特长隧道洞口坡积土盖挖法施工技术

赵 超

(中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528430)

1 工程概况

贵州省石阡至玉屏(大龙)高速公路第TJ02标段，路线全长4.71 km，起讫桩号：YK10+200～YK14+910。本标段设有周家湾隧道一座(路线前进方向为连拱向分离式渐变)：左线起讫桩号ZK10+660～ZK14+890，长4 230 m，隧道最大埋深394 m；右线起讫桩号YK10+640.581～YK14+900，长4 259.4 m，隧道最大埋深约394 m。隧道进口高程622.8 m，出口高程723.7 m。本项目隧道为特长隧道，地质情况复杂多变，存在各种地质危害的风险，在施工中对遇到地质危害的处理将成为隧道施工的控制重点。隧道出口为残破堆积体，薄层状强风化页岩，受浅埋影响，拱部及两侧壁局部易产生坍塌和掉块；出口左洞存在偏压现象，拱顶至左侧拱腰位置有9 m长区域无覆盖层，边仰坡开挖过程中拱顶地表出现较大沉降和开裂，隧道洞口地质条件很差，因此施工时必须采取高效合理的施工技术来保证洞口边仰坡的稳定和进洞安全。

2 隧道盖挖法施工技术

2.1 排水措施和植被防护

隧道左线ZK10+660～ZK14+890为单向上坡，出口开挖则为单向下坡，隧道施工前，要注意提前完善原地表监控点的现场布置，以便有效实现实时监控量测和地质突发状况预报。由于出口掘进方向为单向下坡，隧道洞外截排水是隧道边仰坡开挖正常进洞前必须完善的工作，在边仰坡坡顶根据设计位置设置截水沟和排水沟将地表水引流至自然排水系统而不至对进洞段土体侵蚀。同时为了预防遭遇急剧降雨天气，土基松散或受雨水冲刷而影响工程质量，所以要相应地准备好直径不小于5 cm的软管以排水备用；现场仍需备彩条布用于暴雨情况对洞口浅埋段地表覆盖。在现场开挖区域的左右两侧，结合该项目开挖过程中地形变化趋势，事先准备好3.5 m长Φ20钢筋锚杆，采用挂网喷射C20混凝土形成有效的保护层。为防止人工操作免受伤害，仰坡平台周围要布置好防落石护栏。

2.2 开挖、支护ZK14+870～ZK14+890段边坡、仰坡

洞口边、仰坡施工作业前，要按照图纸要求做好开挖边线，并将开挖面渣土等及时清理，挖掘过程中要保证采用的自上而下的操作顺序，挖掘机和人工要相互结合，注意避免垂直作业情况出现，要及时将废渣运出集中堆放。开挖过程中边坡的稳定性不足，所以要注意禁止超、欠挖情况，或者其他会引起边坡不稳定的动作。就本项目周家湾隧道出口来说，主要是采用挖掘机开挖，不得采用爆破等扰动较大的方式开挖。边仰坡在作业过程中，要按照方案逐步落实防护布置。洞口仰坡土石方要按照两个步奏开挖施工，第一步要完成洞口上、下台阶分界线标高以上、成洞面的区域，形成进洞的台阶，同样也要做好锚喷支护；第二步开挖余下的隧道，注意做好核心土预留，也要保持掌子面土体结构的可靠性。开挖后，由于左侧拱脚承载力小于设计要求的250 KPa，因此对拱架底基坑做变更加强处理，一般是采用换填处理的方式。

2.3 ZK14+870～ZK14+885段护拱施工

根据设计图纸，考虑隧道内轮廓、二次衬砌、防水层、预留隧道沉降量后即为此段落的护拱开挖轮廓线。开挖前测量组做好数据计算，逐断面放点控制开挖深度，作业过程中人工和设备机械要做好协作配合注意基本的分层、分段要求，机械开挖至护拱内轮廓线10～20 cm后撤出，人工继续接力开挖至护拱内轮廓线。用M30砂浆对开挖出来的护拱坡面抹面，并及时支护拱架等，立外模后及时浇筑护拱混凝土；对完全无覆盖层段落，直接安装拱架并采用纵向连接钢筋和打设锚筋等固定拱架，挂网喷锚护拱。拱脚必须支垫在坚实基础上，同时打设锁脚锚杆于基础中，且和拱脚焊接连接牢固；拱架上缘同样用锚杆固定于上侧岩体内，确保拱架支撑牢固。

2.4 ZK14+885～ZK14+887段套拱施工作业

测量组施工的放线定位要经过监理工程师的审核同意，然后开挖作业。套拱采取C25混凝土作业，2×0.7 m。导向管常用无缝钢管，可用Φ127×4以上的管子，其安装过程中要保持一定的仰角，大约1～2°(可根据现场实际地质情况调整仰角，并结合长管棚长度，长度大则仰角偏大控制)，环向间距40 cm，方向与路线中线平行。套拱内置型钢为I18工字钢，孔口管用Φ20钢筋固定，每根长75 cm。

2.5 ZK14+885～ZK14+887段护拱管棚施工

管棚采用Φ108×6 mm热轧无缝钢管，沿拱部环向布置；钢管长度满足设计要求；管棚环向间距40 cm，仰角2°，间隔注水泥浆，注浆压力：0.5～1.0 MPa，终压2.0 MPa。

施工流程上：按图开挖到设计尺寸→喷混凝土封闭岩面→浇注C20片石混凝土基座→18号工字钢拱架安装→固定Φ127孔口管→立模浇注C25混凝土护拱→凿岩台车钻奇数孔→顶管→注水泥浆→清孔、砂浆充填→凿岩台车钻偶数孔→顶管→清孔、砂浆充填。

2.6 回填ZK14+870～ZK14+887段至护拱顶部

需要特别注意的是，在盖挖施工阶段，常常会遭遇积水或者外部流水进入侵蚀，所以为了避免出现此问题，同时能够有效减小边坡高度值，降低安全隐患，将ZK14+870～ZK14+887段原本护拱开挖的区域及时做好回填。在土石回填过程中，也要注意结合现场的实际需求，采取机械设备和人工作业相互结合的方法来推进，确保现场作业安全。注意作业的机械设备不宜采取重大器械，应当轻量级两侧对称回填。完成回填作业后，把护拱两边的排水设施修建完善，以便于将雨水倒流至外侧。

2.7 分段盖挖ZK14+870～ZK14+887段土方，接长护拱至仰拱底

根据三台阶法(根据围岩可选择环形开挖预留核心土法)分段开挖ZK14+870～ZK14+887段土方，从外向内循环推进。所谓的台阶法，就是在作业过程中让左、右两侧台阶间距维持在5 m以内。挖掘过程中外模用Φ22钢筋焊接在套拱内部钢拱架构造弧形扣牢外模板，挡头板参照一样的方法制作。初期支护由系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字钢钢拱架连接，并与超前小导管形成复合结构。喷射混凝土过程通常利用预埋标志钉参照实现，混凝土厚度一般为26 cm，在喷密的过程中要按照从下到上的顺序，定尺定段推进。在整个开挖工作推进到下台阶时，要按照上述同样的操作方法接长护拱到仰拱底部。

2.8 逐段施作ZK14+870～ZK14+887段仰拱及回填

正洞及仰拱开挖根据现场实际情况，可采用机械开挖，而避免采用爆破等扰动较大的方式开挖。下台阶及仰拱开挖尽量控制进尺长度，短进尺早成环封闭。仰拱开挖过程中会出现很多虚渣和积水，要及时做好清理；同时保证混凝土浇筑质量，待支护闭合成完整环形，结构稳定性有所保障。现场测量放样，挖掘机作业要保障一次性开挖到目标位置，人工作业主要是清理底部废渣；把上循环仰拱混凝土接头位置凿毛，按施工图纸方案标示完成仰拱钢筋支护，并预留与边墙衬砌连接筋；自检合格后，报监理工程师隐蔽检查并签证，混凝土输送车运输灌筑，插入式振动棒捣固。锁脚锚杆、系统锚杆须严格按设计要求施作，做好现场焊接质量的控制。

2.9 ZK14+870～ZK14+887段二次衬砌施工

(1)机械设备选配方面，按照以往类似的公路隧道衬砌作业的积累经验，结合各设备厂商的设备性能和型号进行对比分析，按照科学的计算结果，保障机械设备配置能够完全满足整个施工过程中各种施工工况的实际需求，从而实现施工效率和综合能力的最大化。

(2)ZK14+870～ZK14+887段二次衬砌按台车长度，先施工明洞在分段施工，其施工的主要工艺流程：测量放线→铺设轨道→防水层作业台架就位→净空检查→铺设无纺布及防水板→涂刷脱模剂→模板台车就位→调整并锁定→安装止水带及端模→混凝土入模→振捣→养生→脱模→养生。

(3)ZK14+870～ZK14+887段二次衬砌施工关键技术要点：在使用模板台车前，要做好细致的加工测量工作，保障安装位置精准；混凝土的衬砌过程中，要确保与隧道的工作面一致性；人行道、行车道、隧道衔接处横盘衔接的平滑性有保障；衬砌时，放线时要专项控制，为后期的平顺衔接、模板修整创造良好的基础，也能改善衬砌美观性；衬砌作业过程中注意预埋件、洞室位置；二次衬砌作业，一定要采用激光断面仪复检，主要是为了检查衬砌厚度满足设计要求；脱模时间要随着混凝土凝固状态做调整，也要继续做好混凝土后期养护，混凝土强度和可靠性保持稳定的状态。

3 结束语

贵州省石阡至玉屏(大龙)高速公路第TJ02标段隧道左线ZK14+870～ZK14+887采用盖挖法对工程的施工安全和质量起到了决定性的作用，能够较为合理妥善解决隧道洞口坡积土进洞的隐患，同时能够有效地保护周围的生态环境，有效地控制工程造价预算。