牛角窩隧道進口暗挖改明挖隧道施工的技術探討

劉亞威 劉義

摘 ? ?要：贛深鐵路牛角窩隧道與聯絡線牛角窩隧道全段并行，根據對聯絡線隧道出口現場地形勘測，發現在位于聯絡線隧道HBSDK8+445處為深溝，現場測量顯示隧道出洞。上行線劍潭東江特大橋1-10#孔24m梁架梁方案采用正線架橋機轉向至聯絡線架設：架橋機從正線轉至聯絡線需要100m的轉向距離，故將牛角窩隧道進口變更采用明挖施工。

關鍵詞：聯絡線隧道出洞、架橋機轉向、明挖

1 ?工程概況

1.1 ?工程位置

牛角窩隧道與聯絡線牛角窩隧道地處剝蝕丘陵區，地形較陡峭，溝谷縱橫，贛深鐵路牛角窩隧道與聯絡線牛角窩隧道全段并行，與聯絡線隧道同步施工，兩并行隧道之間中間巖柱厚度僅4.3m。

1.2 ?工程概況

原設計圖紙顯示：聯絡線牛角窩隧道及牛角窩隧道屬丘陵區，總體地勢為中間高兩端低，中部地勢陡峭，兩側稍緩和。聯絡線牛角窩隧道的里程為HBSDK8+287.82-585.32，全長297.5m;牛角窩隧道的里程為DK357+604.5-913，全長308.5m。但根據對牛角窩隧道進口及聯絡線隧道出口現場地形勘測，發現在位于聯絡線牛角窩隧道HBSDK8+445（牛角窩隧道里程DK357+745）處為深溝，根據現場測量，位于聯絡線里程HBSDK8+445隧道中心的高程為59.0m，此處隧道洞頂高程為62.0m，距離聯絡線牛角窩隧道出口長度為140.5m，橫穿聯絡線隧道及牛角窩隧道。

根據對牛角窩隧道進口現場地形的勘查和實地測量，發現設計圖紙給出的邊仰坡防護無法覆蓋已經被破壞的現有地形，直立陡坎無防護措施，現場裸露地層為粉質黏土層，自穩能力差，且無植被覆蓋，易產生滑坡及坍塌。根據現場地形揭示，牛角窩隧道進口所處山丘為孤立山包，左側已被破壞，右側為山溝。

2 ?上行線劍潭東江特大橋架梁方案對比

劍潭東江特大橋為全線控制性工程，且與牛角窩隧道相接。根據現場實際情況討論分析，上行線劍潭東江特大橋1-10#孔梁架梁方案共有三種，分別為支架現澆法、移動模架法、正線架橋機轉向至聯絡線架設。

（1）支架現澆法：①上行線劍潭東江特大橋共11個墩臺位（含實體墩、空心墩），其中有6個空心墩墩高在30m以上，在支架現澆法施工過程中存在較大安全隱患;②高墩位置位于池塘之中，地基承載較差，支架施工時需要對該段地基進行加固處理;③施工技術難度增大，搭設高度大于24m及以上的鋼管支架工程屬于危險性較大的分部分項工程，需要進行專項方案施工和專家論證;墩身高度較高導致支架拼裝工程量大，安全風險增加，所需人工數及工期隨之增加。

（2）移動模架法：①采用移動模架法施工時每孔梁施工工期較長，按每孔梁施工40天計算，上行線劍潭東江特大橋共10孔需要400天，合計13個月。考慮下部結構3個月，合計需要16個月，施工人工需求量大，且施工工效低，施工周期長，無法滿足工期要求及架梁計劃要求。②現澆梁施工工藝要求高，且需要重新購買模板支架，增加施工成本。

（3）正線架橋機轉向至聯絡線架設：10孔24m箱梁在梁場預制，通過運梁車運至劍潭東江特大橋聯絡線。架橋機從正線牛角窩隧道出口轉至聯絡線，完成該上行線劍潭東江特大橋共10孔梁施工共需7天時間，且安全風險低，完全滿足工期及架梁計劃要求。架橋機從正線轉至聯絡線需要100米的轉向距離。劍潭東江特大橋與牛角窩隧道相接，考慮到牛角窩隧道進口具有場地優勢，另一方面聯絡線隧道因沖溝出洞及地形被人為破壞，故選擇將牛角窩隧道暗挖改明挖隧道進行施工，以提供架橋機轉向至聯絡線施工的場地。

3 ?暗挖改明挖隧道施工方案介紹

原設計施工方案為牛角窩隧道DK357+745-DK357+604.5段（聯絡線HBSDK8+585.32-444.82段，以下均以牛角窩隧道里程進行說明）為暗挖隧道施工，聯絡線隧道因沖溝出洞及地形被人為破壞，考慮上行線劍潭東江特大橋1#-10#孔24m梁架梁方案采用正線架橋機轉向至聯絡線架設：變更方案1、將DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工變更為明挖隧道施工。2、將DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工變更為路基挖方施工。通過與鐵四院地路專業與橋梁專業對接，設計院意見為：同意暗挖隧道變更為明挖隧道，不同意變更為路基;原因是：隧線變更不允許超過50m，否則屬于I類變更。故與設計院溝通選擇將DK357+745-604.5段變更為明挖隧道施工。

牛角窩隧道進口暗挖隧道改明挖隧道施工，若考慮聯絡線隧道及牛角窩隧道明暗分界里程在同一里程為DK357+745，但DK357+745-755段存在淺埋偏壓現象，需要在牛角窩隧道與聯絡線隧道之間設置錨固樁。但錨固樁為人工挖孔樁施工，安全風險性大，故采取對聯絡線隧道HBSDK8+435-445段進行土體分層反壓回填，做好回填土體的排水和臨時錨噴封閉，并采用地表注漿加固。地表注漿要貫穿回填層及原地面，使回填加固土體與原土體形成一個整體，并增加土體密實性，防止滲漏水進入隧道內，影響隧道施工。通過回填加固及地表注漿作業，改變山體偏壓對牛角窩隧道施工的影響，使聯絡線隧道及牛角窩隧道明暗分界處于同一里程。

4 ?架梁完成后明洞襯砌施工方案

劍潭東江特大橋5-14#墩及聯絡線劍潭東江特大橋的架設1-10#墩的箱梁按照以上的架梁路線架設完成后，接下來就是要進行明挖段隧道的襯砌施工。

根據進度計劃正線及聯絡線劍潭東江特大橋20孔梁架設完成后，牛角窩隧道DK357+604.5—DK357+745段在隨之開始施工。此段明洞共140.5m，按照12m/板劃分，需要澆筑12次，普通工藝明洞每板二襯施工按10天計算，共需120天，考慮到臺車安裝時間10天，合計需要130天，施工工期難以滿足業主要求工期。

其實制約明洞施工速度關鍵在于外模安裝，普通工藝采用木板組合而成，功效低且質量難以保證;若采用整體移動外模模架，明洞的外模的安裝時間幾乎可以忽略，這樣可以使每板明洞時間縮短為5天以內，合計約60天完成，相比之下節省60天，滿業主給出的鋪軌工期節點要求。

5 ?施工安全進度分析

隧道暗挖施工為高度風險源，存在坍塌冒頂的安全風險，且作業空間和作業面比較局限，不利于大型機械施工;明挖隧道可以分段分層分步開挖，作業面和作業空間更加廣闊，且不存在坍塌冒頂的風險，安全性更好，有利于施工組織。暗挖隧道施工和明挖土石方施工可以同步進行，有效地利用現場機械和人員，施工組織更加合理。另一方面經過測算和現場勘查，明挖隧道會產生一定的高強度花崗巖，可以用來加工級配碎石，為項目提供路基填筑碎石增加效益。

為聯絡線架橋機轉向提供場地，劍潭東江特大橋架橋機從正線牛角窩隧道進口轉至聯絡線，完成該上行線劍潭東江特大橋共10孔24m梁施工需7天時間。且安全風險低，大大節省施工時長和現場支架模板措施費用，施工更加便捷高效，減少支架現澆法和移動模架法施工過程中的不確定因素，完全滿足工期及架梁計劃要求。明挖段完成架橋機轉向后，再進行明洞襯砌施工，采用整體移動外模模架臺車進行襯砌澆筑，可以壓縮襯砌施工時間，滿足業主要求施工工期。

6 ?結論

根據設計單位給出的牛角窩隧道明挖變更草圖，牛角窩隧道及聯絡線牛角窩隧道已于2019年9月28日雙洞貫通，現已進入明挖施工階段;在后續的明挖隧道施工過程中，將優化明挖隧道二襯施工方案，推動明挖隧道合理有效地施工作業。

參考文獻：

[1] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[J].2004.

[2] TB10753-2018.高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準[S].