偏压隧道半明半暗护拱进洞施工技术探讨

郑寰宇 谭傢元 梁露

摘要：文章结合广西贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）万宁隧道巴马端右线施作半明半暗护拱进洞的工程实例，阐述了偏压隧道采用半明半暗护拱的施工方法，该方法能有效解决隧道偏压问题，减少对隧道洞口的开挖，符合快速、安全、环保的隧道进洞理念，可为类似地形的隧道进洞施工提供参考。

关键词：隧道;半明半暗护拱;偏压;进洞

Combining the engineering example of halfbright halfdark arch shield holeentering at the right line of Bama end in Wanning Tunnel of Guangxi HezhouBama Expressway （DuanBama Section），this article described the construction method of using the halfbright halfdark arch shield in bias tunnel，this method can effectively solve the tunnel bias problem and reduce the excavation of tunnel entrance hole，and it is in line with the fast，safe and environmentally friendly tunnel entering concept，which can provide reference for the tunnel entering construction of similar terrain.

Tunnel;Halfbright halfdark arch shield;Bias;Hole entering

0 引言

近几年我国公路建设迅猛发展，尤其是偏远山区的公路建设发展尤甚。这两年广西修建的公路桥隧比都较大，隧道穿越的山体地形及地质条件复杂，隧道洞口设置于偏压山体的情况相当常见。在公路建设中，隧道修建由于工期长或打通后作为通道等原因，往往是项目的关键控制性工程，如何在偏压地体上快速、安全、环保进洞值得探讨研究。本文以广西贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）万宁隧道巴马端右线的进洞实施工程实践为例，详细阐述了在偏压隧道洞口施作半明半暗护拱进洞的施工方法。

1 工程概况

廣西贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）万宁隧道位于广西都安县板堆屯。隧道区属岩溶峰丛谷地地貌，隧道穿越单座山体，为分离式隧道，右线长342 m，隧道净空13.25 m×5 m（宽×高），最大埋深约67 m。巴马端洞口段山体斜坡自然坡角约为12°～23°，地表植被为一般发育的杂草、灌木。右洞洞口横向上地形左高右低，存在偏压。隧道穿越山体为石灰系中统（C2d）灰岩，洞口段地表为1～2 m薄层全新统残坡积层红黏土，局部夹块石;洞口段30 m范围内山体微风化裂隙较发育，岩体破碎，呈块状。地下水动态随季节变化大，雨季洞内以淋雨状或小股集中出水为主。隧道围岩为Ⅴ级，自稳性差。万宁隧道巴马端洞口交通便利，采取由巴马端进洞的方式，单向掘进。

2 隧道设计

万宁隧道洞身结构设计采用复合衬砌型式。右线巴马端洞口段的支护设计为：C30偏压墙及半明部分为70 cm厚的C30护拱（长度20 m），半暗部分初期支护为25 mm中空注浆系统锚杆长400 cm、间距100 cm（环）×50 cm（纵）呈梅花形布置、Ⅰ22b钢架@=50 cm、厚28 cm的C25喷射混凝土和8 mm钢筋网间距15 cm×15 cm（双层）的组合;二次衬砌为C30防水钢筋混凝土，厚60 cm;超前支护为108 mm管棚@=50 cm。隧道洞口段支护设计如图1所示。

3 施工工艺与方法

万宁隧道右线巴马端进洞施工遵循新奥法原理，施工顺序为：测量放样、分级开挖边坡、刷仰坡及偏压墙基础，对边仰坡进行锚喷支护，再浇筑护拱及偏压墙，接着钻设管棚作为洞口段的超前支护，最后三台阶开挖进洞，及时施作二衬及端墙式洞门后，对护拱顶部进行回填。

具体施工流程为：施工准备→边仰坡开挖及防护→偏压墙基础施工→护拱施工→偏压墙墙身施工→管棚施工→暗挖进洞→二衬及洞门施工→洞顶回填。

3.1 施工准备

审核设计文件，测量放样，确定出隧道洞门、半明半暗段、暗洞及偏压墙的位置，勘察核实隧道洞口地形地貌及地质情况是否与设计文件吻合。根据实际地形确定边仰坡开挖线及截水沟的位置。

3.2 边仰坡开挖及防护

首先利用机械和人工配合对隧道洞口周边的危石进行排除，在隧道洞顶距开挖边线3～5 m相对平缓的位置施作截水沟以拦截和疏导洞顶地表水，避免洞口被水冲刷。根据测量放样的结果对边仰坡开挖边界做好标记，使用挖机从上至下分级开挖，坡率按10.5控制，边挖边防护。防护采用锚喷支护（锚杆：22 mm药卷锚杆L=350 cm@100 cm×100 cm;喷射混凝土：C20喷射混凝土10 cm厚;钢筋网：8 mm钢筋网@25 cm×25 cm）。

3.3 偏压墙基础施工

开挖偏压侧墙基础，基底倾斜度按1：5内低外高的坡比设置，开挖至基底设计标高后检验基底地基容许承载力，确定基底地基容许承载力≥350 kPa后定位安装预留在基础内的护拱钢架（钢架型号为Ⅰ22b，纵向间距为50 cm），安装基础模板并固定牢固，浇筑C30基础混凝土。

3.4 护拱施工

精确测量放样出护拱中每一榀钢拱架的位置，根据测量成果计算出每一榀护拱钢拱架的弧长（因山体坡面与隧道斜交致使抵靠山体的每一榀护拱钢拱架的拱形弧长不同）。为防止护拱下沉侵限，确保隧道二次衬砌厚度，将护拱外扩30 cm作为预留沉降量。护拱的钢拱架采用分节制作拼装成拱形，节段端部焊接有连接钢板，通过连接钢板上的4个高强螺栓将各节段钢拱架连接成拱形。在钢筋加工场加工好每节钢拱架，并编好号，以便安装使用。将钢拱架一端架立在基础预埋的钢拱架上，另一端抵靠住山体，每榀钢拱架采用2根长度为4 m、壁厚为4 mm的42 mm注浆锁脚小导管将拱架锚固在山体内，小导管打设角度为斜向下10°。钢拱架安装完成后，采用22 mm纵向钢筋按环向间距100 cm将各榀钢拱架纵向连接成整体，然后在钢拱架外圈上按50 cm环向间距把127 mm热轧钢管以5°的外插角焊接固定作为管棚导向管，安装护拱模板。护拱模板采用木模板，模板支撑采用Ⅰ14的钢拱架与108×6 mm钢管相结合的形式，Ⅰ14钢拱架按纵向间距50 cm在护拱底部紧贴护拱底模板;108 mm钢管按照环向间距2 m、纵向间距50 cm斜向支撑Ⅰ14钢拱架。护拱底模一次成型，顶模随混凝土浇筑，边浇筑边封模板。护拱混凝土采用泵送浇筑。

3.5 偏压墙墙身施工

护拱浇筑完成后，开始偏压墙墙身的施工。偏压墙墙身采用分节施工，每节高度≤2 m。偏压墙模板采用3 mm厚钢模板，模板安装加固后，用混凝土输送泵泵送浇筑C30混凝土。混凝土振捣采用插入式振捣棒将混凝土振捣密实。偏压墙墙身每节顶部预留好连接钢筋和石笋，通过预留的连接钢筋和石笋将上下节段墙身混凝土连接成整体。

3.6 管棚施工

护拱和偏压墙施作完成后开始搭设管棚。在隧道洞口前面采用开挖出来的石方填筑管棚施工平台以满足钻孔和送管需求。管棚钻机摆设在填筑的施工平台上，顺着护拱内预埋的127 mm导向管定位跳孔钻管棚孔，为避免塌孔，钻完一孔立即安装管棚钢管，管棚钢管使用108 mm热轧无缝钢管，壁厚4 mm，分节制作安装，每节4～6 m，采用丝扣连接，利用钻机的冲击力和顶推力顶进。管棚钢管安装好后，在钢管内插入钢筋笼，按由拱脚至拱顶的顺序进行管棚注浆。注浆材料使用水泥浆，水灰比为W/C=（0.5～1.0）∶1.0，注浆压力采用初压0.5～1.0 MPa，达到终压2.0 MPa后持压3～5 min即可停止注浆。

3.7 暗挖進洞

管棚施工完成后采用三台阶法开挖进洞。隧道开挖前，应先做好超前地质预报和监控量测两项工作。超前地质预报采用地质雷达和超前水平地质钻结合的方式以摸清掌子面前方的地质情况，以确保施工安全。在隧道洞顶布设地表下沉点并采集初始数据。隧道洞口段开挖采用弱爆、微爆进行爆破，每循环开挖进尺控制在1～2榀钢架间距内，中下台阶两侧交错开挖，初期支护及时闭合成环，尽快施作二次衬砌及端墙式洞门。

4 施工控制要点

（1）为保证护拱钢拱架的安装质量，必须测量放样出每榀钢拱架的位置并精确计算钢拱架的弧长;钢拱架加工要保证焊接质量;钢拱架拼装时4个连接螺栓必须拴紧。

（2）护拱内预埋的管棚导向管位置和角度必须严格按照设计文件定位固定牢固;管口用塑料胶带封堵好以防护拱混凝土浇筑时混凝土堵塞导向管。

（3）严格控制开挖进尺，中下台阶开挖严禁同时落底;及时施作仰拱，仰拱施工长度≤3 m。

（4）洞口段二次衬砌和端墙式洞门要及时施作，确保洞口安全及创造出良好的洞口形象;二次衬砌和端墙式洞门施作完成且强度符合要求后，对半明半暗护拱顶部按设计文件进行回填。

5 结语

广西贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）万宁隧道巴马端右线偏压洞口采用半明半暗护拱进洞，从开始施工至隧道进洞总工期为45 d，对洞口破坏极小，“零开挖”进洞效果佳，进洞开挖支护的安全及质量均满足要求。

参考文献：

[1]广西交通规划勘察设计研究院有限公司.广西贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）两阶段施工图设计（第五册）[Z].2018.

[2]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

[3]JTG/T F60-2009，公路隧道施工技术细则[S].

[4]公路工程施工标准化指南系列·高速公路施工标准化技术指南第五册隧道工程[S].北京：人民交通出版社，2012.