特長隧道洞口坡積土蓋挖法施工技術

趙 超

(中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528430)

1 工程概況

貴州省石阡至玉屏(大龍)高速公路第TJ02標段，路線全長4.71 km，起訖樁號：YK10+200～YK14+910。本標段設有周家灣隧道一座(路線前進方向為連拱向分離式漸變)：左線起訖樁號ZK10+660～ZK14+890，長4 230 m，隧道最大埋深394 m；右線起訖樁號YK10+640.581～YK14+900，長4 259.4 m，隧道最大埋深約394 m。隧道進口高程622.8 m，出口高程723.7 m。本項目隧道為特長隧道，地質情況復雜多變，存在各種地質危害的風險，在施工中對遇到地質危害的處理將成為隧道施工的控制重點。隧道出口為殘破堆積體，薄層狀強風化頁巖，受淺埋影響，拱部及兩側壁局部易產生坍塌和掉塊；出口左洞存在偏壓現象，拱頂至左側拱腰位置有9 m長區域無覆蓋層，邊仰坡開挖過程中拱頂地表出現較大沉降和開裂，隧道洞口地質條件很差，因此施工時必須采取高效合理的施工技術來保證洞口邊仰坡的穩定和進洞安全。

2 隧道蓋挖法施工技術

2.1 排水措施和植被防護

隧道左線ZK10+660～ZK14+890為單向上坡，出口開挖則為單向下坡，隧道施工前，要注意提前完善原地表監控點的現場布置，以便有效實現實時監控量測和地質突發狀況預報。由于出口掘進方向為單向下坡，隧道洞外截排水是隧道邊仰坡開挖正常進洞前必須完善的工作，在邊仰坡坡頂根據設計位置設置截水溝和排水溝將地表水引流至自然排水系統而不至對進洞段土體侵蝕。同時為了預防遭遇急劇降雨天氣，土基松散或受雨水沖刷而影響工程質量，所以要相應地準備好直徑不小于5 cm的軟管以排水備用；現場仍需備彩條布用于暴雨情況對洞口淺埋段地表覆蓋。在現場開挖區域的左右兩側，結合該項目開挖過程中地形變化趨勢，事先準備好3.5 m長Φ20鋼筋錨桿，采用掛網噴射C20混凝土形成有效的保護層。為防止人工操作免受傷害，仰坡平臺周圍要布置好防落石護欄。

2.2 開挖、支護ZK14+870～ZK14+890段邊坡、仰坡

洞口邊、仰坡施工作業前，要按照圖紙要求做好開挖邊線，并將開挖面渣土等及時清理，挖掘過程中要保證采用的自上而下的操作順序，挖掘機和人工要相互結合，注意避免垂直作業情況出現，要及時將廢渣運出集中堆放。開挖過程中邊坡的穩定性不足，所以要注意禁止超、欠挖情況，或者其他會引起邊坡不穩定的動作。就本項目周家灣隧道出口來說，主要是采用挖掘機開挖，不得采用爆破等擾動較大的方式開挖。邊仰坡在作業過程中，要按照方案逐步落實防護布置。洞口仰坡土石方要按照兩個步奏開挖施工，第一步要完成洞口上、下臺階分界線標高以上、成洞面的區域，形成進洞的臺階，同樣也要做好錨噴支護；第二步開挖余下的隧道，注意做好核心土預留，也要保持掌子面土體結構的可靠性。開挖后，由于左側拱腳承載力小于設計要求的250 KPa，因此對拱架底基坑做變更加強處理，一般是采用換填處理的方式。

2.3 ZK14+870～ZK14+885段護拱施工

根據設計圖紙，考慮隧道內輪廓、二次襯砌、防水層、預留隧道沉降量后即為此段落的護拱開挖輪廓線。開挖前測量組做好數據計算，逐斷面放點控制開挖深度，作業過程中人工和設備機械要做好協作配合注意基本的分層、分段要求，機械開挖至護拱內輪廓線10～20 cm后撤出，人工繼續接力開挖至護拱內輪廓線。用M30砂漿對開挖出來的護拱坡面抹面，并及時支護拱架等，立外模后及時澆筑護拱混凝土；對完全無覆蓋層段落，直接安裝拱架并采用縱向連接鋼筋和打設錨筋等固定拱架，掛網噴錨護拱。拱腳必須支墊在堅實基礎上，同時打設鎖腳錨桿于基礎中，且和拱腳焊接連接牢固；拱架上緣同樣用錨桿固定于上側巖體內，確保拱架支撐牢固。

2.4 ZK14+885～ZK14+887段套拱施工作業

測量組施工的放線定位要經過監理工程師的審核同意，然后開挖作業。套拱采取C25混凝土作業，2×0.7 m。導向管常用無縫鋼管，可用Φ127×4以上的管子，其安裝過程中要保持一定的仰角，大約1～2°(可根據現場實際地質情況調整仰角，并結合長管棚長度，長度大則仰角偏大控制)，環向間距40 cm，方向與路線中線平行。套拱內置型鋼為I18工字鋼，孔口管用Φ20鋼筋固定，每根長75 cm。

2.5 ZK14+885～ZK14+887段護拱管棚施工

管棚采用Φ108×6 mm熱軋無縫鋼管，沿拱部環向布置；鋼管長度滿足設計要求；管棚環向間距40 cm，仰角2°，間隔注水泥漿，注漿壓力：0.5～1.0 MPa，終壓2.0 MPa。

施工流程上：按圖開挖到設計尺寸→噴混凝土封閉巖面→澆注C20片石混凝土基座→18號工字鋼拱架安裝→固定Φ127孔口管→立模澆注C25混凝土護拱→鑿巖臺車鉆奇數孔→頂管→注水泥漿→清孔、砂漿充填→鑿巖臺車鉆偶數孔→頂管→清孔、砂漿充填。

2.6 回填ZK14+870～ZK14+887段至護拱頂部

需要特別注意的是，在蓋挖施工階段，常常會遭遇積水或者外部流水進入侵蝕，所以為了避免出現此問題，同時能夠有效減小邊坡高度值，降低安全隱患，將ZK14+870～ZK14+887段原本護拱開挖的區域及時做好回填。在土石回填過程中，也要注意結合現場的實際需求，采取機械設備和人工作業相互結合的方法來推進，確保現場作業安全。注意作業的機械設備不宜采取重大器械，應當輕量級兩側對稱回填。完成回填作業后，把護拱兩邊的排水設施修建完善，以便于將雨水倒流至外側。

2.7 分段蓋挖ZK14+870～ZK14+887段土方，接長護拱至仰拱底

根據三臺階法(根據圍巖可選擇環形開挖預留核心土法)分段開挖ZK14+870～ZK14+887段土方，從外向內循環推進。所謂的臺階法，就是在作業過程中讓左、右兩側臺階間距維持在5 m以內。挖掘過程中外模用Φ22鋼筋焊接在套拱內部鋼拱架構造弧形扣牢外模板，擋頭板參照一樣的方法制作。初期支護由系統錨桿、鋼筋網、噴射混凝土、工字鋼鋼拱架連接，并與超前小導管形成復合結構。噴射混凝土過程通常利用預埋標志釘參照實現，混凝土厚度一般為26 cm，在噴密的過程中要按照從下到上的順序，定尺定段推進。在整個開挖工作推進到下臺階時，要按照上述同樣的操作方法接長護拱到仰拱底部。

2.8 逐段施作ZK14+870～ZK14+887段仰拱及回填

正洞及仰拱開挖根據現場實際情況，可采用機械開挖，而避免采用爆破等擾動較大的方式開挖。下臺階及仰拱開挖盡量控制進尺長度，短進尺早成環封閉。仰拱開挖過程中會出現很多虛渣和積水，要及時做好清理；同時保證混凝土澆筑質量，待支護閉合成完整環形，結構穩定性有所保障。現場測量放樣，挖掘機作業要保障一次性開挖到目標位置，人工作業主要是清理底部廢渣；把上循環仰拱混凝土接頭位置鑿毛，按施工圖紙方案標示完成仰拱鋼筋支護，并預留與邊墻襯砌連接筋；自檢合格后，報監理工程師隱蔽檢查并簽證，混凝土輸送車運輸灌筑，插入式振動棒搗固。鎖腳錨桿、系統錨桿須嚴格按設計要求施作，做好現場焊接質量的控制。

2.9 ZK14+870～ZK14+887段二次襯砌施工

(1)機械設備選配方面，按照以往類似的公路隧道襯砌作業的積累經驗，結合各設備廠商的設備性能和型號進行對比分析，按照科學的計算結果，保障機械設備配置能夠完全滿足整個施工過程中各種施工工況的實際需求，從而實現施工效率和綜合能力的最大化。

(2)ZK14+870～ZK14+887段二次襯砌按臺車長度，先施工明洞在分段施工，其施工的主要工藝流程：測量放線→鋪設軌道→防水層作業臺架就位→凈空檢查→鋪設無紡布及防水板→涂刷脫模劑→模板臺車就位→調整并鎖定→安裝止水帶及端模→混凝土入模→振搗→養生→脫模→養生。

(3)ZK14+870～ZK14+887段二次襯砌施工關鍵技術要點：在使用模板臺車前，要做好細致的加工測量工作，保障安裝位置精準；混凝土的襯砌過程中，要確保與隧道的工作面一致性；人行道、行車道、隧道銜接處橫盤銜接的平滑性有保障；襯砌時，放線時要專項控制，為后期的平順銜接、模板修整創造良好的基礎，也能改善襯砌美觀性；襯砌作業過程中注意預埋件、洞室位置；二次襯砌作業，一定要采用激光斷面儀復檢，主要是為了檢查襯砌厚度滿足設計要求；脫模時間要隨著混凝土凝固狀態做調整，也要繼續做好混凝土后期養護，混凝土強度和可靠性保持穩定的狀態。

3 結束語

貴州省石阡至玉屏(大龍)高速公路第TJ02標段隧道左線ZK14+870～ZK14+887采用蓋挖法對工程的施工安全和質量起到了決定性的作用，能夠較為合理妥善解決隧道洞口坡積土進洞的隱患，同時能夠有效地保護周圍的生態環境，有效地控制工程造價預算。