山岭隧道半明半暗法进洞洞口工程施工技术

吴俊

（南京中交城市开发有限公司，南京211100）

1 工程概况

1.1 基本情况

夏家坞隧道位于开化县华埠镇，临近马 尪溪，隧道为四车道分离式双洞隧道，隧道净宽10.25m，行车净高5m，左洞长952m，右洞长828m。本隧道是351 国道开化段公路工程沿线梁板架设通道关键控制工程之一。

1.2 工程特点和难点

隧道左洞进洞口ZK98+865～ZK98+975，ZK99+045～ZK99+075 为浅埋偏压，且局部露出，为半明半暗段，此段偏压墙基础开挖位置较深且护拱基础坐落位置需开挖确定为基岩后方可施作，隧道围岩岩性以砂岩为主，节理裂隙较发育且破碎，围岩级别以V 级为主，围岩自稳性较差，给施工造成了较大的施工安全质量风险隐患。

施工难点在于隧道左侧偏压严重且属于浅埋段，山体岩层走向与水平面大致成30°～45°角，如开挖掘进工艺不当极易导致因围岩变形过大甚至山体滑坡，进而影响施工质量安全且耽误工期；隧道半明半暗段位置断面如图1 所示。

图1 半明半暗（SMC）断面图

2 半明半暗段结构受力特征简易分析

根据夏家坞隧道半明半暗处横断面明暗交接位置及其承受山体荷载特征可将此隧道半明半暗段受力特征描述为“受推型”。如图2 所示。

由图2 分析可知，此隧道明暗交接点处在暗洞侧拱圈30°～45°附近，故隧道结构直接承载范围较小，基本为拱腰位置以下部位；又因此段结构近乎竖直状，作用在结构上竖向荷载很小，所以作用在拱墙的水平荷载为该处主要控制荷载[1]，故半明半暗段的洞外半明洞工程施工质量控制为此段隧道施工安全保证的关键所在。洞外明洞结构主要由外侧明洞部分初期支护、护拱和偏压挡墙3 部分共同组成。

图2 半明半暗“受推型”及受力示意图

3 半明半暗段洞外明洞部分施工质量控制

3.1 主要施工流程

施工流程：山体边坡开挖及支护→外侧偏压挡墙下部浇筑→洞外明洞部分的初期支护→洞外明洞部分护拱浇筑→外侧偏压挡墙上部浇筑→洞内暗挖及支护→仰拱填充浇筑→防排水、二衬施工→洞顶反压回填绿化处理。

3.2 边坡开挖支护施工质量控制

边坡开挖支护施工质量控制措施包括：

1）结合实际需求对边坡尽量少开挖，临时边坡开挖总高度控制在15m 以内，且上边坡开挖做到圆顺，靠山侧明洞初支及护拱端部开挖尽量保证纵向呈直线走向，开挖平整，以利于结构支撑受力；边仰坡从上而下做到分层开挖，分层高度控制在2～3m，开挖呈台阶状以利于洞外明洞部分工程施工。

2）尽量由人工配合机械进行开挖，如遇大块岩体或大孤石时，应采用局部微震爆破以减小过度开挖对山体围岩稳定的扰动。

3）洞顶边坡开挖后应及时进行锚喷边坡防护，当明洞护拱部分总长偏短且护拱脚部位于隧道中线靠山体外侧时，锚杆防护尤其重要，施工中应根据山体围岩实际情况适当加长锚杆长度，该隧道边坡防护中采用3.5m 长φ25mm 中空注浆锚杆，呈梅花形120cm×120cm 布置，也可将锚杆防护范围扩大至山坡口外侧原地表，以增强半明半暗段山体边坡整体稳定性。

3.3 反压挡墙施工质量控制

根据上述受力特征分析，因该隧道半明半暗段拱墙处水平荷载为主要控制荷载，而偏压挡墙又作为明洞初期支护和护拱的结构基础，承受该段整体结构大部分的偏压力，故挡墙施工质量显得尤为重要。

1）挡墙基础埋深和挡墙断面结构尺寸必须严格满足设计要求。

2）挡墙采用C20 片石混凝土，严格控制片石数量及大小，避免出现空洞，基础接触面可增设连接锚固筋，以增强挡墙抗倾能力；挡墙分层浇筑，护拱上部挡墙做到与护拱分开浇筑，分层面可均匀预埋锚固筋，凿毛到位，减小施工缝不利影响，增强挡墙整体性。

3）挡墙与护拱端部接触面（即挡墙分层浇筑面）做成倒角面，做到与护拱型钢底板相贴合，可加设底板锚固筋，以利于护拱型钢的支撑受力。

4）在挡墙下部浇筑前应预埋初期支护钢拱架，锁脚锚杆以及预留护拱基础，待挡墙浇筑完成后应在挡墙外侧及时进行渣土回填，以平衡后续侧压力。

3.4 明洞部分初期支护及护拱施工质量控制

明洞部分初期支护及护拱施工质量控制包括：

1）待挡墙中下部段浇筑完成后及时进行明洞部分的初支及护拱施工，洞身半明段采取渣土回填并密实，采用18 号工字钢@50cm 形式布设初支拱架, 钢拱架间通过环向间距0.8mφ22mm 钢筋连接以使钢拱排架连成整体结构；挡墙侧初支钢拱架预先与挡墙下部结构一起浇筑，并由预埋锁脚锚杆对钢拱架脚部进行锁紧固定。断面图如图3 所示。

图3 明洞部分初期支护施工

2）因山体明暗交接面（即拱架山体侧支撑面）纵向位置可能不同，故各部位的钢架长度务必做到现场实地丈量，再根据实际丈量情况进行钢拱架对应的加工和编号，做到钢拱架底板能与山体支撑面紧贴，以利于初支钢拱架系统的支撑受力；明洞部分土石料补填密实后再进行初支钢拱架架设，在与纵向连接筋交接处垂直支护面方向再焊接φ22mm 钢筋，钢筋长度保证能够与护拱型钢相连接，以使初支钢拱架能与后续护拱钢拱架整体栓接牢固，最后立模喷射混凝土，从而完成明洞初支。

3）在初期支护喷射混凝土强度达到设计强度70%以上后再进行护拱施工，该隧道护拱为1m 厚带型钢的混凝土结构，混凝土内预埋18 号工字钢钢拱架，钢拱架布设与初支钢拱架布设保持对应一致，通过预设垂直支护面连接筋将两层钢拱架相连接并焊接牢固，使之成防护整体[1]。

4）护拱一侧支撑置于偏压挡墙内，另一侧支撑位于山体开挖岩体面上。护拱与山体交接处，该隧道钢拱架脚部与岩面采用2 根长4.0m 的φ42mm 注浆锚杆进行锁紧固定，锚杆露头50cm，深入护拱内,以确保护拱浇筑后与岩面整体连接；护拱端部做成厚1m、宽2m 的大拱脚块，以增强拱脚的受力支撑，护拱上下边缘分别布设φ6mm 钢筋网（15cm×15cm），最后关模浇筑护拱混凝土，护拱完成后再将偏压挡墙上部浇筑完成。护拱内部钢拱架施工图如图4 所示。

5）待挡墙及护拱混凝土浇筑完成后，及时进行洒水养护。养护完成后对洞顶先期进行薄层外侧向斜坡土石料回填，做好覆盖及排水措施，防止雨天雨水积存在洞顶带来不利影响。洞外工程完成后，即进行洞内施工，洞内施工完成后，最后对洞顶进行整体土石反压回填以及50cm 厚黏土夯实封层，并对表面实施景观绿化，以有利于平衡推力及后期防排水效果。

4 结语

通过本隧道半明半暗段洞外明洞结构施工及暗洞掘进顺利完成的实践表明，对于隧道斜交、偏压、浅埋半明半暗段，上述偏压挡墙、明洞初支和明洞护拱防护结构施工质量要点的控制保证了此半明半暗段施工工艺的可行性，能有效地平衡推力，降低了大开挖对山体围岩的扰动，避免了对山体大开挖将引起的一系列不利影响，也很好地解决了因斜交偏压地形带来的施工难点，保证了该隧洞后续的暗洞施工质量安全。