焦杖子隧道浅埋段盖挖法开挖及初支施工技术

卢国权

（河北省高速公路承秦管理处，河北，秦皇岛 066100）

焦杖子隧道浅埋段盖挖法开挖及初支施工技术

卢国权

（河北省高速公路承秦管理处，河北，秦皇岛 066100）

结合隧道浅埋段对盖挖法开挖施工和初期支护施工方案进行了介绍，实践证明，该方法节省投资，缩短工期，保护环境。

浅埋隧道；盖挖法；施工技术

1 工程概况

1.1 工程概况

焦杖子隧道位于河北省承秦高速公路秦皇岛段的青龙满族自治县境内，隧道由多条冲沟下部穿过，沟谷多成“V”型，隧道洞身左线 LK132+378～LK132+400段 22m及右线RK132+382～RK132+418段36m，基岩为下元古界桲罗台组与褚杖子组并层，岩性以二云变粒岩和黑云变粒岩，全风化至强风化，节理裂隙发育，岩体破碎，稳定性差，易坍塌、掉块，属于V级围岩浅埋段，采用一般暗洞开挖时洞顶围岩易发生大变形或塌落危险，故综合考虑采用盖挖法施工。

1.2 方案

1)按新奥法组织实施，遵循“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的基本原则，综合考虑采用盖挖法施工，上台阶4.5m采用明挖，对临时开挖进行锚喷防护，施作护拱，分层回填浆砌片石、碎石土等回复原有地形。下台阶部分预留核心土法进行暗洞开挖。

2）紧跟下台阶部分围岩进行超前注浆加固及锚杆支护等初期支护措施，改善围岩力学性质、提高岩体自承能力。

3）加强施工监控量测，及时施作仰拱、二次衬砌结构。

4）根据围岩监控量测结果，确定预留变形量15cm。

1.3 工程地质情况

洞顶浅埋处表面为粉质黏土及碎石，最小埋深约1m，地表地势较为陡峭，形成自然冲沟；上台阶部分主要为全风化层；下台阶及仰拱部分主要为强风化变粒岩。

2 主要工程数量

盖挖段工程数量（此处列出明挖部分工程量）：

1）钢筋3 385kg，工字钢钢架39581kg。

2）C20早强喷混凝土93m3，C25护拱539.4m3。

3）明挖土石方8149m3，回填M 7.5浆砌片石2645m3，碎石土回填2070m3，黏土隔水层609m3，腐殖土回填800.4m3。

4）φ22mm锚杆7 261kg，φ6.5mm钢筋网2 111kg。

上述工程数量为图纸暂定数量，最终数量根据现场实际情况确定。

3 机械设备及人员配置（见表1、表2）

表1 主要机械设备配置

表2 主要施工人员配置表

4 施工方法

4.1 明挖部分施工便道选择

公路隧道盖挖法是地下工程超浅埋时而采取的新型工程施工方法：由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。明挖部分从上往下开挖施工，便道选择很关键，经现场勘测，盖挖段距离洞口直线距离300m，其山体起伏较大，且沿线树木较多，若从洞口向山上拉通便道，修建约700m泥结碎石便道，不仅会增加土石方量，破坏山体植被，而且征地协调、便道施工时间较长，耽误工期较多，费用大增。为节约成本、缩短工期，本工程采用从隧道内部进入，拱顶埋深超浅，直接进行破顶施工，逐步扩大破顶面，为施工机械提供场地。

4.2 施工工序流程

盖挖法施工工序流程：地表临时排水系统→上台阶及以上明挖→边坡防护→护拱施作→反压回填→下台阶及初期支护预留核心土分左右开挖→下半断面中槽开挖及仰拱初期支护→仰拱浇筑及回填→防水及二衬施作。

4.3 各环节施工方法

4.3.1 地表临时排水系统

测量放样，确定开挖线，在开挖线外根据实际情况施作临时排水系统，以确保将山体破面汇水引入自然冲沟，不至对洞内施工造成妨碍、积水等。

4.3.2 上台阶及以上明挖

根据测定的开挖线一次性将边坡、仰坡开挖到位，坡率按设计的1∶0.5执行，并将上下台阶分界面整平。

4.3.3 边坡防护

1）边坡开挖到位后，立即进行坡面防护施工，以确保边坡的稳定性。

2） 岩体较为破碎，明挖部分坡面防护设计为φ22mmL-3m-120×120cm 梅 花 型 全 坡 面 法 向 布 置+φ6.5mm-20×20cm全坡面布置+10cm厚C20早强混凝土全坡面喷射。

4.3.4 护拱施作

1)测量定位并安装钢架，并进行纵向连接，确保其整体稳定性，钢架底部采用锁脚锚杆进行固定。

2)安装钢拱架采用20a工字钢架纵向间距60cm，沿钢拱架架设直径为φ22mm的纵向连接钢筋，并按环向设计间距设置,挂φ6.5mm双层钢筋网20cm×20cm,挂板安装模板，模板采用15mm竹胶板或20mm硬质木板。钢支撑的标准施工是按“规定间隔和高度架设置→接头安装→连接螺栓的紧固”的顺序进行。钢拱架支撑脚部座落在基岩上或用锁脚锚杆稳定，钢架与围岩之间的较大间隙部位用钢楔间隔楔紧，再用喷混凝土填充密实，避免留下空隙和隐患。

3）设置60cm厚C25混凝土护拱,45cm厚C25钢筋混凝土二衬（二衬也作为承载结构），本段盖挖为右线36m分6段浇筑，每段6m（左线22m分4段：3×6m+1×4m），采用专用泵车从洞内输送混凝土。

4）浇筑最后一段护拱时，在顶部预留30cm×60cm天窗，便于混凝土输送，最后增加钢筋补强并用同标号混凝土封住天窗。

4.3.5 反压回填

1)部分回填材料从天窗进入，分节段施工护拱达到强度后，及时紧跟施作反压回填。拱顶100cm水平线内回填M 7.5浆砌片石，往上依次为回填碎石土、50cm黏土隔水层、腐殖土，腐殖土回填按30cm进行施工，最终达到恢复土地耕种能力、不再占用土地资源的效果。碎石土用小型夯实机夯实。

2)施作最后一个节段护拱前，将剩余部分反压回填材料直接输送至空地上进行储存，待最后一个节段护拱达到强度后，及时进行剩余部分反压回填，则整个明挖部分施工完毕。

4.3.6 预留核心土分左右开挖下台阶及初支

明挖部分工作全部完成后，施工下台阶开挖及初期支护，采用预留核心土法，先右后左，每循环开挖进尺比一榀工字钢间距略大，即75cm左右，并及时安装拱架、锚杆、挂网锚喷。本工序作为隧道开挖中破碎围岩常见施工工艺（见图1），不再详述。

图1 破碎围岩施工示意图

4.3.7 仰拱及充填

该地段围岩条件较差，在施工中，要仰拱先行，及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力；仰拱浇注前，清除松散材料、排除积水，浇注混凝土由仰拱中心向两侧对称进行。仰拱混凝土达到设计强度70%后，方可浇注填充混凝土。在施作混凝土前，清除仰拱面的碎碴、粉尘，并冲洗干净。

5 施工进度安排

1)明挖土石方： 5d

2)明挖边坡防护： 5d

3)护拱施作： 30d

4)反压回填： 30d于前置工序10d开始

5)下台阶开挖支护：12d

6)仰拱开挖及初支：6d

7)仰拱、仰拱二衬、填充：6d

合计64d

6 施工安全保证措施

1)现场配置专职安全员，所有施工时段进行顶点防范；操作手采用经过培训合格持证上岗的操作手。

2)破顶时挖掘机需位于小里程端已经施工完钢架及初支范围内，待挖到一定范围，不会出现坍塌后，方可前进出洞。

3)开挖面随时保持坡率，不得进行掏挖，即“挖神仙土”。

4)边坡锚杆、挂网、喷混凝土施工人员必须配带安全绳。

5)钢架安装时必须有可靠支撑，防止倾倒。

6)护拱施工必要时搭设脚手架内衬。

7)遵守隧道开挖初支的常规安全要求，所有有关人员进入现场必须配带劳保用品。

8)严格遵守“短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则。

7 工程质量保证措施

1）做好“围岩量测”，勤于观测，科学分析，并掌握初支体系变形收敛情况，以确保消除质量、安全隐患。

2）隧道环向钢架连接，作为重点进行控制。

3）护拱底部、初支钢架底部，必须落在基岩上，杜绝置于虚碴上出现悬空，进而引发质量、安全事故。

4）控制好锚杆长度、喷混凝土厚度、钢架间距及连接，确保初支体系承载能力。

5）反压回填浆砌片石必须砂浆饱满，杜绝空洞，且上部回填碎石土等控制好压实程度。

6）盖挖段防排水做为重点进行控制，杜绝二衬施工完毕后出现漏水、渗水。

7）控制好混凝土构件的浇筑质量，从源头上控制好各个环节的原材料质量。

焦杖子隧道在超浅埋复杂地质地段采用盖挖法施工，已于2012年9月顺利完工，迄今，该段结构稳定、无质量病害问题。

【1】JTG/TD 71—200公路隧道交通工程设计规范[S].

【2】关树宝.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

【3】JTGF 60—2009公路隧道施工技术规范[S].

Jiaozhangzi Tunnel Excavating Shallow Buried Section Covered Excavation Method and Beginning ConstructionTechnology

LUGuo-quan
(TheManagement Office of theExpresswayin HebeiProvince Qinhuangdao 066100，China)

Combined with the shallow buried tunnel segment for cover at the beginning of the excavation and excavation method construction schemes are introduced,the practice proved this method to save investment,shorten the construction period,protecting the environment.

shallow buried tunnel；excavationmethod；construction technology

U445.4

B

1007-9467（2016）08-0168-03

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.048

2016-03-22

卢国权（1975～），男，河北秦皇岛人，工程师，从事隧道工程施工技术研究，（电子信箱）m in fengm oto@qq.com。