牛角窩隧道進(jìn)口暗挖改明挖隧道施工的技術(shù)探討

劉亞威 劉義

摘 ? ?要：贛深鐵路牛角窩隧道與聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道全段并行，根據(jù)對(duì)聯(lián)絡(luò)線隧道出口現(xiàn)場(chǎng)地形勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)在位于聯(lián)絡(luò)線隧道HBSDK8+445處為深溝，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量顯示隧道出洞。上行線劍潭東江特大橋1-10#孔24m梁架梁方案采用正線架橋機(jī)轉(zhuǎn)向至聯(lián)絡(luò)線架設(shè)：架橋機(jī)從正線轉(zhuǎn)至聯(lián)絡(luò)線需要100m的轉(zhuǎn)向距離，故將牛角窩隧道進(jìn)口變更采用明挖施工。

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)線隧道出洞、架橋機(jī)轉(zhuǎn)向、明挖

1 ?工程概況

1.1 ?工程位置

牛角窩隧道與聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道地處剝蝕丘陵區(qū)，地形較陡峭，溝谷縱橫，贛深鐵路牛角窩隧道與聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道全段并行，與聯(lián)絡(luò)線隧道同步施工，兩并行隧道之間中間巖柱厚度僅4.3m。

1.2 ?工程概況

原設(shè)計(jì)圖紙顯示：聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道及牛角窩隧道屬丘陵區(qū)，總體地勢(shì)為中間高兩端低，中部地勢(shì)陡峭，兩側(cè)稍緩和。聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道的里程為HBSDK8+287.82-585.32，全長(zhǎng)297.5m;牛角窩隧道的里程為DK357+604.5-913，全長(zhǎng)308.5m。但根據(jù)對(duì)牛角窩隧道進(jìn)口及聯(lián)絡(luò)線隧道出口現(xiàn)場(chǎng)地形勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)在位于聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道HBSDK8+445（牛角窩隧道里程DK357+745）處為深溝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，位于聯(lián)絡(luò)線里程HBSDK8+445隧道中心的高程為59.0m，此處隧道洞頂高程為62.0m，距離聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道出口長(zhǎng)度為140.5m，橫穿聯(lián)絡(luò)線隧道及牛角窩隧道。

根據(jù)對(duì)牛角窩隧道進(jìn)口現(xiàn)場(chǎng)地形的勘查和實(shí)地測(cè)量，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙給出的邊仰坡防護(hù)無(wú)法覆蓋已經(jīng)被破壞的現(xiàn)有地形，直立陡坎無(wú)防護(hù)措施，現(xiàn)場(chǎng)裸露地層為粉質(zhì)黏土層，自穩(wěn)能力差，且無(wú)植被覆蓋，易產(chǎn)生滑坡及坍塌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形揭示，牛角窩隧道進(jìn)口所處山丘為孤立山包，左側(cè)已被破壞，右側(cè)為山溝。

2 ?上行線劍潭東江特大橋架梁方案對(duì)比

劍潭東江特大橋?yàn)槿€控制性工程，且與牛角窩隧道相接。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況討論分析，上行線劍潭東江特大橋1-10#孔梁架梁方案共有三種，分別為支架現(xiàn)澆法、移動(dòng)模架法、正線架橋機(jī)轉(zhuǎn)向至聯(lián)絡(luò)線架設(shè)。

（1）支架現(xiàn)澆法：①上行線劍潭東江特大橋共11個(gè)墩臺(tái)位（含實(shí)體墩、空心墩），其中有6個(gè)空心墩墩高在30m以上，在支架現(xiàn)澆法施工過(guò)程中存在較大安全隱患;②高墩位置位于池塘之中，地基承載較差，支架施工時(shí)需要對(duì)該段地基進(jìn)行加固處理;③施工技術(shù)難度增大，搭設(shè)高度大于24m及以上的鋼管支架工程屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，需要進(jìn)行專項(xiàng)方案施工和專家論證;墩身高度較高導(dǎo)致支架拼裝工程量大，安全風(fēng)險(xiǎn)增加，所需人工數(shù)及工期隨之增加。

（2）移動(dòng)模架法：①采用移動(dòng)模架法施工時(shí)每孔梁施工工期較長(zhǎng)，按每孔梁施工40天計(jì)算，上行線劍潭東江特大橋共10孔需要400天，合計(jì)13個(gè)月?？紤]下部結(jié)構(gòu)3個(gè)月，合計(jì)需要16個(gè)月，施工人工需求量大，且施工工效低，施工周期長(zhǎng)，無(wú)法滿足工期要求及架梁計(jì)劃要求。②現(xiàn)澆梁施工工藝要求高，且需要重新購(gòu)買模板支架，增加施工成本。

（3）正線架橋機(jī)轉(zhuǎn)向至聯(lián)絡(luò)線架設(shè)：10孔24m箱梁在梁場(chǎng)預(yù)制，通過(guò)運(yùn)梁車運(yùn)至劍潭東江特大橋聯(lián)絡(luò)線。架橋機(jī)從正線牛角窩隧道出口轉(zhuǎn)至聯(lián)絡(luò)線，完成該上行線劍潭東江特大橋共10孔梁施工共需7天時(shí)間，且安全風(fēng)險(xiǎn)低，完全滿足工期及架梁計(jì)劃要求。架橋機(jī)從正線轉(zhuǎn)至聯(lián)絡(luò)線需要100米的轉(zhuǎn)向距離。劍潭東江特大橋與牛角窩隧道相接，考慮到牛角窩隧道進(jìn)口具有場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)，另一方面聯(lián)絡(luò)線隧道因沖溝出洞及地形被人為破壞，故選擇將牛角窩隧道暗挖改明挖隧道進(jìn)行施工，以提供架橋機(jī)轉(zhuǎn)向至聯(lián)絡(luò)線施工的場(chǎng)地。

3 ?暗挖改明挖隧道施工方案介紹

原設(shè)計(jì)施工方案為牛角窩隧道DK357+745-DK357+604.5段（聯(lián)絡(luò)線HBSDK8+585.32-444.82段，以下均以牛角窩隧道里程進(jìn)行說(shuō)明）為暗挖隧道施工，聯(lián)絡(luò)線隧道因沖溝出洞及地形被人為破壞，考慮上行線劍潭東江特大橋1#-10#孔24m梁架梁方案采用正線架橋機(jī)轉(zhuǎn)向至聯(lián)絡(luò)線架設(shè)：變更方案1、將DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工變更為明挖隧道施工。2、將DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工變更為路基挖方施工。通過(guò)與鐵四院地路專業(yè)與橋梁專業(yè)對(duì)接，設(shè)計(jì)院意見(jiàn)為：同意暗挖隧道變更為明挖隧道，不同意變更為路基;原因是：隧線變更不允許超過(guò)50m，否則屬于I類變更。故與設(shè)計(jì)院溝通選擇將DK357+745-604.5段變更為明挖隧道施工。

牛角窩隧道進(jìn)口暗挖隧道改明挖隧道施工，若考慮聯(lián)絡(luò)線隧道及牛角窩隧道明暗分界里程在同一里程為DK357+745，但DK357+745-755段存在淺埋偏壓現(xiàn)象，需要在牛角窩隧道與聯(lián)絡(luò)線隧道之間設(shè)置錨固樁。但錨固樁為人工挖孔樁施工，安全風(fēng)險(xiǎn)性大，故采取對(duì)聯(lián)絡(luò)線隧道HBSDK8+435-445段進(jìn)行土體分層反壓回填，做好回填土體的排水和臨時(shí)錨噴封閉，并采用地表注漿加固。地表注漿要貫穿回填層及原地面，使回填加固土體與原土體形成一個(gè)整體，并增加土體密實(shí)性，防止?jié)B漏水進(jìn)入隧道內(nèi)，影響隧道施工。通過(guò)回填加固及地表注漿作業(yè)，改變山體偏壓對(duì)牛角窩隧道施工的影響，使聯(lián)絡(luò)線隧道及牛角窩隧道明暗分界處于同一里程。

4 ?架梁完成后明洞襯砌施工方案

劍潭東江特大橋5-14#墩及聯(lián)絡(luò)線劍潭東江特大橋的架設(shè)1-10#墩的箱梁按照以上的架梁路線架設(shè)完成后，接下來(lái)就是要進(jìn)行明挖段隧道的襯砌施工。

根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃正線及聯(lián)絡(luò)線劍潭東江特大橋20孔梁架設(shè)完成后，牛角窩隧道DK357+604.5—DK357+745段在隨之開(kāi)始施工。此段明洞共140.5m，按照12m/板劃分，需要澆筑12次，普通工藝明洞每板二襯施工按10天計(jì)算，共需120天，考慮到臺(tái)車安裝時(shí)間10天，合計(jì)需要130天，施工工期難以滿足業(yè)主要求工期。

其實(shí)制約明洞施工速度關(guān)鍵在于外模安裝，普通工藝采用木板組合而成，功效低且質(zhì)量難以保證;若采用整體移動(dòng)外模模架，明洞的外模的安裝時(shí)間幾乎可以忽略，這樣可以使每板明洞時(shí)間縮短為5天以內(nèi)，合計(jì)約60天完成，相比之下節(jié)省60天，滿業(yè)主給出的鋪軌工期節(jié)點(diǎn)要求。

5 ?施工安全進(jìn)度分析

隧道暗挖施工為高度風(fēng)險(xiǎn)源，存在坍塌冒頂?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)，且作業(yè)空間和作業(yè)面比較局限，不利于大型機(jī)械施工;明挖隧道可以分段分層分步開(kāi)挖，作業(yè)面和作業(yè)空間更加廣闊，且不存在坍塌冒頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，安全性更好，有利于施工組織。暗挖隧道施工和明挖土石方施工可以同步進(jìn)行，有效地利用現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械和人員，施工組織更加合理。另一方面經(jīng)過(guò)測(cè)算和現(xiàn)場(chǎng)勘查，明挖隧道會(huì)產(chǎn)生一定的高強(qiáng)度花崗巖，可以用來(lái)加工級(jí)配碎石，為項(xiàng)目提供路基填筑碎石增加效益。

為聯(lián)絡(luò)線架橋機(jī)轉(zhuǎn)向提供場(chǎng)地，劍潭東江特大橋架橋機(jī)從正線牛角窩隧道進(jìn)口轉(zhuǎn)至聯(lián)絡(luò)線，完成該上行線劍潭東江特大橋共10孔24m梁施工需7天時(shí)間。且安全風(fēng)險(xiǎn)低，大大節(jié)省施工時(shí)長(zhǎng)和現(xiàn)場(chǎng)支架模板措施費(fèi)用，施工更加便捷高效，減少支架現(xiàn)澆法和移動(dòng)模架法施工過(guò)程中的不確定因素，完全滿足工期及架梁計(jì)劃要求。明挖段完成架橋機(jī)轉(zhuǎn)向后，再進(jìn)行明洞襯砌施工，采用整體移動(dòng)外模模架臺(tái)車進(jìn)行襯砌澆筑，可以壓縮襯砌施工時(shí)間，滿足業(yè)主要求施工工期。

6 ?結(jié)論

根據(jù)設(shè)計(jì)單位給出的牛角窩隧道明挖變更草圖，牛角窩隧道及聯(lián)絡(luò)線牛角窩隧道已于2019年9月28日雙洞貫通，現(xiàn)已進(jìn)入明挖施工階段;在后續(xù)的明挖隧道施工過(guò)程中，將優(yōu)化明挖隧道二襯施工方案，推動(dòng)明挖隧道合理有效地施工作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[J].2004.

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