牛角窝隧道进口暗挖改明挖隧道施工的技术探讨

刘亚威 刘义

摘    要：赣深铁路牛角窝隧道与联络线牛角窝隧道全段并行，根据对联络线隧道出口现场地形勘测，发现在位于联络线隧道HBSDK8+445处为深沟，现场测量顯示隧道出洞。上行线剑潭东江特大桥1-10#孔24m梁架梁方案采用正线架桥机转向至联络线架设：架桥机从正线转至联络线需要100m的转向距离，故将牛角窝隧道进口变更采用明挖施工。

关键词：联络线隧道出洞、架桥机转向、明挖

1  工程概况

1.1  工程位置

牛角窝隧道与联络线牛角窝隧道地处剥蚀丘陵区，地形较陡峭，沟谷纵横，赣深铁路牛角窝隧道与联络线牛角窝隧道全段并行，与联络线隧道同步施工，两并行隧道之间中间岩柱厚度仅4.3m。

1.2  工程概况

原设计图纸显示：联络线牛角窝隧道及牛角窝隧道属丘陵区，总体地势为中间高两端低，中部地势陡峭，两侧稍缓和。联络线牛角窝隧道的里程为HBSDK8+287.82-585.32，全长297.5m;牛角窝隧道的里程为DK357+604.5-913，全长308.5m。但根据对牛角窝隧道进口及联络线隧道出口现场地形勘测，发现在位于联络线牛角窝隧道HBSDK8+445（牛角窝隧道里程DK357+745）处为深沟，根据现场测量，位于联络线里程HBSDK8+445隧道中心的高程为59.0m，此处隧道洞顶高程为62.0m，距离联络线牛角窝隧道出口长度为140.5m，横穿联络线隧道及牛角窝隧道。

根据对牛角窝隧道进口现场地形的勘查和实地测量，发现设计图纸给出的边仰坡防护无法覆盖已经被破坏的现有地形，直立陡坎无防护措施，现场裸露地层为粉质黏土层，自稳能力差，且无植被覆盖，易产生滑坡及坍塌。根据现场地形揭示，牛角窝隧道进口所处山丘为孤立山包，左侧已被破坏，右侧为山沟。

2  上行线剑潭东江特大桥架梁方案对比

剑潭东江特大桥为全线控制性工程，且与牛角窝隧道相接。根据现场实际情况讨论分析，上行线剑潭东江特大桥1-10#孔梁架梁方案共有三种，分别为支架现浇法、移动模架法、正线架桥机转向至联络线架设。

（1）支架现浇法：①上行线剑潭东江特大桥共11个墩台位（含实体墩、空心墩），其中有6个空心墩墩高在30m以上，在支架现浇法施工过程中存在较大安全隐患;②高墩位置位于池塘之中，地基承载较差，支架施工时需要对该段地基进行加固处理;③施工技术难度增大，搭设高度大于24m及以上的钢管支架工程属于危险性较大的分部分项工程，需要进行专项方案施工和专家论证;墩身高度较高导致支架拼装工程量大，安全风险增加，所需人工数及工期随之增加。

（2）移动模架法：①采用移动模架法施工时每孔梁施工工期较长，按每孔梁施工40天计算，上行线剑潭东江特大桥共10孔需要400天，合计13个月。考虑下部结构3个月，合计需要16个月，施工人工需求量大，且施工工效低，施工周期长，无法满足工期要求及架梁计划要求。②现浇梁施工工艺要求高，且需要重新购买模板支架，增加施工成本。

（3）正线架桥机转向至联络线架设：10孔24m箱梁在梁场预制，通过运梁车运至剑潭东江特大桥联络线。架桥机从正线牛角窝隧道出口转至联络线，完成该上行线剑潭东江特大桥共10孔梁施工共需7天时间，且安全风险低，完全满足工期及架梁计划要求。架桥机从正线转至联络线需要100米的转向距离。剑潭东江特大桥与牛角窝隧道相接，考虑到牛角窝隧道进口具有场地优势，另一方面联络线隧道因冲沟出洞及地形被人为破坏，故选择将牛角窝隧道暗挖改明挖隧道进行施工，以提供架桥机转向至联络线施工的场地。

3  暗挖改明挖隧道施工方案介绍

原设计施工方案为牛角窝隧道DK357+745-DK357+604.5段（联络线HBSDK8+585.32-444.82段，以下均以牛角窝隧道里程进行说明）为暗挖隧道施工，联络线隧道因冲沟出洞及地形被人为破坏，考虑上行线剑潭东江特大桥1#-10#孔24m梁架梁方案采用正线架桥机转向至联络线架设：变更方案1、将DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工变更为明挖隧道施工。2、将DK357+745-604.5段由暗挖隧道施工变更为路基挖方施工。通过与铁四院地路专业与桥梁专业对接，设计院意见为：同意暗挖隧道变更为明挖隧道，不同意变更为路基;原因是：隧线变更不允许超过50m，否则属于I类变更。故与设计院沟通选择将DK357+745-604.5段变更为明挖隧道施工。

牛角窝隧道进口暗挖隧道改明挖隧道施工，若考虑联络线隧道及牛角窝隧道明暗分界里程在同一里程为DK357+745，但DK357+745-755段存在浅埋偏压现象，需要在牛角窝隧道与联络线隧道之间设置锚固桩。但锚固桩为人工挖孔桩施工，安全风险性大，故采取对联络线隧道HBSDK8+435-445段进行土体分层反压回填，做好回填土体的排水和临时锚喷封闭，并采用地表注浆加固。地表注浆要贯穿回填层及原地面，使回填加固土体与原土体形成一个整体，并增加土体密实性，防止渗漏水进入隧道内，影响隧道施工。通过回填加固及地表注浆作业，改变山体偏压对牛角窝隧道施工的影响，使联络线隧道及牛角窝隧道明暗分界处于同一里程。

4  架梁完成后明洞衬砌施工方案

剑潭东江特大桥5-14#墩及联络线剑潭东江特大桥的架设1-10#墩的箱梁按照以上的架梁路线架设完成后，接下来就是要进行明挖段隧道的衬砌施工。

根据进度计划正线及联络线剑潭东江特大桥20孔梁架设完成后，牛角窝隧道DK357+604.5—DK357+745段在随之开始施工。此段明洞共140.5m，按照12m/板划分，需要浇筑12次，普通工艺明洞每板二衬施工按10天计算，共需120天，考虑到台车安装时间10天，合计需要130天，施工工期难以满足业主要求工期。

其实制约明洞施工速度关键在于外模安装，普通工艺采用木板组合而成，功效低且质量难以保证;若采用整体移动外模模架，明洞的外模的安装时间几乎可以忽略，这样可以使每板明洞时间缩短为5天以内，合计约60天完成，相比之下节省60天，满业主给出的铺轨工期节点要求。

5  施工安全进度分析

隧道暗挖施工为高度风险源，存在坍塌冒顶的安全风险，且作业空间和作业面比较局限，不利于大型机械施工;明挖隧道可以分段分层分步开挖，作业面和作业空间更加广阔，且不存在坍塌冒顶的风险，安全性更好，有利于施工组织。暗挖隧道施工和明挖土石方施工可以同步进行，有效地利用现场机械和人员，施工组织更加合理。另一方面经过测算和现场勘查，明挖隧道会产生一定的高强度花岗岩，可以用来加工级配碎石，为项目提供路基填筑碎石增加效益。

为联络线架桥机转向提供场地，剑潭东江特大桥架桥机从正线牛角窝隧道进口转至联络线，完成该上行线剑潭东江特大桥共10孔24m梁施工需7天时间。且安全风险低，大大节省施工时长和现场支架模板措施费用，施工更加便捷高效，减少支架现浇法和移动模架法施工过程中的不确定因素，完全满足工期及架梁计划要求。明挖段完成架桥机转向后，再进行明洞衬砌施工，采用整体移动外模模架台车进行衬砌浇筑，可以压缩衬砌施工时间，满足业主要求施工工期。

6  结论

根据设计单位给出的牛角窝隧道明挖变更草图，牛角窝隧道及联络线牛角窝隧道已于2019年9月28日双洞贯通，现已进入明挖施工阶段;在后续的明挖隧道施工过程中，将优化明挖隧道二衬施工方案，推动明挖隧道合理有效地施工作业。

参考文献：

[1] 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[J].2004.

[2] TB10753-2018.高速铁路隧道工程施工质量验收标准[S].