偏壓隧道半明半暗護(hù)拱進(jìn)洞施工技術(shù)探討

鄭寰宇 譚傢元 梁露

摘要：文章結(jié)合廣西賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）萬寧隧道巴馬端右線施作半明半暗護(hù)拱進(jìn)洞的工程實例，闡述了偏壓隧道采用半明半暗護(hù)拱的施工方法，該方法能有效解決隧道偏壓問題，減少對隧道洞口的開挖，符合快速、安全、環(huán)保的隧道進(jìn)洞理念，可為類似地形的隧道進(jìn)洞施工提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道;半明半暗護(hù)拱;偏壓;進(jìn)洞

Combining the engineering example of halfbright halfdark arch shield holeentering at the right line of Bama end in Wanning Tunnel of Guangxi HezhouBama Expressway （DuanBama Section），this article described the construction method of using the halfbright halfdark arch shield in bias tunnel，this method can effectively solve the tunnel bias problem and reduce the excavation of tunnel entrance hole，and it is in line with the fast，safe and environmentally friendly tunnel entering concept，which can provide reference for the tunnel entering construction of similar terrain.

Tunnel;Halfbright halfdark arch shield;Bias;Hole entering

0 引言

近幾年我國公路建設(shè)迅猛發(fā)展，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)的公路建設(shè)發(fā)展尤甚。這兩年廣西修建的公路橋隧比都較大，隧道穿越的山體地形及地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道洞口設(shè)置于偏壓山體的情況相當(dāng)常見。在公路建設(shè)中，隧道修建由于工期長或打通后作為通道等原因，往往是項目的關(guān)鍵控制性工程，如何在偏壓地體上快速、安全、環(huán)保進(jìn)洞值得探討研究。本文以廣西賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）萬寧隧道巴馬端右線的進(jìn)洞實施工程實踐為例，詳細(xì)闡述了在偏壓隧道洞口施作半明半暗護(hù)拱進(jìn)洞的施工方法。

1 工程概況

廣西賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）萬寧隧道位于廣西都安縣板堆屯。隧道區(qū)屬巖溶峰叢谷地地貌，隧道穿越單座山體，為分離式隧道，右線長342 m，隧道凈空13.25 m×5 m（寬×高），最大埋深約67 m。巴馬端洞口段山體斜坡自然坡角約為12°～23°，地表植被為一般發(fā)育的雜草、灌木。右洞洞口橫向上地形左高右低，存在偏壓。隧道穿越山體為石灰系中統(tǒng)（C2d）灰?guī)r，洞口段地表為1～2 m薄層全新統(tǒng)殘坡積層紅黏土，局部夾塊石;洞口段30 m范圍內(nèi)山體微風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體破碎，呈塊狀。地下水動態(tài)隨季節(jié)變化大，雨季洞內(nèi)以淋雨狀或小股集中出水為主。隧道圍巖為Ⅴ級，自穩(wěn)性差。萬寧隧道巴馬端洞口交通便利，采取由巴馬端進(jìn)洞的方式，單向掘進(jìn)。

2 隧道設(shè)計

萬寧隧道洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計采用復(fù)合襯砌型式。右線巴馬端洞口段的支護(hù)設(shè)計為：C30偏壓墻及半明部分為70 cm厚的C30護(hù)拱（長度20 m），半暗部分初期支護(hù)為25 mm中空注漿系統(tǒng)錨桿長400 cm、間距100 cm（環(huán)）×50 cm（縱）呈梅花形布置、Ⅰ22b鋼架@=50 cm、厚28 cm的C25噴射混凝土和8 mm鋼筋網(wǎng)間距15 cm×15 cm（雙層）的組合;二次襯砌為C30防水鋼筋混凝土，厚60 cm;超前支護(hù)為108 mm管棚@=50 cm。隧道洞口段支護(hù)設(shè)計如圖1所示。

3 施工工藝與方法

萬寧隧道右線巴馬端進(jìn)洞施工遵循新奧法原理，施工順序為：測量放樣、分級開挖邊坡、刷仰坡及偏壓墻基礎(chǔ)，對邊仰坡進(jìn)行錨噴支護(hù)，再澆筑護(hù)拱及偏壓墻，接著鉆設(shè)管棚作為洞口段的超前支護(hù)，最后三臺階開挖進(jìn)洞，及時施作二襯及端墻式洞門后，對護(hù)拱頂部進(jìn)行回填。

具體施工流程為：施工準(zhǔn)備→邊仰坡開挖及防護(hù)→偏壓墻基礎(chǔ)施工→護(hù)拱施工→偏壓墻墻身施工→管棚施工→暗挖進(jìn)洞→二襯及洞門施工→洞頂回填。

3.1 施工準(zhǔn)備

審核設(shè)計文件，測量放樣，確定出隧道洞門、半明半暗段、暗洞及偏壓墻的位置，勘察核實隧道洞口地形地貌及地質(zhì)情況是否與設(shè)計文件吻合。根據(jù)實際地形確定邊仰坡開挖線及截水溝的位置。

3.2 邊仰坡開挖及防護(hù)

首先利用機(jī)械和人工配合對隧道洞口周邊的危石進(jìn)行排除，在隧道洞頂距開挖邊線3～5 m相對平緩的位置施作截水溝以攔截和疏導(dǎo)洞頂?shù)乇硭?，避免洞口被水沖刷。根據(jù)測量放樣的結(jié)果對邊仰坡開挖邊界做好標(biāo)記，使用挖機(jī)從上至下分級開挖，坡率按10.5控制，邊挖邊防護(hù)。防護(hù)采用錨噴支護(hù)（錨桿：22 mm藥卷錨桿L=350 cm@100 cm×100 cm;噴射混凝土：C20噴射混凝土10 cm厚;鋼筋網(wǎng)：8 mm鋼筋網(wǎng)@25 cm×25 cm）。

3.3 偏壓墻基礎(chǔ)施工

開挖偏壓側(cè)墻基礎(chǔ)，基底傾斜度按1：5內(nèi)低外高的坡比設(shè)置，開挖至基底設(shè)計標(biāo)高后檢驗基底地基容許承載力，確定基底地基容許承載力≥350 kPa后定位安裝預(yù)留在基礎(chǔ)內(nèi)的護(hù)拱鋼架（鋼架型號為Ⅰ22b，縱向間距為50 cm），安裝基礎(chǔ)模板并固定牢固，澆筑C30基礎(chǔ)混凝土。

3.4 護(hù)拱施工

精確測量放樣出護(hù)拱中每一榀鋼拱架的位置，根據(jù)測量成果計算出每一榀護(hù)拱鋼拱架的弧長（因山體坡面與隧道斜交致使抵靠山體的每一榀護(hù)拱鋼拱架的拱形弧長不同）。為防止護(hù)拱下沉侵限，確保隧道二次襯砌厚度，將護(hù)拱外擴(kuò)30 cm作為預(yù)留沉降量。護(hù)拱的鋼拱架采用分節(jié)制作拼裝成拱形，節(jié)段端部焊接有連接鋼板，通過連接鋼板上的4個高強(qiáng)螺栓將各節(jié)段鋼拱架連接成拱形。在鋼筋加工場加工好每節(jié)鋼拱架，并編好號，以便安裝使用。將鋼拱架一端架立在基礎(chǔ)預(yù)埋的鋼拱架上，另一端抵靠住山體，每榀鋼拱架采用2根長度為4 m、壁厚為4 mm的42 mm注漿鎖腳小導(dǎo)管將拱架錨固在山體內(nèi)，小導(dǎo)管打設(shè)角度為斜向下10°。鋼拱架安裝完成后，采用22 mm縱向鋼筋按環(huán)向間距100 cm將各榀鋼拱架縱向連接成整體，然后在鋼拱架外圈上按50 cm環(huán)向間距把127 mm熱軋鋼管以5°的外插角焊接固定作為管棚導(dǎo)向管，安裝護(hù)拱模板。護(hù)拱模板采用木模板，模板支撐采用Ⅰ14的鋼拱架與108×6 mm鋼管相結(jié)合的形式，Ⅰ14鋼拱架按縱向間距50 cm在護(hù)拱底部緊貼護(hù)拱底模板;108 mm鋼管按照環(huán)向間距2 m、縱向間距50 cm斜向支撐Ⅰ14鋼拱架。護(hù)拱底模一次成型，頂模隨混凝土澆筑，邊澆筑邊封模板。護(hù)拱混凝土采用泵送澆筑。

3.5 偏壓墻墻身施工

護(hù)拱澆筑完成后，開始偏壓墻墻身的施工。偏壓墻墻身采用分節(jié)施工，每節(jié)高度≤2 m。偏壓墻模板采用3 mm厚鋼模板，模板安裝加固后，用混凝土輸送泵泵送澆筑C30混凝土?；炷琳駬v采用插入式振搗棒將混凝土振搗密實。偏壓墻墻身每節(jié)頂部預(yù)留好連接鋼筋和石筍，通過預(yù)留的連接鋼筋和石筍將上下節(jié)段墻身混凝土連接成整體。

3.6 管棚施工

護(hù)拱和偏壓墻施作完成后開始搭設(shè)管棚。在隧道洞口前面采用開挖出來的石方填筑管棚施工平臺以滿足鉆孔和送管需求。管棚鉆機(jī)擺設(shè)在填筑的施工平臺上，順著護(hù)拱內(nèi)預(yù)埋的127 mm導(dǎo)向管定位跳孔鉆管棚孔，為避免塌孔，鉆完一孔立即安裝管棚鋼管，管棚鋼管使用108 mm熱軋無縫鋼管，壁厚4 mm，分節(jié)制作安裝，每節(jié)4～6 m，采用絲扣連接，利用鉆機(jī)的沖擊力和頂推力頂進(jìn)。管棚鋼管安裝好后，在鋼管內(nèi)插入鋼筋籠，按由拱腳至拱頂?shù)捻樞蜻M(jìn)行管棚注漿。注漿材料使用水泥漿，水灰比為W/C=（0.5～1.0）∶1.0，注漿壓力采用初壓0.5～1.0 MPa，達(dá)到終壓2.0 MPa后持壓3～5 min即可停止注漿。

3.7 暗挖進(jìn)洞

管棚施工完成后采用三臺階法開挖進(jìn)洞。隧道開挖前，應(yīng)先做好超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測兩項工作。超前地質(zhì)預(yù)報采用地質(zhì)雷達(dá)和超前水平地質(zhì)鉆結(jié)合的方式以摸清掌子面前方的地質(zhì)情況，以確保施工安全。在隧道洞頂布設(shè)地表下沉點并采集初始數(shù)據(jù)。隧道洞口段開挖采用弱爆、微爆進(jìn)行爆破，每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在1～2榀鋼架間距內(nèi)，中下臺階兩側(cè)交錯開挖，初期支護(hù)及時閉合成環(huán)，盡快施作二次襯砌及端墻式洞門。

4 施工控制要點

（1）為保證護(hù)拱鋼拱架的安裝質(zhì)量，必須測量放樣出每榀鋼拱架的位置并精確計算鋼拱架的弧長;鋼拱架加工要保證焊接質(zhì)量;鋼拱架拼裝時4個連接螺栓必須拴緊。

（2）護(hù)拱內(nèi)預(yù)埋的管棚導(dǎo)向管位置和角度必須嚴(yán)格按照設(shè)計文件定位固定牢固;管口用塑料膠帶封堵好以防護(hù)拱混凝土澆筑時混凝土堵塞導(dǎo)向管。

（3）嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，中下臺階開挖嚴(yán)禁同時落底;及時施作仰拱，仰拱施工長度≤3 m。

（4）洞口段二次襯砌和端墻式洞門要及時施作，確保洞口安全及創(chuàng)造出良好的洞口形象;二次襯砌和端墻式洞門施作完成且強(qiáng)度符合要求后，對半明半暗護(hù)拱頂部按設(shè)計文件進(jìn)行回填。

5 結(jié)語

廣西賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）萬寧隧道巴馬端右線偏壓洞口采用半明半暗護(hù)拱進(jìn)洞，從開始施工至隧道進(jìn)洞總工期為45 d，對洞口破壞極小，“零開挖”進(jìn)洞效果佳，進(jìn)洞開挖支護(hù)的安全及質(zhì)量均滿足要求。

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