淺談冷都坡隧道進(jìn)口淺埋段下穿老G214國(guó)道施工與沉降控制技術(shù)

張玉金 許占立

一、概述

隨著國(guó)家不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，越來(lái)越多的山嶺地區(qū)、地質(zhì)復(fù)雜地段等逐步開(kāi)展高速公路建設(shè)，崎嶇的山嶺公路被高速公路代替。越來(lái)越多的高速公路隧道建設(shè)在地質(zhì)復(fù)雜地段，在建設(shè)中可能出現(xiàn)隧道與既有道路交叉現(xiàn)象，影響隧道正常施工進(jìn)度，本文以冷都坡隧道進(jìn)口淺埋段下穿老G214國(guó)道為實(shí)例進(jìn)行分析，研究洞口淺埋段下穿國(guó)道時(shí)施工與沉降控制技術(shù)。

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(guó)道通過(guò)，老G214國(guó)道作為施工主便道，路面破損嚴(yán)重，過(guò)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(guó)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(guó)道段原設(shè)計(jì)采用SF5a襯砌，圍巖主要為板巖灰，淺灰色，強(qiáng)風(fēng)化，板狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)帶巖體破碎，多呈碎塊及土狀，圍巖整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性較差。

二、下穿老G214國(guó)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(guó)道段根據(jù)第三方超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示，下穿老G214國(guó)道段圍巖以強(qiáng)風(fēng)化板巖為主，中部圍巖完整性差、節(jié)理裂隙發(fā)育，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)判定圍巖為V級(jí)。同時(shí)下穿段隧道埋深較淺，路面破壞嚴(yán)重，且該段道路常有重載車輛經(jīng)過(guò)，對(duì)隧頂有一定的附加荷載。監(jiān)控量測(cè)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(guó)道施工安全，經(jīng)業(yè)主和工區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理部研究決定對(duì)下穿段采取以下施工方案：（1）下穿段襯砌類型由SF5a調(diào)整為SF5c進(jìn)行施工，加強(qiáng)支護(hù)。開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱進(jìn)行，及時(shí)封閉；（2）仰拱及時(shí)封閉，每次施工仰拱盡量縮短在3m左右，同時(shí)二襯緊跟；（3）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，特別是鎖腳小導(dǎo)管和拱腳處縱向槽鋼的施工，防止沉降；（4）加強(qiáng)對(duì)施工便道（老G214國(guó)道）的監(jiān)控和施工保通；（5）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋，確保施工安全。

2.施工過(guò)程

（1）開(kāi)挖及初期支護(hù)

嚴(yán)格執(zhí)行“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則組織施工，下穿施工前及時(shí)制定了采用三臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖以機(jī)械開(kāi)挖為主，松動(dòng)爆破為輔，盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，每次開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于1榀工字鋼架。下臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)5m距離，開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于3榀工字鋼架。支護(hù)形式按照襯砌SF5c進(jìn)行，其中φ25中空注漿錨桿長(zhǎng)度4m，間距100×60cm，C25噴射混凝土厚度27cm，φ8鋼筋網(wǎng)片間距20x20cm，拱墻布置。I20a工字鋼間距60cm，超前小導(dǎo)管每循環(huán)45根，1.8m/循環(huán)。

錨桿施工前先對(duì)錨桿位置進(jìn)行放樣，孔位測(cè)量做到位置準(zhǔn)確，人工鉆孔，鉆孔完畢后及時(shí)清孔、安設(shè)錨桿。錨桿打入后及時(shí)連接注漿管進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿時(shí)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(jìn)行，每注滿一根，隨機(jī)在錨桿尾部安設(shè)錨墊板。

拱架安裝前先準(zhǔn)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(wù)必緊密接觸，空隙處采用墊塊嵌緊，安裝采用裝載機(jī)配合人工進(jìn)行，工字鋼拱腳處縱向鋪設(shè)槽鋼。相鄰兩榀拱架之間采用縱向連接筋進(jìn)行連接，形成縱向連接體系。拱腳處按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)鎖腳小導(dǎo)管，并與系統(tǒng)錨桿進(jìn)行連接，形成整體受力結(jié)構(gòu)。

（2）仰拱和襯砌施工

下穿老G214國(guó)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(huán)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(kāi)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(hù)及時(shí)成環(huán)。

拱墻襯砌采用整體模板臺(tái)車一次澆筑成型，由于隧道下穿老G214國(guó)道，因此及時(shí)施作二襯對(duì)保證施工和老G214國(guó)道運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。在隧道進(jìn)口左右線各配置一臺(tái)10.5m自行式液壓模板臺(tái)車施作二襯。當(dāng)拱頂下沉速率≥5mm/d或收斂速率≥5mm/d，圍巖處于急劇變化時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)，并及時(shí)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(jìn)行回填注漿，注漿壓力控制在0.5Mpa。

（3）洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)

隧道下穿老G214國(guó)道期間加強(qiáng)隧道監(jiān)控量測(cè)，并將監(jiān)控量測(cè)作為關(guān)鍵工序納入隧道施工組織中。洞內(nèi)開(kāi)展的監(jiān)控量測(cè)主要有洞內(nèi)外觀察和掌子面地質(zhì)素描、已施工地段觀測(cè)、周邊收斂、拱頂下沉，觀測(cè)要求及精度符合規(guī)范要求。及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線和空間關(guān)系曲線。當(dāng)位移－時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、回歸分析，推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律；當(dāng)位移－時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)增加量測(cè)頻率、密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開(kāi)挖，研究對(duì)策。當(dāng)位移速率無(wú)明顯下降，而此時(shí)實(shí)測(cè)位移值已接近控制標(biāo)準(zhǔn)，或噴層表面出現(xiàn)明顯裂縫時(shí)，立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施，并調(diào)整原支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)或開(kāi)挖方法。

根據(jù)量測(cè)結(jié)果及有關(guān)規(guī)定，按下表位移管理等級(jí)指導(dǎo)施工：

表1 變形管理等級(jí)

表中：U0—實(shí)測(cè)位移值；Un—允許位移值（設(shè)計(jì)預(yù)留變形量）。

在施工過(guò)程中經(jīng)監(jiān)控量測(cè)顯示，下沉段拱頂下沉速率約6.2mm/d，累計(jì)下沉量約48mm。周邊收斂變形速率約3.6mm/d，累計(jì)收斂約42mm，滿足施工要求。

（4）老G214國(guó)道監(jiān)控量測(cè)

老G214國(guó)道是施工主便道，運(yùn)輸車輛必須經(jīng)過(guò)老G214國(guó)道方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，為了不影響老G214國(guó)道的正常通行，地表沉降觀測(cè)點(diǎn)布置在道路中間及量測(cè)，間距5～8m，布設(shè)長(zhǎng)度約40m，并在老G214國(guó)道邊坡上布置位移觀測(cè)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)停止開(kāi)挖，采取加固措施。經(jīng)監(jiān)控量測(cè)顯示，路面沉降速率最大值為5mm/d，最小值1mm/d，累計(jì)沉降約15mm。國(guó)道邊坡基本沒(méi)有變形，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

三、下穿國(guó)道施工注意事項(xiàng)

（1）隧道下穿施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，每次開(kāi)挖進(jìn)尺不得過(guò)大，上臺(tái)階不得大于1榀工字鋼架，下臺(tái)階必須錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，進(jìn)尺不得大于3榀工字鋼架。

（2）開(kāi)挖過(guò)程中盡量采用機(jī)械開(kāi)挖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。必須爆破時(shí)采取控制爆破技術(shù)，防止對(duì)圍巖產(chǎn)生較大擾動(dòng)。

（3）施工過(guò)程中必須采取有效手段對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際不符時(shí)及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方法及支護(hù)參數(shù)。

（4）施工過(guò)程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)整理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并繪制變形曲線，實(shí)行信息化施工。

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