公路隧道工程中的淺埋偏壓明洞施工技術(shù)

李玉斌

中交一公局第七工程有限公司，河南 鄭州 450000

1 工程概況

重慶萬州至湖北利川高速公路（重慶段）WL06合同段隧道左線K35+820～K37+230總長度為1410m，明洞長12m，正洞部分地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，以Ⅳ級圍巖居多，長度為790m，并有Ⅴ級圍巖，長度為608m。隧道右線K35+820～K37+225總長度為1405m，明洞長11m，正洞部分以Ⅳ級圍巖居多，長度為770m，并有Ⅴ級圍巖，長度為624m。左、右線進(jìn)出口地質(zhì)狀況一致，均為Ⅴ級圍巖。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

項目左、右線進(jìn)出口處均采用端墻式洞門結(jié)構(gòu)，并在右線出口展開淺埋偏壓明洞襯砌作業(yè)。進(jìn)口邊仰坡采用掛網(wǎng)噴砼防護(hù)，支護(hù)參數(shù)如下：采用φ42mmm注漿小導(dǎo)管，長度為6m，梅花形布置，間距為1.0m×1.0m；掛網(wǎng)采用φ6.5mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距為20cm×20cm；噴射混凝土厚10cm。出口邊仰坡采用掛網(wǎng)噴砼防護(hù)，支護(hù)參數(shù)如下：采用φ22mm砂漿錨桿，長度為3.5m，梅花形布置，間距為1.2m×1.2m；掛網(wǎng)采用φ6.5mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距為20cm×20cm；噴射混凝土厚10cm。

基于設(shè)計要求，明洞段襯砌部分以C25鋼筋混凝土為施工材料，明洞外沿增設(shè)防水板，利用兩層土工布包裹；偏壓擋墻施工質(zhì)量直接取決于基礎(chǔ)承載力，至少為0.3MPa，且基于C25混凝土材料澆筑所得；明洞回填M7.5漿砌片石，上部夯填碎石土，頂部設(shè)置黏土隔水層，以起到覆蓋效果。偏壓明洞拱頂施工環(huán)節(jié)，其中心填土高度控制在3m以下，遵循分層、對稱原則展開回填作業(yè)，并保障壓實(shí)度≥90%[1]。

3 淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

3.1 淺埋偏壓處理措施

針對淺埋偏壓隧道洞外部分，行業(yè)內(nèi)已出現(xiàn)多種方法。（1）削坡排水法。首先挖除偏壓側(cè)邊坡土體，然后增設(shè)高效排水措施，有效控制側(cè)滑力。此方法適宜應(yīng)用于土質(zhì)圍巖地形。（2）減載反壓法。綜合采取邊坡減載與反壓回填法，有效抵御山體側(cè)滑問題，此方法常用于山體偏壓不大的場景。（3）地表注漿法。該方法在面對破碎失穩(wěn)圍巖時具有較高的可行性，施工流程精簡，但難以控制注漿量，實(shí)際運(yùn)用效果有限。（4）支擋加固法。以坡體實(shí)際情況為準(zhǔn)利用抗滑樁等結(jié)構(gòu)起到支擋效果，所需材料成本高。

在長安寨隧道工程中，基于洞口區(qū)域的圍堰與偏壓情況[2]，綜合多因素對比后決定采取抗滑擋墻加固形式，以C25混凝土為原材料，在有效控制邊坡下滑、大幅緩解明洞偏壓力的同時，還能發(fā)揮出良好的經(jīng)濟(jì)效益，總體上可行性較高。

3.2 工藝流程

相關(guān)工藝流程具體為截水天溝施工→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

（1）截水天溝施工。工程人員測量放樣，明確水溝中心線精確位置，需滿足與邊坡仰拱開挖線間距超過5m的要求，在清理環(huán)節(jié)最大程度上保留開挖線，同時存留水溝內(nèi)的植被。以M7.5漿砌片石為原材料進(jìn)行截水天溝施工作業(yè)，形成60cm×60cm的斷面，控制溝底縱坡坡度至少達(dá)到0.3%。此環(huán)節(jié)基于坐漿法展開，以保障砌塊大面朝下。

施工材料遵循隨拌隨用原則，砂漿發(fā)生初凝后堅決廢除。砌縫寬度需≤2cm，豎縫錯開寬度≥10cm，利用泡沫板有效填充沉降縫，施工間距以8～10m為宜。待截水天溝強(qiáng)度滿足既定要求后，即可通過瀝青麻絮將原本置入其中的泡沫板置換出來，考慮到沉降縫水損害問題，置入的新材料必須足夠密實(shí)。結(jié)束砌體施工后，基于濕草簾覆蓋的同時采取灑水養(yǎng)護(hù)措施，持續(xù)7～14d。

（2）土石方開挖。設(shè)置地表排水系統(tǒng)是展開仰拱開挖的必要準(zhǔn)備工作，實(shí)際開挖以分層方式為宜，由外部開始并逐步轉(zhuǎn)入內(nèi)部，開挖過程兼并采取支護(hù)措施[3]。洞口邊仰拱開挖嚴(yán)格遵循“平順直”原則，控制超欠挖問題，以挖機(jī)輔以人工作業(yè)的方式全面清理表土。經(jīng)分析后決定，邊仰坡土石方施工采用淺孔臺階爆破開挖法，綜合所在區(qū)域地形情況，確定爆破最小抵抗線方向，每完成一部分開挖作業(yè)后均隨即采取支擋防護(hù)措施。

（3）出渣運(yùn)輸施工方法及工藝。根據(jù)工程現(xiàn)場情況，選定無軌運(yùn)輸出渣方式。將施工所得殘渣通過裝載機(jī)整理至自卸車中。在棄渣品質(zhì)良好的前提下，盡可能將其調(diào)配至其他施工環(huán)節(jié)，無用部分則運(yùn)輸至棄渣場。為保障棄渣處理效果，需采取永久擋護(hù)工程，在其頂面安裝排水系統(tǒng)，并利用渣場坡面種植適量與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)的植被。

車輛持續(xù)往返于仰拱施工段，為推動其他工序的正常作業(yè)，采取仰拱棧橋過渡方案，即搭設(shè)架空平臺并實(shí)現(xiàn)與已澆筑仰拱的連接，進(jìn)一步延展至通車強(qiáng)度地段，此時仰拱清底與澆筑施工均在棧橋下方展開。結(jié)束下方仰拱施工作業(yè)且滿足工程強(qiáng)度要求后，將搭設(shè)平臺偏移一定位置，并使施工作業(yè)持續(xù)推進(jìn)。為保障出渣效率，最大程度上控制循環(huán)時間，制訂了如下方案：①做好裝運(yùn)渣設(shè)備養(yǎng)護(hù)作業(yè)，適配足量且高品質(zhì)易損配件，若出現(xiàn)問題隨即處理好；②保障洞內(nèi)排水與照明質(zhì)量；③持續(xù)對施工便道采取灑水措施，做好通風(fēng)工作。

（4）邊仰坡防護(hù)。結(jié)束開挖后基于C20噴射混凝土施工以得到4cm初噴層，砂漿錨桿按照1m×1m梅花形布置方式，結(jié)束錨桿施工后使用25cm×25cm的φ6.5mm鋼筋網(wǎng)材料通過焊接方式穩(wěn)固連接于錨桿頭，在上述基礎(chǔ)上再次利用C20噴射混凝土封閉，總體噴射厚度為10cm。當(dāng)施工中出現(xiàn)局部凹陷問題時，優(yōu)先利用C20片石混凝土填充，保障施工質(zhì)量并掛網(wǎng)噴混凝土，所得坡面需足夠平順，不可出現(xiàn)積水問題。

（5）仰拱及填充施工。開始此環(huán)節(jié)施工前需將隧底渣土清理干凈，借助高壓風(fēng)再次清理。對于超挖部分，堅決不允許采用原土回填方式，可行材料為C25混凝土。澆筑施工需得到自制鋼棧橋的支持，要求一次成型。待仰拱混凝土達(dá)終凝狀態(tài)后方可進(jìn)行填充作業(yè)。

（6）偏壓擋墻施工。該工程施工環(huán)節(jié)較多，其中以抗壓擋墻尤為關(guān)鍵，此部分質(zhì)量直接影響偏壓明洞穩(wěn)定性。擋墻施工以C20混凝土為原材料，基礎(chǔ)高度設(shè)定為120cm，擋墻高1057.5cm。基于二次立模方法展開施工作業(yè)，綜合考慮擋墻規(guī)格，合理設(shè)置雙排腳手架。

在指定攪拌站制得施工混凝土，經(jīng)由罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場，為控制混凝土離析，澆筑以分層方式為宜，且單層厚度必須在2m以下。以2m為間距縱向預(yù)埋PVC-U泄水管，施工后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度若達(dá)到既定指標(biāo)的75%，可將模板拆除，隨即進(jìn)入灑水養(yǎng)生環(huán)節(jié)，具體養(yǎng)護(hù)時間至少需7d。

（7）明洞襯砌。此環(huán)節(jié)施工需得到全斷面液壓臺車的支持，考慮到襯砌強(qiáng)度要求，工程中選用C25防水鋼筋混凝土材料。二次襯砌拆模對拱圈結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出了要求，即在達(dá)到設(shè)計值的70%后方可展開，結(jié)束拆模后要第一時間利用砂漿找平，并增設(shè)雙層土工布與防水板，使兩部分材料達(dá)到緊密連接狀態(tài)，要嚴(yán)格控制搭接長度，依據(jù)相關(guān)要求粒徑必須在10cm以上。此外，防水板與土工布均有必要適度向拱背延伸，通常情況下回填土面高差至少要達(dá)到50cm。

3.4 洞門施工

以C25混凝土為原材料進(jìn)行泵送施工，所需混凝土在指定攪拌站制得并經(jīng)由罐車設(shè)備轉(zhuǎn)入實(shí)際施工場所，采用泵送入模方式，利用插入式搗固器提升整體密實(shí)度。碎石土材料單層厚度設(shè)定為2m，各處模板縫需達(dá)到“橫平豎直”的效果。

3.5 明洞回填

結(jié)束明洞外部防水層施工作業(yè)，且該部分混凝土強(qiáng)度滿足既定要求后，即可進(jìn)入明洞回填施工環(huán)節(jié)。在回填側(cè)墻的過程中，必須遵循兩側(cè)對稱的原則，所用混凝土材料各方面性能應(yīng)與墻身保持一致。拱上回填需使用到碎石土材料，要求粒徑在10cm以下并采用人工夯填的方式，回填材料單層厚度在30cm以下，所得碎石土壓實(shí)度至少達(dá)到90%。此外，還需控制回填土面高差，該值必須在50cm以下。

持續(xù)施工且達(dá)到與拱頂平齊的狀態(tài)后，轉(zhuǎn)為人工夯填的方式，直至到達(dá)拱頂上方1m處后再通過機(jī)械回填的方式最終到達(dá)指定高度。拱下回填以M7.5漿砌片石為主，基于擠漿法展開。為保障施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制分段區(qū)域，通常與沉降縫重合，結(jié)束明洞下方施工作業(yè)后第一時間采取灑水養(yǎng)護(hù)措施。

3.6 監(jiān)控量測

在整個新奧法施工作業(yè)中，基于監(jiān)控量測的方式可有效獲悉工程沉降情況，得知洞口圍巖穩(wěn)定性良好，總體上施工安全性高。引入DS05水準(zhǔn)儀針對地表下沉展開監(jiān)測，該設(shè)備運(yùn)行精度達(dá)0.1mm，測點(diǎn)具體位置應(yīng)在邊坡坡形與埋深相差較大區(qū)域，整個施工過程量測頻率必須滿足單點(diǎn)至少27次的要求。為保障該工程質(zhì)量，施工中嚴(yán)格貫徹新奧法施工理念，全面做好防護(hù)工作，最終地表下沉速率得到了有效控制，總體來說趨于穩(wěn)定，技術(shù)方案具有可行性。

4 結(jié)束語

文章以長安寨隧道為背景，針對淺埋偏壓明洞施工技術(shù)展開探討，以工程質(zhì)量為首要考慮因素，針對各項工藝流程做出優(yōu)化，形成了多維工程管理體系。上述行為有助于保障團(tuán)隊施工效率，在縮短工期的同時，還能控制成本。總體上，此次方案較為可行，具備一定的參考價值。