高速公路桥隧连接工程中隧道洞门施工技术

杨 斌

(中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230023)

0 引言

近年来，国家大开发，尤其是对西部资源的开发，因此就需要大量地修建高速公路，方便运输与交流。而这些地区大多地势比较崎岖，高速公路的桥梁与隧道的连接工程技术就非常重要，关系到整个高速公路的建成。但是，目前在我国的高速公路技术规范中还没有对桥隧连接工程进行明确和专门性的规定，桥隧连接技术在行业中还属于开放性的课题，没有达成统一的规范。因此，对高速公路桥隧连接工程的技术研究具有重大意义。桥隧连接工程中包括桥台的施工技术以及隧道洞门的施工技术等。本文主要探讨的是高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工中的关键技术。

1 隧道洞口的选址

隧道上方的岩石能否形成自承体系，对隧道的影响非常大，决定了该隧道是否容易坍塌，能否建成。由于各座山的山势不同，岩石质地不同，其自承力也不同。所以在建隧道洞门的时候，要对隧道洞口进行准确的选址。工程技术人员要先对当地的地势等方面进行实地的勘察、设计与探究，仔细分析，才决定隧道洞口的选址。例如邢汾高速公路贺坪峡桥隧连接工程。贺坪峡大桥在河北省邢台县贺家坪村，该桥的位置在当地二级构造单元——山西台隆与华北断坳的分界线上。该地势是缓倾状单斜构造，岩层连续，附近没有发生过山体断裂、滑动或错落等变形或破坏现象，因此是属于山体比较稳定的区域。但是，这里的岩石主要是强风化的石英砂岩，这种岩石具有裂隙岩体变形破坏等特点，容易掉块和坍塌。

综合来讲，该山体是比较适合建隧道的，但是在洞门施工的时候，就要针对岩块的问题进行重点的技术研究。

2 隧道洞口浅埋段的关键技术

隧道洞口浅埋段是整个隧道洞口施工的基础，如果处理不好，就会影响后面的隧道工程。隧道洞口浅埋段在施工过程中可以不刷坡，就尽量不刷坡，或者少刷，这样可以保证隧道基层的安全与稳定。后进洞要施作超前支护，可不用机器开采，用人工挖掘，这样可以防止机械对整个山体的破坏，防止山体倒塌。另外，做好防护措施，在施工过程中要综合采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网、格栅钢架等各种支护的形式，衬砌方法是先墙后拱。

因为隧道浅埋段的覆盖层一般都很薄，所以隧道上方的岩土很难有自承体系，如上文提到的邢汾高速公路贺坪峡桥隧连接工程的隧道洞口。另外，围岩在早期承受压力大，比较容易产生变形。因此，如果得不到恰当的控制，围岩就会很快松弛，从而开裂形成破坏，最终这种开裂会传达到地表，导致整个隧道塌陷。所以，隧道洞口浅埋段在开挖的时候要着重控制围岩变形，可以使用刚度较大以及强度较高的初期支护，来控制岩土的变形，避免土体结构遭到破坏。

围岩变形的预防办法是及时进行二次衬砌的浇筑，不要等到变形量已达到了允许变形量的80%以后或者围岩变形速率小于0.2 mm/d的时候，这样的二次衬砌浇筑是不起效用的。另外，二次衬砌的施工技术要点是正台阶法开挖以及从下到上施工。另外，在进行初期支护之后，衬砌断面在设计时可以再加一个250 mm厚的混凝土作为支护，这样就可以使支护的及时性和刚度得到保证，从而有效地控制了土体的变形。下面以某浅埋隧道洞口段施工为例说明。

例如，国内某高速公路桥隧工程的隧道洞口浅埋段施工。其施工的技术流程是:

1)把地表的杂草铲除，清理地面，然后进行喷锚支护，之后在拱部的衬砌轮廓外处沿水平方向均匀地打入两排φ42、长度为4 m的小导管，导管之间的平衡间距是40 cm，环向间距是30 cm，每纵向3 m为一环，最后在钢管的钻孔上用注浆的形式固结围岩，在喷锚支护完成之后再开挖进洞;

2)采用台阶法进行隧道开挖，可以分为拱部、中层以及下层三个部分，每一部分可以用小导管作为超前支护以及格栅钢架支撑。插入长300 cm，环向间距100 cm，纵向间距50 cm的锚杆，最后挂网喷上0.2 m厚的混凝土;

3)当六个循环完成之后施作套拱，套拱就是刚度比较大的混凝土支护。开挖断面至少要预加大0.26 cm，这样混凝土支护才不会进入衬砌断面;

4)在开挖下部的时候，围岩的暴露面不可过大，否则会导致坍塌，所以一般采用上下层台阶开挖的方式。开挖之后还要注意设置混凝土支护、锚喷支护和格栅钢架，支护的参数和拱部是一样的，另外各层之间的格栅铡架一定要焊接牢固，否则后果严重;

5)衬砌的施作要紧跟着掌子面，等到安检通过之后才可施作仰拱。在衬砌环形成之后，拱部开挖才可进行。整个施工流程:开挖→坡面清理→初喷混凝土→挂钢筋网→复喷混凝土→施作锚杆、注浆→喷混凝土至设计厚度。

3 隧道洞口偏压段的关键技术

隧道洞口的偏压段是指隧道中承受力不对称的一段隧道。之所以会产生不对称，一般是因为地形本身而造成的，洞顶的覆盖层薄，地面横坡陡峭，围岩的类别低，因此就使隧道承受不对称的偏压力，这种情况在傍山隧道最为常见。另外，隧道偏压也可以因为地质及塌方等原因造成。

总而言之，隧道拱肩的外侧中的围岩覆盖厚度不够，远远小于不同围岩等级的特定值，这样就会使洞顶上方的岩体下沉，造成了两个非堆成的滑动面，形成隧道偏压，在开挖的时候容易导致坍塌或者是在衬砌施作后开裂。因此，隧道洞口偏压段的施工，要提前做好支护以及施作衬砌，使其形成环，来抵抗靠山侧的巨大围岩压力。如果情况允许，还可以在靠河的一侧加设辅助措施，例如增加锚杆挡墙护坡、钢筋混凝土设施等，来增加抗压能力(见图1)。

图1 隧道洞口偏压段的施工示意图

4 隧道洞口岩堆段的关键技术

山体中的岩堆一般都是岩石在长期的风化作用下由于重力作用而来到坡脚的，因此大多都是碎石或块石。这些堆屑物结构松散，不稳定，“一触即溃”。另外，岩堆的休止角一般与山体坡度接近，所以就更加容易坍塌了。因此，当隧道洞口修建过程中遇到岩堆时，要特别地加强支护，还要对地表水进行拦截，把岩堆中含有的地下水排除，然后再用混凝土支护来对抗强大的侧压力。如我国西南地区，山地居多，而且气候潮湿，处理隧道洞口岩堆段的一般方法是:

1)岩堆排水，拦截地下水，对仰坡刷方，建立钢筋网混凝土支护，钢筋网的尺寸大约是0.2 m×0.2 m，混凝土厚度约0.05 m;

2)隧道靠山侧施作衬砌，并在外缘约1 m的地方插入3排长约13 m，间隔约1 m，呈梅花状排列的φ76钢花管，然后对地表进行注浆和加固，注浆深度一般是基岩以下的1 m处;

3)洞口段40 m的地方在开挖之前要先用长5 m，环间距30 cm，纵间距4 m的φ42小导管进行注浆以作超前支护，小导管的外插角是10°和3°，这两种外插角小导管相互间隔，其次，在洞口40 m～90 m的范围内，隧道的拱部同样要用φ42小导管注浆，不过要求不同，这种小导管长5 m，环向间隔是0.4 m，纵向间隔4 m，外插角是2°;

4)三层台阶开挖，即拱部、中层和下部，拱部在开挖进尺80 cm后，要及时设置格栅和锚网喷，并加设混凝土支护，厚0.25 m;下部在开挖之后要用焊接的方式把中部格栅和拱部格栅铡架连接成环;

5)及时施作仰拱，形成一个全环封闭的结构，以稳定整个隧道洞口。

5 结语

高速公路桥隧连接工程是一个非常复杂的施工过程，尤其是隧道洞口的施工技术，是桥隧连接工程的关键部分，也是难点。每一个山体的地形、地质都不同，而且非常复杂，再加上目前我国对高速公路桥隧连接工程尚未有明确的规范。因此，施工技术人员在进行桥隧洞口施工之前，先要实地勘察，形成团队研究和分析，因地制宜，采用不同的施工技术。

高速公路桥隧连接工程对我国的经济大发展，东西部平衡有重要作用，优秀的桥隧技术人才要努力做好研究，为我国经济发展做出贡献。

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