高速公路滑坡地段整体式双跨连拱隧道Ⅱ类软岩浅埋段施工技术

高速公路滑坡地段整体式双跨连拱隧道Ⅱ类软岩浅埋段施工技术

刘鸿宇

中交一公局桥隧工程有限公司湖南省长沙市410000

摘要：通过对某高速公路隧道的现场施工管理，详细总结了连拱隧道Ⅱ类软岩浅埋地段的施工工艺和施工方法

关键词：滑坡地段；整体式双跨连拱隧道；Ⅱ类软岩浅埋段

一、工程概况

项目位于云南境内，隧道全长258m。隧道设计为带中隔墙的整体式双跨连拱结构，单跨为单心圆弧，边墙采用曲线设计，中墙使用直线，软岩开挖跨度25.98m。隧道洞顶最大埋深为33米，最小埋深为85cm。

隧道地层：侏罗系、平乡组，岩性为紫灰及褐红色泥岩，地层局部为薄石英砂岩，强风化层厚度约5~7m；隧道进口地层：第四系残破积碎石土和粘土，局部存在卵石；隧道出口地层：第四系亚粘土含碎石；进、出口均位于滑坡体上。

二、施工方法的选择

隧道特点：浅埋深、围岩强风化、跨度过大，隧道进、出口均处于滑坡上。可能引发的灾害：隧道洞身冒顶、塌方。为了施工安全、质量优、高施工效率考虑，结合施工现场实际情况，最终确定“先施工中洞，取消隧洞两侧的正台阶半断面，先做拱后做墙法”施工工艺。Ⅱ类软岩浅埋地段的施工工序见下图。施工过程中采取“弱爆破、短进尺、强支护、小扰动、紧衬砌、勤量测”的原则。

1．洞身开挖：

先对该隧道进行滑坡处理，做好进洞的施工准备。隧道土质部分采用人工开挖，石质部分采用爆破开挖。在施工的过程中依据现场实际地质地貌情况，开展爆破实验：①准确测绘出隧洞开挖的轮廓线及爆破需要的周边眼和掏槽眼位置；②控制好周边眼位置距开挖轮廓线的距离，严格控制好钻孔外插角的度数，按照规范设计规定的允许超挖量开挖；③爆破完成后检查爆破效果，测量数据经过处理后，不断的修正爆破参数，以确保达到最佳效果。

进出口对向施工，先开挖中洞，开挖时要控制开挖尺寸，中洞开挖完成后，浇筑中墙混凝土。隧道一侧拱圈推力需要平衡，要在主洞开挖前完成中墙顶部防水层及回填混凝土的施工，将中墙的另一侧用钢管做支顶。中墙要与上、下行线进洞的套拱同时施工，然后搭设长管棚在注浆。下行隧道的长管棚注浆施工完成以后，环行开挖正台阶上半断面并保留核心土。控制上半断面开挖尺寸及掘进速度。

隧道弯矩过大可能出现初期支护变形、开裂、冒顶、塌方等危险。隧道围岩要先开挖软质岩，后开挖硬质岩，下行线进、出口先对向开挖，保证上行线的掌子面后于下行线二衬施工和仰拱已施工完成的段落。

隧洞上拱圈施工完成且达到设计强度以后，要集中开挖下半断面，下半断面要分步开挖，先开挖下半断面的核心土，后开挖侧墙，结合现场围岩变化情况以及马口开挖的控制距离，严格控制打炮眼的深度、数量和炸药装药量。特殊地段采用人工开挖。在开挖松软破碎岩层马口的时候，要按要求设置斜撑、立柱等支顶拱脚，工字钢与拱部工字钢通过接头板用螺杆连接→挂网→喷锚。在基础中增加设置中空注浆锚杆，并及时将侧墙衬砌好。具体施工步骤为：

12右3右4右5右

2．初期支护施工

（1）由于隧道的中导洞洞径过小，覆跨比较大，围岩扰动较小，承载能力较强，所以施工要以柔性支护为主，具体支护参数如下：

①喷射混凝土，按要求厚度；

②超前小导管注浆和热轧无缝钢管，要每隔两榀作一个循环施工，严格按规范环向间距施工；

③钢筋网：采用φ8圆钢，网孔尺寸20cm×20cm；

④径向锚杆：使用中空注浆锚杆，锚杆梅花形布设；

⑤钢支撑：隧道石质段落处使用方形钢筋格栅，施工时要严格控制格栅间距；土质地段采用工字钢，控制间距；

（2）由于隧道的特殊性，主洞支护主要以刚性支护为主，支护参数：

①喷射C25砼，厚度28cm；

②用超前深孔预注浆大管棚和热轧无缝钢管，大管棚的搭设外插角1~2度，热轧无缝钢管上每间隔30cm按梅花形状钻9mm的孔洞，20m做一个循环，环向间距设置为55cm；

③钢筋网：采用φ8圆钢，网孔尺寸15cm×15cm；

④径向锚杆：使用中空注浆锚杆（拱部不设置），梅花形布设在边墙的位置。若钢支撑钢垫板下或者在拱墙结合部基础较软出现地下水时，要设置锁脚锚杆；

⑤钢支撑：采用I20b工字钢，间距60cm/榀；

（3）采用湿喷工艺喷射混凝土，喷射机械采用湿喷机，采用P.o525水泥，RH液态速凝剂掺量4%至7%。

3．监控量测技术

项目成立监控量测小组，对隧道周边位移、拱顶下沉、地表下沉进行监测，通过严格的监控量测，及时掌握了围岩及支护的情况，保证了施工安全和质量，为修正设计提供了可靠的数据，为修正施工方案提供了依据，量测频率见下表：

监控量测频率

4.二次衬砌

在施工隧道过程中，重视监控量测的信息反馈、预测预报的及时性，充分考虑山区高速公路施工时出现复杂地质条件所带来的局限性，浅埋隧道早期变形快。围岩收敛变形趋于稳定时再施工二衬，如果设计时支护刚度和强度低，可能会导致初期支护变形、开裂以致隧道冒顶或塌方。施工二衬的时候要注意以下几方面内容：

（1）保证隧道的两个洞及中墙的二衬施工缝不能重合在一个断面上，要错开一定距离；

（2）洞身偏压严重的段落，需要对下行线曲墙一侧的基础增加、加深，严重时改成中空注浆锚杆和热轧无缝钢管注浆；

（3）在段落地质压应力过大的地段，采取加大、加厚仰拱的处理方案；

（4）在施工隧道二次衬砌中，用钢轨拱架外接小模板，先做拱后做墙的办法施工衬砌。在岩层较差及地下水多的段落位置，二衬施工前，在拱脚基础位置，先施工纵向托梁，打锁脚锚杆或无缝钢管注浆。按规范要求预留变形量，保证隧道的净空设计要求。

三、施工防排水技术

与普通隧道相比，连拱隧道中隔墙处有汇水漏斗，中隔墙处防水层不闭合，中隔墙存在纵向施工缝，给防排水带来了很大难度。在隧道施工中，分析对比，选用弹簧透水软管作为盲沟，将橡胶止水带设置在接缝处，用塑料防水板内衬土工布作为外贴式防水层，中隔墙处增设两道纵向盲沟软管防排渗水，用弹簧盲管通过钢管将水引至水沟。中隔墙纵向排水管及竖向排水管采用波纹管。

四、总结

（1）影响地应力的因素：岩层、岩性、地下水、埋深、地温等，在设计时难以全面考虑，只能不断的实践总结积累经验，逐步完善。在高速公路快速发展的今天，特殊工程地质和水文条件，成为提高连拱M型公路隧道的施工水平的难题，实践证明，只有充分运用“新奥法”的施工原理，才能掌握主动权。

（2）把对地质资料的研究比对与现场勘查相互结合起来，抓住连拱隧道的各方面特点。在确保安全和质量的前提下，考虑施工进度和经济效益，对施工方案进行比选，因地制宜，摸索一套切实可行的施工方案。

（3）随着连拱隧道应用越来越多，防排水施工技术成为制约隧道修建成功与否的关键，解决好隧道中隔墙汇水漏斗问题是难点，如何把水分别引入各自的水沟等，还要做更深层次研究。

（4）Ⅱ类较长浅埋连拱隧道应将各个工作面拉开一定距离后同时施工。中导洞采用偏心开挖，将洞宽增大，中隔墙跳衬形成会车道，工序立体化作业。

（5）混凝土采用机器人喷射，能够克服回弹率高、粉尘大、施工质量差、施工进度慢等问题。