隧道浅埋段盖挖法的应用与施工技术

王卫华

摘要：本文分析了浅埋段盖挖法的一般施工技术，并以施工工程为例探讨了盖挖法在隧道浅埋段的应用。

关键词：隧道浅埋；盖挖法；施工技术

一、隧道浅埋段盖挖法施工技术

当前铁路与公路隧道多为山岭隧道，浅埋段一般位于隧道进出口，洞身穿越洼地、沟谷地段，或者是避让道路管线等构筑物，或者是穿越城市等环境敏感地段。采用盖挖法（或明挖）施工地段，施工组织上总会存在从盖挖段落到暗挖段落，或暗挖段落到盖挖段落的过渡。

盖挖到暗挖（或暗挖到明挖）过渡段设计上一般会采用大管棚作为前进、出洞的超前支护措施。采用盖挖法施工，在明挖至护拱基础面以后，要及时在盖挖与明挖分界处按设计施作管棚导向混凝土墙，并采用锚杆使其和洞口仰坡连成一体，然后施工大管棚。施工要点如下：

（一）护拱基础施工

护拱基础形式结合明挖基坑深度，地质水文条件确定，一般为扩大条形混凝土基础或桩基础，采用桩基础时，桩基要设置在隧道开挖轮廓线以外，并加设托梁。护拱条形基础或托梁，要考虑预留隧道拱部或边墙初期支护型钢拱架的连接板，便于下一步护拱钢架与基础（或托梁）的连接，在下部暗挖时隧道初支钢架与护拱基础的连接。后续护拱、边墙钢拱架施工时，钢拱架连接板与护拱混凝土（或托梁）顶、底面预埋钢板连接牢固。

（二）暗挖施工

护拱施工完成后，从暗挖段（或洞口）进入护拱内进行盖挖段剩余部分围岩的开挖和支护。盖挖段剩余部分围岩的开挖支护施工，遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的暗挖方针，严格开挖制循环进尺，及时施作钢架，钢架与锁脚锚管焊接牢固，钢架之间设纵向连接，并确保锁脚锚管施工质量。

（三）加强监控量测

监控量测是隧道施工管理中的一个重要环节。对隧道进洞过程中洞口段围岩支护体系的稳定性状态进行监测，是确保进洞施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。

施工过程中要每天进行监控量测，主要对洞外观察、地表下沉、周边收敛位移、隧道拱顶下沉等量测项目进行监控量测。按照喷锚构筑法技术规范要求对量测断面、间距和测点进行布置，对量测数据进行分析和反馈，以量测分析资料为基础及时修正初期支护设计参数，并为二次衬砌施作时间提供依据。

二、隧道浅埋段盖挖法的应用

（一）工程概况

某隧道隧址区地处山南坡，植被茂密，地势高亢，第四系表土层薄，仅为0.5～2m。隧道穿越围岩岩性复杂，地质条件差，其中隧道西进口的下行线约有320m、上行线约有185m的段落穿越了4层卵石土（厚度大，卵石含量高），与下伏的浦口组砾岩接触处裂隙发育，洞室顶板厚度小（2～8m），尤其是下行线西进口有170m的浅埋段，围岩整体稳定性差，极易坍塌；隧道中部穿越弱白垩系砾岩，但段落长度很小；隧道东出口段穿越安山凝灰岩，围岩破碎，且与下伏的砾岩逆断层接触；除了32.8m明洞外，暗挖部分II类围岩占了80.4%，III类围岩占了19.6%，无IV类以上围岩，属浅埋软岩隧道。隧道最大开挖跨度17.21m，最大开挖高度12.04m，形状扁平，不宜成拱。其中茅山西隧道下行线FK24+875～FK24+910段穿越一自然冲沟，为卵石土堆积地层，卵石含量为35%～50%。FK24+885.3～FK24+900.3段洞室局部外露（负埋深），拱顶最大70cm，属超浅埋地段，设计为明挖法施工。FK24+845～FK24+875、FK24+910～FK24+940范围采用暗挖施工。

（二）施工方案分析

该项目中，使用盖挖法施工方案具有多个方面的技术优势。首先是防水方面，盖挖法不需要大规模开挖，所做的临时改沟的分段施工方法可以解决施工排水问题，原始的冲沟接着顺坡的回填段，形成自然排水路径，这样可以在雨季同时进行施工，不影响工程，这些技术也更有利于所建隧道结构的永久性防水。其次是环保方面，盖挖法几乎不会破坏原有植被林木等自然环境，继而也就没有传统工艺造成水土流失的问题，跟喷射混凝土工艺防护相比，几乎完全没有污染到周边环境，更好的贯彻执行了环保的理念。再次是工程任务量和效率方面，盖挖法避免深挖流程，减少土方开挖工程量，此外不需要临时的边坡支护项目，更易于操作且节省了工期，同时也节省了工程造价。此外从工程安全角度考虑，回填反压和洞内加固等更易于执行的施工技术方案有利于山体偏压的减小，从而更能保障隧道的安全永久性。

传统的明挖施工工艺没有很好地考虑施工中的临时排水问题，其所设置的边仰坡截水沟方案等都很不完善。经现场水文地质调查和实际测量，本项目的部分地段位于山谷冲沟之中，再加上上游较大的汇水面积，以及洪水和雨季大水的水流湍急，如果采用明挖法进行施工的话，至少需要超过三个月的时间，施工周期太长，并且此法不能避开雨季，存在排水难题。针对以上的不能及时有效设置排水设施系统的考虑，其很可能将水流直接灌入到隧道内，这样对于暗洞的开挖等都造成安全隐患的存在。另一方面明挖断面开挖往往边坡坡率非常陡峭，存在很大的边坡滑移隐患，及时进行边坡坡度放缓调整也很难做到良好的处理操作，而且大大的提高了相关工程造价。

综合比较上述技术指标，该项目采用盖挖法工艺从技术到经济上都是更为合理高效的。

（三）施工技术

先留核心土开挖临时边坡至拱脚设计高程处，再按隧道衬砌拱部弧度浇筑混凝土套拱至拱脚处。当混凝土套拱达到设计强度后，在其上部结合原地面顺坡回填碎石土，表层植草种树。上部回填结束后，洞身采用暗挖通过。根据盖挖段地质条件及临时边坡坡高综合确定，临时边坡放坡坡率为1：0.5，临时边坡放坡后，两侧边坡自坡脚以上2m范围内采用Φ25中空注浆锚杆防护。

套拱采用C25混凝土.厚60cm，套拱中嵌入4榀I18型钢拱架，间距50cm。为增加结构的稳定性，套拱两侧边墩与混凝土直墙采用2Φ22钢筋连接，并与I18型钢牢固焊接。FK24+875～FK24+910段其它部分采用反压回填后暗挖进洞施工。初期支护采用锚+网+喷的结构形式，锚杆仅在侧墙布置，采用Φ25GM自进式中空注浆锚杆，间距80cm×80cm（纵×环），长度为4.0m。钢筋网拱墙布置，采用Φ8mm钢筋网，网格间距20cm×20cm。喷射混凝土及钢拱架全断面布置，喷射混凝土采用28cm厚C25早强聚丙烯纤维混凝土，钢拱架采用HW175型钢，纵向间距50cm。二次衬砌采用C30防水钢筋混凝土.厚50cm。由于该段存在一定偏压，为防止隧道在横断面上发生不均匀沉降，隧道左右两侧设钢筋混凝土直边墙。

挖法主要施工步骤如下：（1）做好临时排水工作，不得使原自然冲沟水流入基坑内。（2）留核心土开挖临时边坡至混凝土套拱拱脚设

计高程处。（3）施工FK24+885.3～FK24+887.3、FK24+898.3～FK24+900.3段管棚导向墙，进行该段管棚施工。（4）施工FK24+887.3～FK24+898.3段套拱。（5）混凝土套拱达到设计强度后，在其上部结合原地面顺坡回填碎石土，表层植草种树。对FK24+875～FK24+910段其它部分进行反压回填。（6）采用双侧壁导坑法对主洞进行开挖。每步开挖后，应及时施作初期支护和临时支护，以尽早封闭。两侧直边墙开挖不应同步进行，要前后错开一定距离，且一次开挖最大进尺控制在50cm左右，与钢拱架安装同步进行。

结论

1）通过对隧道段采用盖挖法，工期至少提前3个月以上。同时该段隧道主洞施工全部在洞内，雨季施工无影响。

2）通过该方案的实施，减少了土石方开挖量，避免了高凌空面的出现，降低了对既有隧道的扰动，并且在实际施工中得到了验证。

3）实践证明盖挖法在明洞施工、偏压段的隧道施工、易坍塌段山体（如堆積体）的隧道施工，均可采用该方法。

参考文献：

[1]周恒，陈浩，林晨.“盖挖法”在超小净距大跨隧道洞口滑坡中的应用[J].公路，2013年4期.

[2]张峰，李克坤，付志刚，董健.浏阳河隧道进口穿越人工填土层盖挖法施工技术[J].铁道标准设计，2009年4期.