕其側(cè)滑力，較為適合土質(zhì)圍巖；減載反壓法通過邊坡減載和明洞反壓回填共同抵抗山體側(cè)滑，山體偏壓程度不大時首推使用；地表注漿法用于極為破碎的失穩(wěn)圍巖，施工便捷，但是注漿量的預(yù)估與控制較難，處置效果有限；支擋加固法可根據(jù)坡體選擇預(yù)應(yīng)力錨索、抗滑樁及抗滑擋墻等進(jìn)行支擋整治，但預(yù)應(yīng)力錨索和抗滑樁相對造價較高。

本工程綜合考慮洞口的石質(zhì)圍巖情況及偏壓強(qiáng)度，經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益對比分析，采用C20混凝土抗滑擋墻進(jìn)行支擋加固，其工程造價最為經(jīng)濟(jì)，且能有效阻止邊坡下滑、減小明洞受到的偏壓力，使結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

3.2 工藝流程

截水天溝→土石方開挖→邊仰坡防護(hù)→仰拱及填充→偏壓擋墻→明洞襯砌→洞門→明洞回填

3.3 施工內(nèi)容

3.3.1 截水天溝施工

施作前測量人員進(jìn)行放樣，確定水溝中心線位置時應(yīng)保證其距邊仰坡開挖線大于5 m，清表時應(yīng)保留邊仰坡開挖線與水溝間的原植被。

截水天溝采用M7.5漿砌片石砌筑，斷面尺寸為60 cm× 60 cm，壁厚30 cm，溝底縱坡不得小于0.3%。截水天溝采用坐漿法砌筑，保證砌塊的大面朝下。砌筑砂漿應(yīng)隨拌隨用，嚴(yán)禁使用已經(jīng)初凝的砂漿。砌筑時必須把砌縫的寬度控制在2 cm以內(nèi)，上、下豎縫的錯開寬度不得小于10 cm。沉降縫用泡沫板填充，每隔8～10 m設(shè)置1道，截水天溝的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后用瀝青麻絮置換沉降縫內(nèi)的泡沫板，為保證沉降縫不發(fā)生水損害，瀝青麻絮必須填塞密實。砌體施工完畢后采用濕草簾覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)7～14 d。

3.3.2 土石方開挖

仰坡開挖前應(yīng)先完成地表排水系統(tǒng)安裝，開挖時采用分層開挖、由外向里、從上而下、邊開挖邊支護(hù)的方案。洞口邊仰坡開挖必須本著“平順直”的外觀原則進(jìn)行放線和邊線開挖，盡量避免超挖、欠挖，表土的清除用人工配合挖機(jī)自上而下分層進(jìn)行。邊仰坡土石方爆破經(jīng)過設(shè)計后決定采用淺孔臺階爆破開挖法，并結(jié)合現(xiàn)場地形條件合理地選擇爆破最小抵抗線方向。邊仰坡開挖結(jié)束后應(yīng)及時進(jìn)行支擋防護(hù)。

3.3.3 邊仰坡防護(hù)

開挖完成先初噴1層厚4 cm的C20混凝土，按間距1 m× 1 m梅花形布置φ22 mm×3 m的砂漿錨桿，錨桿施工完畢之后將間距為25 cm×25 cm的φ8 mm鋼筋網(wǎng)與錨桿頭焊接牢固，最后復(fù)噴C20混凝土封閉，噴混凝土總厚度為10 cm。遇局部凹陷處應(yīng)先用C20片石混凝土充填再掛網(wǎng)噴混凝土，使坡面大致平順，不積水。

3.3.4 仰拱及填充施工

施工之前先清除隧底的虛渣、浮土，再使用高壓風(fēng)把隧底吹沖干凈。超挖部分禁止用原土回填，必須用同級混凝土進(jìn)行回填。仰拱混凝土澆筑時應(yīng)該利用自制鋼棧橋采用曲模技術(shù)整體澆筑并一次成型，不得分幅施工，填充混凝土必須在仰拱混凝土終凝后再進(jìn)行澆筑。

3.3.5 偏壓擋墻施工

抗壓擋墻是本工程的重點(diǎn)控制性工序部分，直接關(guān)系到偏壓明洞的安全穩(wěn)定性，施工過程中必須高度重視。

擋墻采用C20混凝土，基礎(chǔ)高度為155 cm，墻身高度為970 cm，擋墻頂寬為60 cm。施工時采用二次立模的方法并參照基礎(chǔ)寬度和墻身高度搭設(shè)雙排腳手架，腳手架以及模板應(yīng)采用鋼管以及拉桿進(jìn)行固定。擋墻混凝土在攪拌站預(yù)先生產(chǎn)后由罐車運(yùn)至現(xiàn)場，為避免混凝土發(fā)生離析，采用的泵車應(yīng)進(jìn)行分層澆筑且單層層高不得大于2 m。施工中在縱向每隔2 m及時預(yù)埋DN100 mm的PVC-U泄水管。當(dāng)偏壓擋墻強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%時即可拆除擋墻模板，并及時覆蓋草袋進(jìn)行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)的時間不得少于7 d。

3.3.6 明洞襯砌

明洞襯砌采用全斷面液壓臺車整體模筑鋼筋混凝土進(jìn)行施工，為保證襯砌具有足夠的強(qiáng)度，施工中宜采用C30防水鋼筋混凝土；環(huán)向主筋、縱向鋼筋和連接鋼筋分別采用φ22 mm、φ16 mm和φ8 mm鋼筋。二次襯砌的拆模工作必須等拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%以后才能進(jìn)行，拆除模板之后應(yīng)及時用砂漿找平拱圈的背部并鋪設(shè)土工織物和防水板，為保證土工織物和防水板粘貼緊密并正常發(fā)揮其作用，要注意錯縫搭接，搭接長度按照規(guī)范要求不得小于10 cm，此外土工布和防水板還應(yīng)該向隧道內(nèi)拱背延伸一定長度，一般不得小于50 cm。

3.3.7 洞門施工

洞門采用泵送C20混凝土進(jìn)行澆筑，混凝土預(yù)先在攪拌站生產(chǎn)，之后由罐車運(yùn)輸至施工場地，泵送入模后使用插入式搗固器進(jìn)行振搗。每次澆筑層高為2 m，模板縫應(yīng)“橫平豎直”。洞門上方預(yù)留銘牌的規(guī)格為7 m×1 m，刻字材料采用黑色大理石貼面，銘牌字體采用“行楷描金”（字體大小為80 cm×80 cm）。

3.3.8 明洞回填

明洞外部防水層施工完畢且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度之后方能進(jìn)行明洞的回填操作。回填側(cè)墻時應(yīng)嚴(yán)格按照明洞兩側(cè)對稱施工的方法進(jìn)行回填，并采用與墻身同等級的混凝土進(jìn)行澆筑[3-4]。

拱上回填采用粒徑不超過10 cm的碎石土進(jìn)行人工夯填，分層夯填時單層厚度不得大于30 cm，碎石土壓實度不得小于90%，此外還應(yīng)該控制回填土面高差在50 cm以內(nèi)。當(dāng)回填碎石土高度與拱頂平齊之后繼續(xù)人工夯填至拱頂上方1 m的位置，再使用機(jī)械回填至設(shè)計高度。

拱下回填使用的材料為M7.5漿砌片石，施工方法是擠漿法，施工時需要分層、分段進(jìn)行。為了控制施工質(zhì)量，應(yīng)該合理選取分段的位置，一般讓其與沉降縫或伸縮縫重合。明洞下部施作完畢后應(yīng)及時進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)生。

3.3.9 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是隧道新奧法施工的重要環(huán)節(jié)，通過對地表觀測點(diǎn)沉降量及沉降速率的觀察（圖2），可判斷分析隧道洞口圍巖的穩(wěn)定性，保證施工安全。

地表下沉監(jiān)測采用高精度DS05（帶測微器）水準(zhǔn)儀，精度為0.1 mm，測點(diǎn)設(shè)于邊坡坡形坡度變化及埋深相差懸殊處。在隧道開挖前開始，到明洞襯砌施工完畢且下沉基本停止時為止，量測頻率為每測點(diǎn)不少于27次。本隧道工程在施工過程中遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測、及時支護(hù)”的新奧法施工原則，施工防護(hù)措施到位，地表下沉速率基本穩(wěn)定[5-6]。

圖2 東馬場2號隧道左線地表沉降曲線及速率示意

4 結(jié)語

通過云南華麗高速公路東馬場2號隧道的工程實例，對淺埋偏壓明洞施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究。在保證工程安全質(zhì)量的前提條件下，合理組織施工順序、完善工程管理體系能明顯提高項目團(tuán)隊的施工效率，節(jié)約工期及施工成本，可為今后同類型項目施工提供經(jīng)驗借鑒。