淺談冷都坡隧道進口淺埋段下穿老G214國道施工與沉降控制技術

張玉金 許占立

一、概述

隨著國家不斷加強基礎設施的建設，越來越多的山嶺地區、地質復雜地段等逐步開展高速公路建設，崎嶇的山嶺公路被高速公路代替。越來越多的高速公路隧道建設在地質復雜地段，在建設中可能出現隧道與既有道路交叉現象，影響隧道正常施工進度，本文以冷都坡隧道進口淺埋段下穿老G214國道為實例進行分析，研究洞口淺埋段下穿國道時施工與沉降控制技術。

冷都坡隧道為分離式小凈距隧道，全隧最大埋深約385m，隧道上方有老G214國道通過，老G214國道作為施工主便道，路面破損嚴重，過往車輛主要為施工重型汽車，車流量約60輛/天。隧道洞身下穿老G214國道段左線埋深約27m，右線埋深約28m。左線K39+612.6～K39+645.8和右線YK39+661.5～YK39+679.3下穿老G214國道段原設計采用SF5a襯砌，圍巖主要為板巖灰，淺灰色，強風化，板狀結構，薄層狀構造，巖質較軟，節理裂隙發育，強風帶巖體破碎，多呈碎塊及土狀，圍巖整體強度及穩定性較差。

二、下穿老G214國道施工方案

1.方案的制定

左線K39+612.6～K39+645.8和右線YK39+661.5～YK39+679.3下穿老G214國道段根據第三方超前地質預報顯示，下穿老G214國道段圍巖以強風化板巖為主，中部圍巖完整性差、節理裂隙發育，超前地質預報判定圍巖為V級。同時下穿段隧道埋深較淺，路面破壞嚴重，且該段道路常有重載車輛經過，對隧頂有一定的附加荷載。監控量測顯示自洞口至下穿段圍巖變形量較大。為了確保下穿老G214國道施工安全，經業主和工區項目經理部研究決定對下穿段采取以下施工方案：（1）下穿段襯砌類型由SF5a調整為SF5c進行施工，加強支護。開挖采用三臺階加臨時仰拱進行，及時封閉；（2）仰拱及時封閉，每次施工仰拱盡量縮短在3m左右，同時二襯緊跟；（3）嚴格按照設計圖紙進行施工，特別是鎖腳小導管和拱腳處縱向槽鋼的施工，防止沉降；（4）加強對施工便道（老G214國道）的監控和施工保通；（5）加強現場監控量測，及時反饋，確保施工安全。

2.施工過程

（1）開挖及初期支護

嚴格執行“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的施工原則組織施工，下穿施工前及時制定了采用三臺階法加臨時仰拱進行開挖，開挖以機械開挖為主，松動爆破為輔，盡量減少對圍巖的擾動，每次開挖進尺不得大于1榀工字鋼架。下臺階開挖時左右側錯開5m距離，開挖進尺不得大于3榀工字鋼架。支護形式按照襯砌SF5c進行，其中φ25中空注漿錨桿長度4m，間距100×60cm，C25噴射混凝土厚度27cm，φ8鋼筋網片間距20x20cm，拱墻布置。I20a工字鋼間距60cm，超前小導管每循環45根，1.8m/循環。

錨桿施工前先對錨桿位置進行放樣，孔位測量做到位置準確，人工鉆孔，鉆孔完畢后及時清孔、安設錨桿。錨桿打入后及時連接注漿管進行注漿作業，注漿時確保漿液注滿孔體，水灰比控制在0.45:1～0.5:1，注漿壓力0.5MPa～1MPa，注漿順序自起拱線向拱頂進行，每注滿一根，隨機在錨桿尾部安設錨墊板。

拱架安裝前先準確放樣每榀拱架的位置，清理拱腳或墻角的松渣，處理欠挖部位，拱架與初噴混凝土務必緊密接觸，空隙處采用墊塊嵌緊，安裝采用裝載機配合人工進行，工字鋼拱腳處縱向鋪設槽鋼。相鄰兩榀拱架之間采用縱向連接筋進行連接，形成縱向連接體系。拱腳處按照設計要求打設鎖腳小導管，并與系統錨桿進行連接，形成整體受力結構。

（2）仰拱和襯砌施工

下穿老G214國道段襯砌和仰拱采用C30鋼筋混凝土，襯砌厚度60cm，仰拱厚度60cm，仰拱填充采用C10混凝土。襯砌環向主筋采用Φ22，間距20cm，縱向分布鋼筋采用φ16，間距20cm，箍筋鋼筋采用φ8，間距20cm。

仰拱采用16m棧橋，每次開挖3m，仰拱緊跟掌子面，距掌子面距離不大于20m，以保證鋼架支護及時成環。

拱墻襯砌采用整體模板臺車一次澆筑成型，由于隧道下穿老G214國道，因此及時施作二襯對保證施工和老G214國道運營安全具有重要意義。在隧道進口左右線各配置一臺10.5m自行式液壓模板臺車施作二襯。當拱頂下沉速率≥5mm/d或收斂速率≥5mm/d，圍巖處于急劇變化時，應加強初期支護，并及時施工襯砌封閉。每組二襯施工完成，擋頭板脫模后，在二襯端頭進行回填注漿，注漿壓力控制在0.5Mpa。

（3）洞內監控量測

隧道下穿老G214國道期間加強隧道監控量測，并將監控量測作為關鍵工序納入隧道施工組織中。洞內開展的監控量測主要有洞內外觀察和掌子面地質素描、已施工地段觀測、周邊收斂、拱頂下沉，觀測要求及精度符合規范要求。及時對現場量測數據繪制時態曲線和空間關系曲線。當位移－時間曲線趨于平緩時，進行數據處理、回歸分析，推算最終位移和掌握位移變化規律；當位移－時間曲線出現反彎點時，表明圍巖和支護已呈不穩定狀態，此時增加量測頻率、密切監視圍巖動態，并加強支護，必要時暫停開挖，研究對策。當位移速率無明顯下降，而此時實測位移值已接近控制標準，或噴層表面出現明顯裂縫時，立即采取補強措施，并調整原支護設計參數或開挖方法。

根據量測結果及有關規定，按下表位移管理等級指導施工：

表1 變形管理等級

表中：U0—實測位移值；Un—允許位移值（設計預留變形量）。

在施工過程中經監控量測顯示，下沉段拱頂下沉速率約6.2mm/d，累計下沉量約48mm。周邊收斂變形速率約3.6mm/d，累計收斂約42mm，滿足施工要求。

（4）老G214國道監控量測

老G214國道是施工主便道，運輸車輛必須經過老G214國道方可進入施工現場，為了不影響老G214國道的正常通行，地表沉降觀測點布置在道路中間及量測，間距5～8m，布設長度約40m，并在老G214國道邊坡上布置位移觀測點。當發現異常情況時，及時停止開挖，采取加固措施。經監控量測顯示，路面沉降速率最大值為5mm/d，最小值1mm/d，累計沉降約15mm。國道邊坡基本沒有變形，處于穩定狀態。

三、下穿國道施工注意事項

（1）隧道下穿施工過程中嚴格按照施工方案進行施工，每次開挖進尺不得過大，上臺階不得大于1榀工字鋼架，下臺階必須錯開開挖，進尺不得大于3榀工字鋼架。

（2）開挖過程中盡量采用機械開挖，減少對圍巖的擾動。必須爆破時采取控制爆破技術，防止對圍巖產生較大擾動。

（3）施工過程中必須采取有效手段對超前地質預報結果進行復核，當超前地質預報結果與實際不符時及時調整開挖方法及支護參數。

（4）施工過程中必須加強監控量測，及時整理監控數據并繪制變形曲線，實行信息化施工。

（5）每次開挖時安排在車流量較小的時間段，并安排專人阻斷交通，待爆破后檢查完畢后方可通行。