320國(guó)道至富陽(yáng)大橋連接線大盤山隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

施德泉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，施工技術(shù)的提升，大斷面公路隧道日漸增多。本文是筆者參與設(shè)計(jì)的一座大斷面隧道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本文目的是通過描述該隧道的地質(zhì)特點(diǎn)及支護(hù)方法，展示筆者對(duì)大斷面隧道的理解，為類似工程設(shè)計(jì)及施工做參考。

關(guān)鍵詞：大斷面;土質(zhì)隧道;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

0 引言

大斷面土質(zhì)隧道的穩(wěn)定性一直是設(shè)計(jì)和施工過程中的重難點(diǎn)，許多專家學(xué)者都對(duì)此進(jìn)行了研究，并且在一定的程度上取得了相應(yīng)的成就。本文根據(jù)筆者參與設(shè)計(jì)的大盤山隧道的情況，提出對(duì)大斷面隧道的理解，供設(shè)計(jì)及施工人員參考。

1 工程概況

大盤山隧道是320國(guó)道至富陽(yáng)大橋連接線上的控制性工程，一級(jí)公路兼市政快速路標(biāo)準(zhǔn)，限速80 km/h，為分離式雙向六車道隧道，洞口局部小凈距。左洞長(zhǎng)2 320 m，右洞長(zhǎng)2 335 m，單洞凈寬13.75 m，凈高5 m。

2 地質(zhì)概況

隧址區(qū)為低山斜坡地貌，地形起伏較大，圍巖進(jìn)洞口為侵入巖燕山晚期花崗巖，地表第四系覆蓋層較厚。進(jìn)洞口段約110 m位于V級(jí)圍巖土質(zhì)路段。土質(zhì)為殘坡積碎石土及全風(fēng)化花崗巖，圍巖穩(wěn)定性極差，易導(dǎo)致隧道掘進(jìn)時(shí)塌方。

隧道圍巖地下水為基巖裂隙水，主要由風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水組成，基巖裂隙水主要受大氣降水補(bǔ)給，在山坡坡腳處等地排泄。

3 隧道V級(jí)圍巖襯砌設(shè)計(jì)

4 隧道超前支護(hù)設(shè)計(jì)

大管棚設(shè)置在洞口Ⅴ級(jí)圍巖地段，采用外徑108 mm，壁厚6 mm的熱軋無(wú)縫鋼管，鋼管環(huán)向間距40 cm，縱向外插角上傾3°，超前搭接長(zhǎng)度不小于3.0 m。

洞口大管棚后還處于土質(zhì)路段，采用中管棚進(jìn)行超前支護(hù)。中管棚采用外徑89 mm，壁厚5 mm，長(zhǎng)9 m的熱軋無(wú)縫鋼管，鋼管環(huán)向間距40 cm，縱向外插角上傾1.5°，架設(shè)于鋼拱架上且尾部焊接。

小導(dǎo)管位于V級(jí)圍巖一般段，采用外徑42 mm，壁厚4 mm，長(zhǎng)500 cm的熱軋無(wú)縫鋼管，在鋼管距尾端95 cm范圍外鉆Φ6 mm壓漿孔。鋼管環(huán)向間距約40 cm，外插角控制在15°左右，尾端支撐于鋼架上，每?jī)膳判?dǎo)管縱向至少需搭接1.0 m。

5 洞口段不利地質(zhì)開挖與支護(hù)

隧道進(jìn)口左側(cè)為公墓，右側(cè)為民居點(diǎn)，且洞口地形極緩，土質(zhì)為厚層全風(fēng)化花崗巖，地層穩(wěn)定性較差。由于兩側(cè)限制，開挖的邊坡坡率至少為1：0.3以上，考慮到永久邊坡可能失穩(wěn)，因此延長(zhǎng)了明洞長(zhǎng)度至40 m，并采用削竹式洞門，明洞回填后恢復(fù)原地形。為了保證臨時(shí)邊坡的穩(wěn)定，將臨時(shí)邊坡支護(hù)常用的砂漿錨桿改為直徑42 mm、長(zhǎng)6 m的注漿小導(dǎo)管，增加安全系數(shù)。

由于進(jìn)暗洞后土質(zhì)且淺埋段長(zhǎng)度較大，為保證暗洞開挖時(shí)的安全性，洞口大管棚由常規(guī)設(shè)計(jì)的30 m調(diào)整為50 m?，F(xiàn)場(chǎng)施工反饋回的數(shù)據(jù)也證明了管棚對(duì)土質(zhì)隧道開挖的積極作用。

V級(jí)圍巖土質(zhì)段落是隧道開挖與初期支護(hù)的重難點(diǎn)。尤其是剛越過50 m大管棚后，如未做好小導(dǎo)管超前支護(hù)，往往容易出現(xiàn)事故。應(yīng)先超前預(yù)支護(hù)后開挖，洞口段預(yù)支護(hù)優(yōu)先考慮采用“φ108管棚+注漿”，可采用“小導(dǎo)管+注漿”預(yù)支護(hù)。根據(jù)圍巖情況，分雙側(cè)壁導(dǎo)坑主洞三臺(tái)階法開挖和雙側(cè)壁導(dǎo)坑主洞上下臺(tái)階法開挖。

由于洞口段位于小凈距路段，如僅用常規(guī)的中空錨桿或注漿小導(dǎo)管作為系統(tǒng)錨桿，則土質(zhì)圍巖不利于中夾土體穩(wěn)定。故在小凈距段邊墻上增設(shè)對(duì)拉錨桿，縱環(huán)間距均為1.5 m。對(duì)拉錨桿穿過中夾土體，確保了其穩(wěn)定性。

為減小初支變形，控制沉降，在設(shè)計(jì)時(shí)減小了鋼架連接鋼筋的間距，提高了鋼架的整體剛度。同時(shí)應(yīng)保證拱腳的穩(wěn)定性，必要時(shí)可以采用108 mm鋼管作為鋼架鎖腳錨管，以工字鋼作為連接鋼材支撐鎖腳錨管，控制鋼架的整體沉降。

當(dāng)拱頂沉降量較大或無(wú)法收斂時(shí)，考慮在導(dǎo)洞每臺(tái)階開挖后增設(shè)臨時(shí)仰拱，臨時(shí)仰拱采用可以I22b或I20a工字鋼，與上臺(tái)階和中臺(tái)階形成臨時(shí)閉環(huán)，待下一臺(tái)階開挖并形成臨時(shí)鋼架閉環(huán)后再拆除上一臺(tái)階的臨時(shí)仰拱，依次推進(jìn)。

施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)尺，保證每進(jìn)一循環(huán)進(jìn)尺則架設(shè)一榀鋼架，控制上下臺(tái)階的長(zhǎng)度，仰拱及時(shí)跟進(jìn)成閉環(huán)。施工期間要加強(qiáng)洞內(nèi)及洞頂?shù)谋O(jiān)控量測(cè)，以利于動(dòng)態(tài)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。

6 結(jié)束語(yǔ)

大斷面土質(zhì)隧道的地質(zhì)特點(diǎn)是位于淺埋或超淺埋段，無(wú)法形成有效的自承拱，且荷載分布很不均勻，且圍巖松散極易坍塌。故土質(zhì)路段的支護(hù)除了一般的開挖與支護(hù)原則外，應(yīng)增加更多有效措施防止內(nèi)輪廓變形與失穩(wěn)，使得圍巖的整體性與初支的剛度增強(qiáng)。本文概述了大盤山隧道的工程地質(zhì)與支護(hù)措施及參數(shù)，供設(shè)計(jì)與施工單位參考。

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