新建隧道與廢棄隧洞立體交叉段處治技術(shù)

張 孝 偉

(重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，重慶 401121)

0 引言

近年來國家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，著力改善民生，原有的基礎(chǔ)設(shè)施已無法適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。我國西部貧困山區(qū)多復(fù)雜的峽谷地形，為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展而新建的低等級(jí)公路往往需在原有道路線位基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，不可避免遇到新建隧道與廢棄隧洞存在交叉的情況。為確保工程建設(shè)的安全性及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)新建隧道與廢棄隧洞立體交叉段工程處治措施的研究有其必要性。

1 工程概況

新建隧道位于電站大壩西側(cè)，大壩修建時(shí)于隧址區(qū)修建了一座隧洞作為臨時(shí)道路，設(shè)置了鋼架支撐等初期支護(hù)，未設(shè)置二次襯砌，部分段落施作了管棚支護(hù)，隧道內(nèi)滲水點(diǎn)較多，局部洞壁滲水、潮濕，排水設(shè)施差。新建隧道與舊隧洞的平面關(guān)系見圖1，典型交叉斷面見圖2。

新建隧道進(jìn)口端與舊隧洞交角約29°，隧道中線間距最小為3.4 m；K114+400～K114+440段新舊隧道交角約10°，K114+440～K114+500段隧道中線與舊隧洞中線基本重合，K114+500～K114+520段兩隧道中線逐漸岔開，并于+520處呈44°交角。新建隧道設(shè)計(jì)標(biāo)高與舊隧洞在進(jìn)口段基本持平，在后段重合區(qū)低于舊隧洞約3.3 m。新舊隧道立體交叉情況復(fù)雜多樣。

2 總體方案

新建隧道穿越的地層依次為奧陶系中統(tǒng)寶塔組(O2b)石灰?guī)r、十字鋪組(O2s )的頁巖、薄層角礫巖、石灰?guī)r，以及第四系崩坡積層碎石土。由于各段落與舊隧洞交叉情況不同，相互影響程度各異，施工過程中交叉段中夾巖應(yīng)力重分布，需分區(qū)段進(jìn)行施工處理，本隧共分六個(gè)區(qū)段(分區(qū)示意見圖3)，其中Ⅳ區(qū)段和Ⅴ區(qū)段施工處治較復(fù)雜。

Ⅳ區(qū)段(K114+400～K114+440段)隧道開挖斷面與舊隧洞局部重合，開挖前將新建隧道開挖輪廓外的舊隧洞采用M10漿砌片石回填封堵，再對(duì)新建隧道開挖范圍內(nèi)的鋼架進(jìn)行切割拆除，結(jié)合施工方案步驟進(jìn)行剩余部的開挖、支護(hù)工序。Ⅴ區(qū)段(K114+440～K114+520段)新建隧道與舊隧洞平面線位重疊率高，但舊隧洞路面高出新建隧道路面約3 m。舊隧洞拱部高出新建隧道開挖輪廓線約2.5 m～3 m，本段在舊隧洞內(nèi)施作初支套拱，在套拱的防護(hù)下進(jìn)行下部的分部施工，施作二次襯砌后于舊隧洞內(nèi)澆筑混凝土護(hù)拱，以確保運(yùn)營期間隧道安全。Ⅰ區(qū)段(K114+275～K114+300段)與Ⅲ區(qū)段(K114+375～K114+400段)新建隧道與舊隧洞相距極近，基于施工及運(yùn)營安全考慮，將舊隧洞全斷面封堵。Ⅱ區(qū)段(K114+300～K114+375段)及Ⅵ區(qū)段(K114+520～K114+686段)影響相對(duì)較小，施工過程中需加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，控制圍巖變形，適時(shí)施作二次襯砌。對(duì)于爆破施工段，應(yīng)控制藥量，控制爆破震動(dòng)速度不超過15 cm/s。

3 Ⅳ區(qū)段處治措施及作業(yè)順序

Ⅳ區(qū)段樁號(hào)范圍為K114+400～K114+440，本段新舊隧道開挖輪廓局部重疊。處治措施及作業(yè)順序見圖4。

1)開挖前在舊隧洞內(nèi)架設(shè)新隧道局部工字鋼(見圖5)，并掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土，將新建隧道開挖輪廓外的舊隧洞采用M10漿砌片石回填封堵，回填頂部不密實(shí)處采用水泥砂漿灌漿填充。

2)對(duì)新建隧道開挖范圍內(nèi)的舊隧洞鋼架先進(jìn)行切割拆除，再進(jìn)行開挖。拆除一段，開挖、支護(hù)一段，一次拆除縱向2 m范圍的鋼架。不能大拆大挖，控制超挖量。

3)盡早施作二襯，封閉成環(huán)，襯砌與掌子面相距不宜大于30 m，防止圍巖失穩(wěn)發(fā)生坍塌，但距離也不宜太近，避免工作面太小，影響施工工序的開展。

4 Ⅴ區(qū)處治措施及作業(yè)順序

Ⅴ區(qū)段樁號(hào)范圍為K114+440～K114+520，新建隧道與舊隧洞平面線位重疊率高，但舊隧洞路面高出新建隧道路面約3 m。處治措施及作業(yè)順序見圖6。

1)舊隧洞抽排洞內(nèi)積水，局部滲水嚴(yán)重處進(jìn)行局部注漿堵水及拱部的引排。舊隧洞底部鋪砌C20片石混凝土，避免該段落積水，并確保邊墻底部有足夠支撐，同時(shí)為架設(shè)鋼架等施工提供平臺(tái)。在舊隧洞鋼架切割位置上方施作2根6 m長鎖腳注漿導(dǎo)管，切割拆除開挖輪廓內(nèi)舊隧洞縱向2 m范圍鋼架，架設(shè)槽鋼橫梁，將舊隧洞鋼架焊接至橫梁上。

2)施作舊隧洞范圍內(nèi)部分的鋼架，加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，并噴射混凝土，形成初支套拱，見圖7。

3)在初支套拱防護(hù)下開挖一側(cè)圍巖，并施作該側(cè)剩余初期支護(hù)，鋼架與上方已施作鋼架連接，施作鎖腳錨桿。開挖時(shí)采用控制爆破，確保舊隧洞和圍巖的穩(wěn)定，進(jìn)尺控制在1.2 m以下。

4)待先行側(cè)初期支護(hù)施作完成后，預(yù)留核心土，開挖另一側(cè)圍巖，施作該側(cè)剩余初期支護(hù)，施作鎖腳錨桿。

5)開挖核心土，并及時(shí)施作仰拱，仰拱一次施作，整體澆筑。

6)施作拱墻部位二次襯砌。待拱墻二襯強(qiáng)度達(dá)到70%，進(jìn)入舊隧洞剩余空間澆筑1.5 m厚護(hù)拱。

5 施工注意事項(xiàng)

1)施工前需復(fù)測(cè)交叉段舊隧洞凈空斷面，斷面間距為10 m，用于指導(dǎo)該段施工。

2)舊隧洞與新建隧道多處連通，施工爆破作業(yè)時(shí)應(yīng)考慮舊隧洞內(nèi)人員的安全。

3)對(duì)舊隧洞的回填封堵應(yīng)密實(shí)，且下方應(yīng)留出排水孔，以便既有洞內(nèi)水可流出。填筑完成后宜鉆孔檢驗(yàn)施工質(zhì)量。

4)嚴(yán)格按照新奧法原理組織施工，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)反饋信息，以修正設(shè)計(jì)和采取應(yīng)急措施。

6 結(jié)語

目前，新舊隧道交叉段已順利施工完畢，隧道施工過程及運(yùn)營中均未出現(xiàn)不良狀況。對(duì)類似工程有以下幾點(diǎn)建議：

1)結(jié)合隧址區(qū)地質(zhì)情況合理確定交叉段的工程措施，圍巖條件較差時(shí)，需對(duì)交叉段進(jìn)行必要的加強(qiáng)處理；

2)重視新舊隧道工字鋼接頭的處理，可加設(shè)縱向槽鋼以加強(qiáng)其連接，同時(shí)，重視該處鎖腳錨管的施作；

3)合理確定交叉段施工作業(yè)順序及防護(hù)措施，確保各步驟作業(yè)過程的施工安全。