新建隧道与废弃隧洞立体交叉段处治技术

2019-08-05张孝伟

山西建筑 2019年11期

张孝伟

(重庆市交通规划勘察设计院，重庆 401121)

0 引言

近年来国家加大基础设施建设，着力改善民生，原有的基础设施已无法适应社会经济的发展需要。我国西部贫困山区多复杂的峡谷地形，为促进地方经济发展而新建的低等级公路往往需在原有道路线位基础上进行升级改造，不可避免遇到新建隧道与废弃隧洞存在交叉的情况。为确保工程建设的安全性及经济性，对新建隧道与废弃隧洞立体交叉段工程处治措施的研究有其必要性。

1 工程概况

新建隧道位于电站大坝西侧，大坝修建时于隧址区修建了一座隧洞作为临时道路，设置了钢架支撑等初期支护，未设置二次衬砌，部分段落施作了管棚支护，隧道内渗水点较多，局部洞壁渗水、潮湿，排水设施差。新建隧道与旧隧洞的平面关系见图1，典型交叉断面见图2。

新建隧道进口端与旧隧洞交角约29°，隧道中线间距最小为3.4 m；K114+400～K114+440段新旧隧道交角约10°，K114+440～K114+500段隧道中线与旧隧洞中线基本重合，K114+500～K114+520段两隧道中线逐渐岔开，并于+520处呈44°交角。新建隧道设计标高与旧隧洞在进口段基本持平，在后段重合区低于旧隧洞约3.3 m。新旧隧道立体交叉情况复杂多样。

2 总体方案

新建隧道穿越的地层依次为奥陶系中统宝塔组(O2b)石灰岩、十字铺组(O2s )的页岩、薄层角砾岩、石灰岩，以及第四系崩坡积层碎石土。由于各段落与旧隧洞交叉情况不同，相互影响程度各异，施工过程中交叉段中夹岩应力重分布，需分区段进行施工处理，本隧共分六个区段(分区示意见图3)，其中Ⅳ区段和Ⅴ区段施工处治较复杂。

Ⅳ区段(K114+400～K114+440段)隧道开挖断面与旧隧洞局部重合，开挖前将新建隧道开挖轮廓外的旧隧洞采用M10浆砌片石回填封堵，再对新建隧道开挖范围内的钢架进行切割拆除，结合施工方案步骤进行剩余部的开挖、支护工序。Ⅴ区段(K114+440～K114+520段)新建隧道与旧隧洞平面线位重叠率高，但旧隧洞路面高出新建隧道路面约3 m。旧隧洞拱部高出新建隧道开挖轮廓线约2.5 m～3 m，本段在旧隧洞内施作初支套拱，在套拱的防护下进行下部的分部施工，施作二次衬砌后于旧隧洞内浇筑混凝土护拱，以确保运营期间隧道安全。Ⅰ区段(K114+275～K114+300段)与Ⅲ区段(K114+375～K114+400段)新建隧道与旧隧洞相距极近，基于施工及运营安全考虑，将旧隧洞全断面封堵。Ⅱ区段(K114+300～K114+375段)及Ⅵ区段(K114+520～K114+686段)影响相对较小，施工过程中需加强监控量测工作，控制围岩变形，适时施作二次衬砌。对于爆破施工段，应控制药量，控制爆破震动速度不超过15 cm/s。

3 Ⅳ区段处治措施及作业顺序

Ⅳ区段桩号范围为K114+400～K114+440，本段新旧隧道开挖轮廓局部重叠。处治措施及作业顺序见图4。

1)开挖前在旧隧洞内架设新隧道局部工字钢(见图5)，并挂钢筋网、喷混凝土，将新建隧道开挖轮廓外的旧隧洞采用M10浆砌片石回填封堵，回填顶部不密实处采用水泥砂浆灌浆填充。

2)对新建隧道开挖范围内的旧隧洞钢架先进行切割拆除，再进行开挖。拆除一段，开挖、支护一段，一次拆除纵向2 m范围的钢架。不能大拆大挖，控制超挖量。

3)尽早施作二衬，封闭成环，衬砌与掌子面相距不宜大于30 m，防止围岩失稳发生坍塌，但距离也不宜太近，避免工作面太小，影响施工工序的开展。

4 Ⅴ区处治措施及作业顺序

Ⅴ区段桩号范围为K114+440～K114+520，新建隧道与旧隧洞平面线位重叠率高，但旧隧洞路面高出新建隧道路面约3 m。处治措施及作业顺序见图6。

1)旧隧洞抽排洞内积水，局部渗水严重处进行局部注浆堵水及拱部的引排。旧隧洞底部铺砌C20片石混凝土，避免该段落积水，并确保边墙底部有足够支撑，同时为架设钢架等施工提供平台。在旧隧洞钢架切割位置上方施作2根6 m长锁脚注浆导管，切割拆除开挖轮廓内旧隧洞纵向2 m范围钢架，架设槽钢横梁，将旧隧洞钢架焊接至横梁上。

2)施作旧隧洞范围内部分的钢架，加设钢筋网片，并喷射混凝土，形成初支套拱，见图7。

3)在初支套拱防护下开挖一侧围岩，并施作该侧剩余初期支护，钢架与上方已施作钢架连接，施作锁脚锚杆。开挖时采用控制爆破，确保旧隧洞和围岩的稳定，进尺控制在1.2 m以下。

4)待先行侧初期支护施作完成后，预留核心土，开挖另一侧围岩，施作该侧剩余初期支护，施作锁脚锚杆。

5)开挖核心土，并及时施作仰拱，仰拱一次施作，整体浇筑。

6)施作拱墙部位二次衬砌。待拱墙二衬强度达到70%，进入旧隧洞剩余空间浇筑1.5 m厚护拱。