“蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應用

陳俊偉 謝小韜

摘 要：本文以一高速公路隧道工程為例，針對隧道穿越小型堆積體的特點，從環境保護、工期、施工工藝、質量控制、造價等幾個方面對施工方案進行了比選研究。結果表明，以“蓋挖法”方案穿越小型堆積體能有效克服了傳統施工方案的不利因素，確保了洞口的長期穩定和安全，減小了對周圍環境的破壞，可為類似工程提供借鑒。

關鍵詞：隧道工程;堆積體;蓋挖法;方案比選

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0123-02

1工程概況及問題提出

某高速公路分離式隧道采用雙向四車道、時速80km/h標準設計，最大開挖跨度12.46m，左右線進出口洞門均采用端墻式，右線長838m，左線長846m，整體呈南北走向，屬中隧道。最大埋深118m。隧道進口左右線高差約7m，左右洞凈距約17m，見圖1。

隧道進口段位于堆積體的下緣，與堆積體呈30°～40°斜交，自然坡度約25°～35°。堆積體主要由含礫粉質黏土及碎石構成，縱向約210m，寬約15m～100m，厚約4.8m～15.6m，堆積體物質主要為：地表以下0m～8.4m為含礫粉質粘土，5.80m～11.3m為碎石土，10.0m～13.1m為含礫粉質粘土，13.1m～15.6m為碎石土，下伏基巖主要為前震旦系（AnZ）石英片巖，堆積體體積約6萬方。見圖2。

施工前該堆積體處于穩定狀態，隧道直接開挖進洞將會導致堆積體中部形成高陡臨空面，在雨水等因素的影響作用下，巖土體抗剪強度下降，土體容重變大，導致下滑力增大，抗滑力減小，在施工擾動等因素作用影響下進一步發生變形破壞，從而引發滑坡，因而必須采取有效措施進行處治。

2施工方案比選

堆積體的治理常規方法是清除、抗滑樁或地表注漿進行治理，在借鑒國內類似工程經驗的基礎上，引入蓋挖法施工進行研究分析，從環境保護、工期、施工工藝、質量控制、造價等幾個方面進行比較[1]。

2.1堆積體清除

滑坡體主要為含礫粉質粘土、碎石層，按不陡于1∶2.5得坡率坡率進行清除，分段設置平臺，并采用骨架護坡進行防護，清除時從上至下分級、分層施工，層厚不大于3m，每級寬度不大于8m，清除后，該段采用明挖型式通過。

堆積體清除方案安全可靠，質量控制效果好，造價低，施工效率高，但該處鄰近村莊，環境保護要求較高，附近3km范圍內難以找到合適棄土場，限于征地、運輸等條件限制，該方案難以實施[2]。

2.2抗滑樁

根據堆積體剩余下滑方向及分力大小，將抗滑樁布置于左右洞之間。抗滑樁采用雙排樁，縱向布置范圍為50m，樁徑1.5m，樁間距2.5m，排距4m，兩排抗滑樁對齊布置，樁長14m～28m。每排抗滑樁之間采用1.5m寬，1.5m厚冠梁連接，前后冠梁之間采用連梁連接。連梁寬1.5m，厚1.5m，間距為4.0m。抗滑樁施工完畢后，隧道以暗挖型式穿越堆積體。

抗滑樁可有效抑制堆積體下滑趨勢，保證施工安全，工藝成熟，質量控制效果較好，但其施工工期較長，造價較高。

2.3地表注漿

根據堆積體的分布情況，對進口段堆積體采用φ75袖閥管地表注漿。袖閥管注漿范圍為隧道進口縱向50m、隧道兩側10m區域內，拱部加固深度開挖線外50cm，結構兩側加固深度為路面標高以下1.5m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置。注漿材料采用1∶0.8～1∶1水泥漿液（水灰比），注漿壓力為0.5～2.0MPa（可根據現場注漿試驗情況調整注漿參數），漿液擴散半徑1.0m～1.5m，漿液填充率約15%～20%[3]。

地表注漿改善軟弱地質體的物理力學性能效果顯著，其往往與其它處治措施結合使用，但工藝要求較高，質量控制效果較差，施工工期長，造價高。

2.4蓋挖法

結合市政工程“蓋挖法”的設計與施工原理，隧道施工中“蓋挖法”的核心思路是在隧道拱部以上設置護拱，護拱上方進行反壓回填，回填完成后再以暗挖型式通過。

施工時清除表層部分土體至護拱內輪廓，同時分段跳槽施作耳墻，現場立模、綁扎鋼筋、澆筑護拱混凝土，待護拱達到100%強度后，上部施作初次回填土層。初次回填完成后施工護拱段襯砌結構、洞門，待護拱段襯砌結構施工完畢并達到強度要求后進行護拱頂部二次回填至原地面高程，最后再進行后續暗洞開挖施工[3]。

2.5 方案比選結果

綜合各方面比較分析，結合現場實際情況，“蓋挖法”是本隧道的最優選擇，見表1。

3蓋挖法方案的設計與施工

考慮現場實際情況，遵循少開挖、少擾動的原則，針對堆積體范圍、下滑方向等特點，右洞采用明洞接長+蓋挖法的型式通過，左洞在暗洞接長后受堆積體影響相對較小，采用暗挖型式通過，具體措施如下：

（1）由于進口地表縱坡較平緩，結合現場地質情況，左右洞接長長度為15m，右洞25m段落采用蓋挖法施工。（2）為防止雨水下滲導致土體受浸泡而強度降低，地表堆積體周邊設置環向截水溝，同時在堆積體范圍內設置縱橫向截排水溝，避免地表雨水下滲降低堆積土體的物理力學性能。（3）在少擾動、少影響洞口山體的原則下進行臨時邊仰坡開挖，同時采用網噴混凝土加固，噴射C25混凝土，厚度10cm，鋼筋網φ6，網格間距20cm×20cm;并采用小導管注漿加固，小導管采用φ42鋼花管，L=3.0m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置，水泥漿液水灰比為1∶1（重量比），注漿壓力1～1.5MPa。（4）采用帶耳墻的護拱結構，護拱結構采用60cm厚C25鋼筋混凝土，耳墻采用C35素混凝土。（5）護拱下部結構左側邊墻采用復合式結構襯砌，初期支護厚度為30cm，鋼架采用I20a工字鋼、間距0.6m;拱部、右側邊墻、仰拱采用70cm厚C35鋼筋混凝土整體式襯砌。結構左側采用φ50小導管注漿，L=3.5m，間距150cm（縱）×100cm（環）。（6）護拱達到100%強度并反壓回填后，方可進行洞口蓋挖段暗挖施工，逐榀開挖、及時施作左側初期支護鋼架，開挖達到一個臺車長度后，應及時施做二次襯砌。蓋挖段開挖工法為CD法，施工時采用人工或機械開挖，嚴禁爆破。（7）施工工序：施作坡體截排水系統→施做耳墻及護拱（分段拉槽開挖）→初次回填（護拱頂2.0m）→逐步開挖并施做蓋挖段襯砌結構→施做洞門→洞頂二次回填→施做暗洞。（8）隧道進口段穿越堆積體下緣，為確保施工安全，施工期間開展有針對性的監控量測。進口段監測除常規項目（洞內外觀察、地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂）外，重點開展坡體穩定性監測，見圖3。

4結論與體會

“蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應用，有效克服了傳統施工方案的不利因素，確保了洞口的長期穩定和安全，減小了對周圍環境的破壞，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻

[1] 方忠強，李浩.“蓋挖工法”在茅山隧道施工中的應用[J].現代交通技術，2008（3）：61-63.

[2] 周恒，陳浩，林晨.“蓋挖法”在超小凈距大跨隧道洞口滑坡中的應用[J].公路，2013（4）：221-225.

[3] 劉傳利，沈佳佳.“蓋挖法”在重羅山隧道淺埋偏壓段的應用[J].路基工程，2016，186（3）：186-190+196.