拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法在淺埋、超淺埋公路隧道施工中的應(yīng)用

蔣進波

摘要：淺埋、超淺埋隧道施工方法主要有明挖（蓋挖）法和暗挖法兩大類，針對隧道埋深淺不能有效形成承載拱，施工不當容易引起坍塌或地面下沉等安全事故的技術(shù)難題，結(jié)合廣西靖西至那坡高速公路那圩隧道工程實例，介紹拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板處理淺埋、超淺埋隧道施工工法的概念、施做方法及適用條件。實踐證明采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法對隧道拱頂淺埋軟弱土層進行處治是行之有效的。該方法可為其他類似隧道的施工提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法；淺埋；那圩隧道

0 引言

受地形和線路標高的限制，淺埋、超淺埋隧道在山區(qū)高速公路建設(shè)過程中較為常見。淺埋、超淺埋隧道常因覆蓋層較薄，圍巖條件差等，很難形成承載拱，施工過程中極易發(fā)生地表沉降開裂、塌方冒頂、初期支護開裂變形、二襯開裂、滲水等病害，施工難度大。綜合考慮隧道所處的位置、穿越的圍巖類型、地質(zhì)和水文等因素后選擇適宜的施工方法對保證淺埋、超淺埋隧道施工質(zhì)量、安全與進度極為重要，目前常用施工方法是明挖法和暗挖法[1～4]。靖西至那坡高速公路那圩隧道位于廣西與云南交界處，廣西和云南各建一段，因云南段富寧至龍留高速公路先于廣西段設(shè)計，先確定了兩省高速公路的連接位置，致使靖西至那坡高速公路在設(shè)計時不得不抬高標高與云南段對接，最終導(dǎo)致那圩隧道右線約有350m長段落不得不穿越超淺埋、淺埋段，因該隧道圍巖、地質(zhì)、水文等較特殊，不具備明挖的條件，先按照傳統(tǒng)的暗挖法施工，但無法通過該不利地質(zhì)段，后采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法施工才得以順利通過該段，實踐證明，用該法處理類似那圩隧道的超淺埋、淺埋隧道是行之有效的。本文以那圩隧道為實例，對該工法的適用條件，施做方法等進行介紹，為其他高速公路施工過程中遇到類似隧道時提供借鑒。

1 拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋挖法簡述

拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法，即先將隧道拱部覆蓋層挖除至拱頂往上約1m，開挖寬度為隧道開挖寬度左右邊緣各往外1.5-2m，兩側(cè)開挖面按不小于1：0.5坡比放坡，并對兩側(cè)的坑壁進行防護，然后再在開挖出的坑槽里澆筑一定厚度的鋼筋混凝土蓋板，最后在鋼筋混凝土蓋板的支護作用下按照“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的十八字方針進行洞內(nèi)掘進[5-6]。

2 工程實例

2.1 工程概括

廣西靖西至那坡高速公路那圩隧道位于廣西與云南交界處，是一座雙向四車道分離式隧道，凈空2-10.75×5m（寬×高），設(shè)計時速100km/h。那圩隧道左線起訖樁號為ZK84+680～ZK85+760，全長為1080m，其中廣西段長671m，云南段長409m；右線起訖樁號為K84+690～K85+742，全長為1052m，廣西段長652m，云南段長400m。隧址區(qū)海拔相對較高，常年雨水較多，夏季和秋季前期大暴雨頻繁。因云南段富寧至龍留高速公路先于廣西段設(shè)計，先確定了兩省高速公路的連接位置，致使靖西至那坡高速公路在設(shè)計時不得不臺高標高與云南段對接，最終導(dǎo)致那圩隧道右線約有350m長拱頂覆蓋層僅有8～22m，屬超淺埋、淺埋型[6-8]；圍巖以紅褐色黏土為主，遇水呈飽和狀，穩(wěn)定性非常差，部分段落還夾雜有孤石；且該段正好穿越一四周高、中間低的漏斗狀凹槽地，雨水又不能及時排走，最大積水深度能達2m，施工難度非常大。那圩隧道右線地質(zhì)縱斷面圖如圖1。

2.2 原設(shè)計施工方法

那圩隧道右線K84+825～K84+890段原設(shè)計采用暗挖法，襯砌型式為Ⅴb型。如圖3。在按Ⅴb襯砌形式施工K84+810-831段時，因覆蓋層較薄（該段平均厚約8m），圍巖條件差，巖溶發(fā)育，且受連續(xù)強降雨作用，開挖過程中多次出現(xiàn)較大塌方冒頂；初期支護施做完后，監(jiān)測沉降速率非?？?，累計沉降量大，致使較長段落初期支護開裂侵限后換拱，施工進度慢、風(fēng)險大，且需增加較大投資。

2.3 方案比選

為保證K84+831往大里程方向施工的進度、安全與質(zhì)量，針對如何穿越那圩隧道右線K84+831～K84+890段超淺埋段，提出了明挖法、地表劈裂注漿固結(jié)法和拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法3種方案進行研究、論證和比選。

1）明挖法：將拱部覆蓋層全部挖除，兩側(cè)按一定坡比放坡，然后將暗洞變?yōu)槊鞫词┳觯詈笤诿鞫垂绊敾靥钔林猎孛妗?/p>

2）地表劈裂注漿固結(jié)法：先對地表采用高壓劈裂注漿進行固結(jié)加固隧道拱頂覆蓋層土體，然后洞內(nèi)再采用三臺階預(yù)留核心土法按原設(shè)計進行施工。

3）拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法：為減小軟弱土層淺埋隧道拱部荷載，采用先將拱部紅黏土覆蓋層挖除至拱頂往上1m，開挖寬度為隧道開挖寬度左右邊緣各往外1.5-2m，四周按不小于1：0.5坡比放坡，并對線路兩側(cè)坑壁根據(jù)實際情況采用錨噴適當防護，然后再澆筑1m厚的鋼筋混凝土蓋板，并在蓋板范圍四周按一定間距打入4.5m長的φ22砂漿錨桿（錨桿打入3.5m，外露1m與蓋板內(nèi)鋼筋焊接或綁扎牢固），待拱部鋼筋混凝土蓋板達到一定強度后再按照十八字方針進行洞內(nèi)施工。表1是三種處理方案優(yōu)缺點對比情況。

根據(jù)以上3種施工方法的優(yōu)缺點，結(jié)合施工安全風(fēng)險、工期和造價等方面綜合比較和充分論證后，選擇拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法對淺埋、超淺埋段進行處理。

2.4 拱頂半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法施工要點及處理效果

那圩隧道右線K84+831-890段采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法處治淺埋軟弱土層，共分三段施工：第一段K84+825-845，第二段K84+845-865，第三段K84+865-890，每段之間縱向鋼筋均焊接牢固，并適當鑿出舊混凝土端頭面使得新舊混凝土能很多結(jié)合在一起，三段鋼筋混凝土板形成一個完成穩(wěn)定整體。在洞頂蓋板的支護下，洞內(nèi)按照十八字方針進行施工。

采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法對淺埋、超淺埋隧道進行處理時，應(yīng)注意以下幾點：

1）針對淺埋、超淺埋隧道段較長的隧道，一次揭蓋的距離不能太長，一般以為15-25m為宜，并及時澆筑鋼筋混凝土蓋板，以免坑槽積水坍塌；

2）拱頂揭蓋基坑開挖完成后，須根據(jù)實際開挖面的穩(wěn)定情況進行必要的防護，確保施工安全；

3）緊鄰節(jié)段施工時，需將上一階段的混凝土端頭鑿出，后一節(jié)段的鋼筋與上一節(jié)段鑿出露的鋼筋焊接或搭接牢固，使前后段蓋板形成整體受力。

采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法施工可避免發(fā)生大的塌方，保證洞內(nèi)施工安全；因揭蓋后拱頂荷載減小，洞內(nèi)施做的初期支護沉降量明顯減小，那圩隧道右線K84+831-890段最大沉降量只有不到17cm，較之采用該法前的累積沉降40～65cm下降明顯?，F(xiàn)右線K84+865-890段洞內(nèi)二襯已全部施做完成，洞頂凹坑也已全部回填至原地面，經(jīng)過一個雨季，經(jīng)觀測該段洞內(nèi)二襯和仰拱均非常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)下沉開裂現(xiàn)象。

3 結(jié)語

拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法的對隧道拱頂淺埋軟弱土層進行處治在那圩隧道右線淺埋、超淺埋段的應(yīng)用取得了良好效果，該方法能有效避免在開挖支護過程中拱部塌方風(fēng)險，又有效避免雨季時洞頂積水對洞內(nèi)施工的影響，確保了質(zhì)量、安全與進度。實踐證明采用拱頂覆蓋層半揭蓋加鋼筋混凝土蓋板法對隧道拱頂淺埋軟弱土層進行處治是行之有效的，該方法可為其它隧道類似問題處治提供參考。

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