紅竹山隧道下穿縣道淺埋段施工技術(shù)

張?jiān)?biāo)

（中交一公局廈門工程有限公司，福建廈門 361021）

1 工程概況

紅竹山隧道位于龍巖市新羅區(qū)龍門鎮(zhèn)境內(nèi)，設(shè)計(jì)行車速度80 km/h，行車道寬度2×3.75 m，隧道為分離式隧道，長645 m，縱坡-0.570%，洞體圍巖級(jí)別以Ⅱ-Ⅳ級(jí)為主，進(jìn)出口處為Ⅴ級(jí)，紅竹山隧道進(jìn)口平面布置如圖1所示。

圖1 紅竹山隧道進(jìn)洞口平面布置圖

紅竹山隧道的施工難點(diǎn)在于進(jìn)口段下穿603縣道路基填方段，地質(zhì)為飽和富水殘坡積粘土，隧道單洞跨度達(dá)12.84 m，上覆土層厚右線5.25 m，左線4.41 m，既有603縣道公路縱坡達(dá)3%。603縣道交通量大，運(yùn)煤車超載嚴(yán)重，水泥路面沉降要求小，施工期間要求不中斷交通，成為隧道施工的重要制約因素，且隧道跨度大，埋深淺，動(dòng)載震動(dòng)大，控制標(biāo)準(zhǔn)高。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌及地質(zhì)概況

隧道區(qū)屬構(gòu)造-剝蝕丘陵地貌，植被發(fā)育，自然邊坡較穩(wěn)定，自然坡度20°～25°，山嶺呈近南北向，山脊（頂）渾圓狀。進(jìn)口處地面高程378～383 m，出口處地面高程378～381 m，隧道軸線最大海拔標(biāo)高483 m，進(jìn)口段自然坡度15°～20°，出口段自然坡度 30°～35°。

2.2 水文地質(zhì)條件

隧道區(qū)位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，隧道洞頂為強(qiáng)-微風(fēng)化巖，隧道開挖不易發(fā)生突水現(xiàn)象，但洞口地下水位較高，影響洞口段圍巖穩(wěn)定，建議采取降水措施，以保證洞口施工安全。

3 施工方案

3.1 洞口處理

為確保紅竹山隧道進(jìn)口段的安全進(jìn)洞及縣道的正常通行，根據(jù)實(shí)際勘查和隧道進(jìn)洞口實(shí)際地質(zhì)情況，采取帷幕注漿的方案進(jìn)行處理，按地表距洞頂高度確定加固處理深度和范圍。具體方案：

（1）將進(jìn)口段原設(shè)計(jì)的中空注漿錨桿改為雙排注漿導(dǎo)管，間距為50 cm×50 cm梅花型布置，長度為600 cm；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)情況，洞口的地基承載力滿足不了設(shè)計(jì)0.3 MPa的要求，為避免造成邊墻和仰拱的不均勻沉降，確保進(jìn)口段洞身的整體穩(wěn)定性，對(duì)邊墻頂以下部位以及仰拱底部的軟弱素填土也進(jìn)行導(dǎo)管注漿進(jìn)行加固處理，注漿導(dǎo)管間距按50 cm×50 cm梅花型布置，長度為600 cm（見圖 2）。

圖2 進(jìn)口段邊仰坡加固立面圖

（2）對(duì)隧道進(jìn)口段左右洞洞頂及外側(cè)范圍采取Φ22 mm砂漿錨桿處理噴射混凝土掛網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)加固，確?？h道的整體穩(wěn)定性（見圖3a.）。

（3）將原設(shè)計(jì)C15片石混凝土套拱基礎(chǔ)更改為φ108×6 mm單液注漿熱軋鋼管混凝土基礎(chǔ)，鋼管間距50 cm，深度9 m，并增設(shè)外徑7.5 cm平孔洞式塑料排水管坡體排水，在進(jìn)口處增設(shè)井點(diǎn)降水（見圖 3b.）。

圖3 進(jìn)口段臨時(shí)邊仰坡加固處理實(shí)景

通過上述注漿導(dǎo)管、Φ22 mm砂漿錨桿和平孔排水處理，使隧道進(jìn)口段洞口開挖線，以及縣道范圍內(nèi)的開挖線外周邊破碎土層全部固結(jié)，防止大量的滲水和開挖過程中洞頂上方603縣道的滑坡和塌陷，待固結(jié)體達(dá)到一定的強(qiáng)度后再進(jìn)行管棚的施工，以及洞口的開挖施工。

3.2 穿越縣道淺埋段施工方案

由于隧道跨度大，圍巖為填方松散體,下坡施工多級(jí)泵配合井點(diǎn)降水，開挖采用雙側(cè)壁分層分部進(jìn)行,同時(shí)考慮到隧道開挖沉降影響,需對(duì)洞頂上公路進(jìn)行加固。左右線雙洞采用先后施工,即右線隧道先行施工,待穿過公路段并施作二次襯砌后再進(jìn)行左線隧道的施工。同時(shí)鑒于地層以殘坡積粘土層為主的特點(diǎn),隧道開挖后地層變形主要表現(xiàn)為開挖時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)變形,而隧道開挖支護(hù)后，由于地層的蠕變產(chǎn)生的后期固結(jié)沉降則相對(duì)較小,即隧道開挖后如支護(hù)剛度足夠大,地層位移會(huì)很地快趨于穩(wěn)定,路面下沉將得以控制。

施工實(shí)施方案確定了公路段雙洞先后施工的原則,隧道開挖前進(jìn)行加固,洞口采用Φ108大管棚與全斷面小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)及預(yù)注漿,結(jié)合分層控制降水技術(shù),開挖自上而下分層、分部進(jìn)行,開挖后，快速支護(hù)、及時(shí)成環(huán)封閉。仰拱采用跳槽開挖,開挖后，及時(shí)施作基底初支回填混凝土封閉成環(huán),減小開挖引起的地層蠕變，再結(jié)合洞內(nèi)外監(jiān)控量測信息反饋及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,確保施工安全穩(wěn)定。

3.3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

穿越縣道段洞身開挖嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開挖。支護(hù)采用Z5-2格柵與工字鋼雙層復(fù)合支護(hù)。該范圍段施工中嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、緊襯砌”的工序進(jìn)行。因開挖斷面大，左、右側(cè)壁導(dǎo)坑開挖均采取分部開挖支護(hù)的形式；左、右側(cè)壁導(dǎo)坑相互錯(cuò)開15 m，拱部開挖支護(hù)滯后側(cè)壁導(dǎo)坑5 m，中部核心土在兩側(cè)側(cè)壁導(dǎo)坑的仰拱混凝土封閉完成后滯后最后一組仰拱混凝土5 m開挖，然后開挖中部下部仰拱，采取每拆4榀臨拱（2m），及時(shí)封閉中部仰拱混凝土為一次循環(huán)的形式。施工工序見圖4所示。

其具體開挖施工步驟為：（1）開挖左側(cè)導(dǎo)坑上部、左側(cè)導(dǎo)坑上部初期支護(hù)、開挖左側(cè)導(dǎo)坑下部、左側(cè)導(dǎo)坑下部初期支護(hù)、左側(cè)導(dǎo)坑仰拱澆筑；（2）開挖右側(cè)導(dǎo)坑上部、右側(cè)導(dǎo)坑上部初期支護(hù)、開挖右側(cè)導(dǎo)坑下部、右側(cè)導(dǎo)坑下部初期支護(hù)、右側(cè)導(dǎo)坑仰拱澆筑；（3）核心土上部開挖、拱頂初期支護(hù)；（4）核心土下部開挖、核心土初期支護(hù)、二次襯砌及仰拱回填。圖5為雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工實(shí)景。

3.4 監(jiān)控量測

該隧道因其下穿603縣道的特殊性，為確?？h道的正常交通和運(yùn)營安全，對(duì)洞口段加強(qiáng)組織了監(jiān)控量測，在洞口淺理段，每5～10 m確定一個(gè)斷面，每個(gè)斷面分別在洞頂?shù)乇?、洞?nèi)拱頂及兩側(cè)邊墻上各埋設(shè)一觀測點(diǎn)，并定期進(jìn)行拱頂下沉和周邊位移的監(jiān)控量測，由所得數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)的曲線圖，并把監(jiān)測結(jié)果及時(shí)反饋，為隧道開挖及縣道安全提供有效的量測技術(shù)參數(shù)。根據(jù)回歸分析可以看出，洞口淺埋段開挖后開始產(chǎn)生位移，隨時(shí)間的推移，周邊位移及拱頂下沉量逐漸增大，并最終趨于穩(wěn)定。最終數(shù)據(jù)小于規(guī)定數(shù)值，表明隧道經(jīng)設(shè)計(jì)變更最終確立的開挖、初支施工是合理可行、安全有效的。圖6為洞頂?shù)乇沓两盗繙y實(shí)景，圖7為測點(diǎn)沉降曲線圖。

3.5 縣道安全及交通組織管理

圖4 施工工序圖

圖5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工實(shí)景

圖6 洞頂?shù)乇沓两盗繙y實(shí)景

圖7 測點(diǎn)沉降曲線圖

保證下穿縣道施工及交通安全穩(wěn)定，對(duì)隧道進(jìn)洞時(shí)交通安全組織至關(guān)重要的，由于交通量大，運(yùn)煤車超載嚴(yán)重，在不能停止縣道交通的情況下，采取搭設(shè)鋼棧橋跨過左右洞，長15.0 m，橋面凈寬7.5 m（見圖8）。在距隧道兩側(cè)40 m、80 m位置設(shè)置減速帶，同時(shí)設(shè)置標(biāo)志牌提示單向行駛通行，兩端安裝信號(hào)燈，并派專人巡邏指揮車輛交通有序行駛，確保大、中型貨車獨(dú)立通過，同時(shí)避免車輛在隧道段急速停車及突然啟動(dòng)，減少隧道洞頂支撐力的突然加劇。在縣道臨空側(cè)設(shè)防撞護(hù)欄。

圖8 鋼便橋示意圖

4 結(jié)語

在紅竹山隧道淺埋段暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法及綜合配套技術(shù)施工過程中,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),雙側(cè)壁導(dǎo)坑法支護(hù)雖然開挖斷面多,擾動(dòng)大,初次支護(hù)全斷面閉合時(shí)間長,但每個(gè)小斷面都是在開挖后各自閉合的,在施工中間變形不大,以此使施工安全保證大大加強(qiáng)。圍巖量測技能在隧道施工中的熟練應(yīng)用,使得量測信息及時(shí)反饋并準(zhǔn)確地引導(dǎo)隧道順利通過下穿既有公路段施工,既保證了安全進(jìn)洞，又保證了公路運(yùn)營安全。同時(shí)，該開挖方法的成功運(yùn)用，成為2010年8月在該標(biāo)段舉辦的全國高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)和全國公路建設(shè)座談會(huì)現(xiàn)場觀摩上的一個(gè)亮點(diǎn)。

[1]JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]李曉升.高速公路雙連拱隧道淺理段施工技術(shù)[J].大眾科學(xué)，2007.

[3]陳袁兵，崔穎超，周浩文.淺埋大跨雙連拱隧道施工方案及技術(shù)要點(diǎn)[J].中外公路,2007.