老虎山隧道建设期增设施工导洞方案的研究

刘仰胜，赵 毅

(1.山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250021； 2.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064)

0 引 言

随着中国高速公路网布局的不断完善，高速公路正持续不断地向山区延伸，公路隧道建设正处于高速发展的时期[1]，长大隧道的需求量也随之增大。在国内长大隧道施工中，往往由于未增设施工导洞导致隧道施工条件较为复杂，带来诸多不便。同时，施工导洞的缺失也会影响施工进度，甚至延误施工工期。因此，施工导洞的增设已逐渐被业内人士所重视[2-5]。施工导洞不仅可以为隧道建设期增设开挖掌子面提供必要的作业通道和空间，改善施工条件，同时对合理组织安排施工、有效缩短施工工期、防灾救援甚至实现国防战备等建设目标均有非常重要的现实意义[6-8]。本文以老虎山隧道为工程背景，从施工进度等方面对施工导洞在隧道建设期间发挥的作用进行研究。

1 工程概况

济南绕城高速连接线工程老虎山隧道跨济南市历下区、市中区两地，为小净距双向八车道隧道。隧道轴线起止桩号为：左线ZK2+080～ZK3+820，长1 740 m；右线YK1+950～YK3+838，长1 888 m。隧道最大开挖宽度为20.08 m，最大开挖高度为13.4 m，属超大跨度隧道。洞内设计有一条3.75 m宽的公交专用车道，因运营期抢险救援的需要，在老虎山隧道右线YK2+800处增设一处救援通道。考虑到设计救援通道位置的围岩条件较好及施工进度的需要，在建设期将救援通道兼作施工导洞，可增加一个施工开挖工作面，从而加快施工进度。

老虎山隧道导洞(救援通道)进口位于历下区二环东路路旁(项目部驻地斜对面)，交通方便，完全满足施工车辆通行需要，且为方便施工，已封闭该路段部分车道，作为专用车道使用。该导洞全长270 m，与隧道右线正洞交于YK2+800处，如图1所示。

图1 导洞与正洞相对位置

2 导洞及正洞右线施工方案

老虎山隧道连接右线的施工导洞长270m(K0+000～K0+270)，以隧道右线YK2+800处为起点，终点与二环东路相交。导洞洞口段围岩等级为Ⅴ级，属于软岩，自稳能力差，开挖采用双侧壁导坑法；洞身段采用全断面法开挖，光面爆破；导洞与右线相交处为Ⅲ级围岩，采用两台阶法施工。

由于主洞右线不同区段的围岩等级各不相同，所采用的施工工法也不相同[9-11]，围岩等级如表1所示。

表1 老虎山隧道右线各段设计围岩等级

主洞右线进、出口(ZK1+950～ZK2+145、YK3+730～YK3+838)小净距Ⅴ级浅埋段稳定性较差，采用双侧壁导坑法施工，这样不仅能够控制地表下沉，而且能保持掌子面的稳定；Ⅴ级和Ⅵ级围岩段均采用上台阶CD法；Ⅲ级围岩区段的围岩情况相对较好，采用的施工工法为两台阶法[12-14]。

3 施工导洞的作用

3.1 加快施工进度

老虎山隧道主洞右线进、出口小净距Ⅴ级浅埋段分别自2016年6月14日、2016年5月8日开始双向掘进，根据施工台账可得其平均开挖进尺约为1.424 m·d-1。其中Ⅴ级围岩加强段开挖进尺约为2.833 m·d-1；Ⅳ级围岩加强段开挖进尺约为1.98 m·d-1，一般段约为2.40 m·d-1；Ⅲ级围岩段开挖进尺约为2.07 m·d-1。在隧道建设期，连接右线的导洞自2017年1月1日开始施工，完成导洞转换段上台阶施工后，自正洞YK2+800处开始，按正常工序施工右线正洞(往大里程方向，即出口方向)，于2017年5月27日在YK3+064处完成对接，使得隧道右线双向掘进贯通的时间大大缩短，最终右线于2017年6月15日安全顺利贯通。依据实际施工进度绘制出老虎山隧道右洞施工进度曲线，如图2所示。依据各级围岩段相应日开挖进尺绘制老虎山隧道右线无施工导洞情况下的施工进度曲线，如图3所示。

图2 老虎山隧道右线实际施工进度

图3 老虎山隧道右线无导洞时的施工进度

由图2、3可得，老虎山隧道右洞实际贯通时间为2017年6月15日，无施工导洞情况下预计贯通时间为2017年8月17日，导洞的增设使得施工工期缩短近2个月，具有重要的工程意义。

3.2 提前揭露围岩

由于老虎山隧道采用分离式结构，左、右线的间距在11～43 m之间，为小净距隧道，因此左、右线隧道围岩性质、地质构造和岩体力学特性较为接近，且相同级别围岩条件采用的开挖工法相同。该隧道右线采用双向掘进，隧道右线出口(YK3+838)于2016年5月8日率先开挖，导洞转正洞掌子面于2017年1月19日自交叉处YK2+800开始向大里程方向开挖，最终于2017年5月27日在YK3+064处完成对接，该区段(YK2+800～YK3+064)长为264 m，围岩等级及施工工法如表2所示。

表2 YK2+800～YK3+064的围岩等级及施工工法

由表2可知，实际揭露的围岩等级分布情况与表1中设计围岩等级分布略有不同：在YK2+920～YK2+920区段，实际开挖揭露围岩等级为Ⅴ级，而设计围岩为Ⅲ级；在YK3+005～YK3+015区段，实际开挖揭露围岩等级为V级，而设计围岩为Ⅵ级。

由此可见，利用施工导洞在正洞右线增设施工掌子面，可根据揭露的真实围岩状态推测左线相应区段的围岩情况，相比隧道勘察设计阶段获得的围岩信息更加可靠，可为左线相应区段的施工工法选择提供参考。特别是实际开挖揭露围岩情况与隧道设计方案中存在差异的区段，能够提前获取围岩等级信息可及时调整左线对应区段的施工工法、支护方案等，保障隧道施工安全。

4 结 语

(1)老虎山隧道利用救援通道作为施工导洞增设一个开挖掌子面，使老虎山隧道右线的贯通提前了58 d。

(2)老虎山隧道右线施工导洞掌子面施工，为后续左线在相应区段的施工提供了真实可靠的围岩地质信息和可以直接参考的施工方案、支护参数与支护效果，加快了左线的施工进度。