山嶺隧道半明半暗法進(jìn)洞洞口工程施工技術(shù)

吳俊

（南京中交城市開發(fā)有限公司，南京211100）

1 工程概況

1.1 基本情況

夏家塢隧道位于開化縣華埠鎮(zhèn)，臨近馬 尪溪，隧道為四車道分離式雙洞隧道，隧道凈寬10.25m，行車凈高5m，左洞長(zhǎng)952m，右洞長(zhǎng)828m。本隧道是351 國(guó)道開化段公路工程沿線梁板架設(shè)通道關(guān)鍵控制工程之一。

1.2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

隧道左洞進(jìn)洞口ZK98+865～ZK98+975，ZK99+045～ZK99+075 為淺埋偏壓，且局部露出，為半明半暗段，此段偏壓墻基礎(chǔ)開挖位置較深且護(hù)拱基礎(chǔ)坐落位置需開挖確定為基巖后方可施作，隧道圍巖巖性以砂巖為主，節(jié)理裂隙較發(fā)育且破碎，圍巖級(jí)別以V 級(jí)為主，圍巖自穩(wěn)性較差，給施工造成了較大的施工安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隱患。

施工難點(diǎn)在于隧道左側(cè)偏壓嚴(yán)重且屬于淺埋段，山體巖層走向與水平面大致成30°～45°角，如開挖掘進(jìn)工藝不當(dāng)極易導(dǎo)致因圍巖變形過大甚至山體滑坡，進(jìn)而影響施工質(zhì)量安全且耽誤工期；隧道半明半暗段位置斷面如圖1 所示。

圖1 半明半暗（SMC）斷面圖

2 半明半暗段結(jié)構(gòu)受力特征簡(jiǎn)易分析

根據(jù)夏家塢隧道半明半暗處橫斷面明暗交接位置及其承受山體荷載特征可將此隧道半明半暗段受力特征描述為“受推型”。如圖2 所示。

由圖2 分析可知，此隧道明暗交接點(diǎn)處在暗洞側(cè)拱圈30°～45°附近，故隧道結(jié)構(gòu)直接承載范圍較小，基本為拱腰位置以下部位；又因此段結(jié)構(gòu)近乎豎直狀，作用在結(jié)構(gòu)上豎向荷載很小，所以作用在拱墻的水平荷載為該處主要控制荷載[1]，故半明半暗段的洞外半明洞工程施工質(zhì)量控制為此段隧道施工安全保證的關(guān)鍵所在。洞外明洞結(jié)構(gòu)主要由外側(cè)明洞部分初期支護(hù)、護(hù)拱和偏壓擋墻3 部分共同組成。

圖2 半明半暗“受推型”及受力示意圖

3 半明半暗段洞外明洞部分施工質(zhì)量控制

3.1 主要施工流程

施工流程：山體邊坡開挖及支護(hù)→外側(cè)偏壓擋墻下部澆筑→洞外明洞部分的初期支護(hù)→洞外明洞部分護(hù)拱澆筑→外側(cè)偏壓擋墻上部澆筑→洞內(nèi)暗挖及支護(hù)→仰拱填充澆筑→防排水、二襯施工→洞頂反壓回填綠化處理。

3.2 邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量控制

邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量控制措施包括：

1）結(jié)合實(shí)際需求對(duì)邊坡盡量少開挖，臨時(shí)邊坡開挖總高度控制在15m 以內(nèi)，且上邊坡開挖做到圓順，靠山側(cè)明洞初支及護(hù)拱端部開挖盡量保證縱向呈直線走向，開挖平整，以利于結(jié)構(gòu)支撐受力；邊仰坡從上而下做到分層開挖，分層高度控制在2～3m，開挖呈臺(tái)階狀以利于洞外明洞部分工程施工。

2）盡量由人工配合機(jī)械進(jìn)行開挖，如遇大塊巖體或大孤石時(shí)，應(yīng)采用局部微震爆破以減小過度開挖對(duì)山體圍巖穩(wěn)定的擾動(dòng)。

3）洞頂邊坡開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨噴邊坡防護(hù)，當(dāng)明洞護(hù)拱部分總長(zhǎng)偏短且護(hù)拱腳部位于隧道中線靠山體外側(cè)時(shí)，錨桿防護(hù)尤其重要，施工中應(yīng)根據(jù)山體圍巖實(shí)際情況適當(dāng)加長(zhǎng)錨桿長(zhǎng)度，該隧道邊坡防護(hù)中采用3.5m 長(zhǎng)φ25mm 中空注漿錨桿，呈梅花形120cm×120cm 布置，也可將錨桿防護(hù)范圍擴(kuò)大至山坡口外側(cè)原地表，以增強(qiáng)半明半暗段山體邊坡整體穩(wěn)定性。

3.3 反壓擋墻施工質(zhì)量控制

根據(jù)上述受力特征分析，因該隧道半明半暗段拱墻處水平荷載為主要控制荷載，而偏壓擋墻又作為明洞初期支護(hù)和護(hù)拱的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，承受該段整體結(jié)構(gòu)大部分的偏壓力，故擋墻施工質(zhì)量顯得尤為重要。

1）擋墻基礎(chǔ)埋深和擋墻斷面結(jié)構(gòu)尺寸必須嚴(yán)格滿足設(shè)計(jì)要求。

2）擋墻采用C20 片石混凝土，嚴(yán)格控制片石數(shù)量及大小，避免出現(xiàn)空洞，基礎(chǔ)接觸面可增設(shè)連接錨固筋，以增強(qiáng)擋墻抗傾能力；擋墻分層澆筑，護(hù)拱上部擋墻做到與護(hù)拱分開澆筑，分層面可均勻預(yù)埋錨固筋，鑿毛到位，減小施工縫不利影響，增強(qiáng)擋墻整體性。

3）擋墻與護(hù)拱端部接觸面（即擋墻分層澆筑面）做成倒角面，做到與護(hù)拱型鋼底板相貼合，可加設(shè)底板錨固筋，以利于護(hù)拱型鋼的支撐受力。

4）在擋墻下部澆筑前應(yīng)預(yù)埋初期支護(hù)鋼拱架，鎖腳錨桿以及預(yù)留護(hù)拱基礎(chǔ)，待擋墻澆筑完成后應(yīng)在擋墻外側(cè)及時(shí)進(jìn)行渣土回填，以平衡后續(xù)側(cè)壓力。

3.4 明洞部分初期支護(hù)及護(hù)拱施工質(zhì)量控制

明洞部分初期支護(hù)及護(hù)拱施工質(zhì)量控制包括：

1）待擋墻中下部段澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行明洞部分的初支及護(hù)拱施工，洞身半明段采取渣土回填并密實(shí)，采用18 號(hào)工字鋼@50cm 形式布設(shè)初支拱架, 鋼拱架間通過環(huán)向間距0.8mφ22mm 鋼筋連接以使鋼拱排架連成整體結(jié)構(gòu)；擋墻側(cè)初支鋼拱架預(yù)先與擋墻下部結(jié)構(gòu)一起澆筑，并由預(yù)埋鎖腳錨桿對(duì)鋼拱架腳部進(jìn)行鎖緊固定。斷面圖如圖3 所示。

圖3 明洞部分初期支護(hù)施工

2）因山體明暗交接面（即拱架山體側(cè)支撐面）縱向位置可能不同，故各部位的鋼架長(zhǎng)度務(wù)必做到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地丈量，再根據(jù)實(shí)際丈量情況進(jìn)行鋼拱架對(duì)應(yīng)的加工和編號(hào)，做到鋼拱架底板能與山體支撐面緊貼，以利于初支鋼拱架系統(tǒng)的支撐受力；明洞部分土石料補(bǔ)填密實(shí)后再進(jìn)行初支鋼拱架架設(shè)，在與縱向連接筋交接處垂直支護(hù)面方向再焊接φ22mm 鋼筋，鋼筋長(zhǎng)度保證能夠與護(hù)拱型鋼相連接，以使初支鋼拱架能與后續(xù)護(hù)拱鋼拱架整體栓接牢固，最后立模噴射混凝土，從而完成明洞初支。

3）在初期支護(hù)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上后再進(jìn)行護(hù)拱施工，該隧道護(hù)拱為1m 厚帶型鋼的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土內(nèi)預(yù)埋18 號(hào)工字鋼鋼拱架，鋼拱架布設(shè)與初支鋼拱架布設(shè)保持對(duì)應(yīng)一致，通過預(yù)設(shè)垂直支護(hù)面連接筋將兩層鋼拱架相連接并焊接牢固，使之成防護(hù)整體[1]。

4）護(hù)拱一側(cè)支撐置于偏壓擋墻內(nèi)，另一側(cè)支撐位于山體開挖巖體面上。護(hù)拱與山體交接處，該隧道鋼拱架腳部與巖面采用2 根長(zhǎng)4.0m 的φ42mm 注漿錨桿進(jìn)行鎖緊固定，錨桿露頭50cm，深入護(hù)拱內(nèi),以確保護(hù)拱澆筑后與巖面整體連接；護(hù)拱端部做成厚1m、寬2m 的大拱腳塊，以增強(qiáng)拱腳的受力支撐，護(hù)拱上下邊緣分別布設(shè)φ6mm 鋼筋網(wǎng)（15cm×15cm），最后關(guān)模澆筑護(hù)拱混凝土，護(hù)拱完成后再將偏壓擋墻上部澆筑完成。護(hù)拱內(nèi)部鋼拱架施工圖如圖4 所示。

5）待擋墻及護(hù)拱混凝土澆筑完成后，及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)完成后對(duì)洞頂先期進(jìn)行薄層外側(cè)向斜坡土石料回填，做好覆蓋及排水措施，防止雨天雨水積存在洞頂帶來不利影響。洞外工程完成后，即進(jìn)行洞內(nèi)施工，洞內(nèi)施工完成后，最后對(duì)洞頂進(jìn)行整體土石反壓回填以及50cm 厚黏土夯實(shí)封層，并對(duì)表面實(shí)施景觀綠化，以有利于平衡推力及后期防排水效果。

4 結(jié)語

通過本隧道半明半暗段洞外明洞結(jié)構(gòu)施工及暗洞掘進(jìn)順利完成的實(shí)踐表明，對(duì)于隧道斜交、偏壓、淺埋半明半暗段，上述偏壓擋墻、明洞初支和明洞護(hù)拱防護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量要點(diǎn)的控制保證了此半明半暗段施工工藝的可行性，能有效地平衡推力，降低了大開挖對(duì)山體圍巖的擾動(dòng)，避免了對(duì)山體大開挖將引起的一系列不利影響，也很好地解決了因斜交偏壓地形帶來的施工難點(diǎn)，保證了該隧洞后續(xù)的暗洞施工質(zhì)量安全。