复杂地形条件下高速公路施工通道布置实例与探讨

李世春 肖小伟 赵思黎

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

随着我国公路交通事业的快速发展，越来越多的高速公路在高山峡谷中建设。由于受到山区地形、地貌条件的限制，施工通道往往修建难度很大甚至无法修建，且会对周边民居、植被、水系、已有建筑等造成一定程度的破坏，施工成本高。高速公路施工时间通常紧张，在不修建施工通道的情况下无法满足工期需要。鉴于此，必须全面掌握现场施工条件，积极开拓思路，提出具有可行性的施工通道建设方案，以达到增加施工工作面、加快施工进度的目的。本文通过复杂地形条件下的高速公路实例探讨施工通道布置，为后续同类工程施工拓展思路。

一、工程概况

云南宜昭高速公路在昭通市新厂区域布置了核桃树隧道、垭口中桥、新厂隧道、垭口大桥及孟家梁隧道，从核桃树隧道进口至孟家梁隧道出口左线长5171.21m，右线长5156.85m，桥隧群平面布置如图1所示。

该区域隧道岩体主要为强～中风化砂岩，夹薄层泥岩，砂岩呈中厚层状；强风化带岩层节理、裂隙发育，强度低，自稳能力差，受水浸润后易加剧松散破坏；中风化带岩层节理裂隙稍发育，结构完整，自稳能力较强，地层结合紧密，总体稳定性好，但局部遇软弱夹层、岩性接触带等薄弱结构面，围岩稳定性差。地下水主要为碎屑岩类孔隙裂隙水且主要分布于三叠系下统飞仙关组岩层中，受大气降水补给，泥岩为相对隔水岩层，地下水力联系差，水量小。总体来说，该区域隧道地质条件较差，地质条件复杂，大大限制了施工速度。

一方面，该区域地形较为复杂，山高坡陡，大多为V形河谷，且山坡上民房较多，不具备在工作面附近修筑临时施工便道增加工作面的条件；另一方面，隧道地质条件复杂，采用核桃树隧道进口和孟家梁隧道出口两个工作面相向施工无法满足工期要求。因此，新厂区域桥隧群成为了宜昭高速施工的控制性工程，如何通过布置施工通道增加工作面、缓解施工压力，是项目组面临的重大难题。

图1 新厂区域桥隧群平面布置图

二、施工通道布置

（一）施工通道的布置思路

经现场勘察，在核桃树隧道中部距出口约500m处的一个深沟里山体较薄，仅约130m，且施工便道可修建到该位置，考虑在此增加施工斜井，将桥隧群长度减小约1940m，在一定程度上缓解施工压力。

通过工期分析，增加施工斜井仍然无法满足总体工期要求。倘若采用沿主洞设置施工导洞率先出洞方案，则具有因施工导洞断面较小，施工速度快，洞室稳定问题不突出；因临时支护简单，施工难度小等优点，亦可加快施工进度。总体来说，施工导洞的方案即能保证施工进度，也能保证施工安全。因此，项目组决定沿核桃树隧道右线主洞开挖导洞，尽快贯通至隧道出口，为新厂隧道、垭口大桥、孟家梁进口的施工提供工作面。完成核桃树隧道左线隧道开挖支护后，项目组调整为以左线隧道为施工通道，继续施工新厂隧道、垭口大桥、孟家梁进口，同时为核桃树隧道右线隧道扩挖及支护提供了施工条件。施工通道布置如图2所示。

（二）施工斜井的设计

施工斜井的设计主要考虑了施工设备的通行，以及风水电、排风系统的布置，其净空尺寸为7m×6.5m（宽×高）。由于施工斜井处于山体边缘，地质条件相对较差，以Ⅳ级、Ⅴ级围岩为主，根据围岩等级采取相适应的支护方法，初步拟定的支护参数。

1.Ⅳ级围岩

图2 施工通道布置示意图

隧道开挖后围岩整体稳定性较好，围岩可维持相对稳定的状态，因此采用φ25mm、L=4.5m、φ1.5m×1.5m的系统砂浆锚杆+喷射C25混凝土（厚度为10cm）相结合的方式，并灵活优化方法，例如在局部支护需求较高时辅以φ8mm φ20cm×20cm钢筋网，实现有效的防护。

2.Ⅴ级围岩

特殊之处在于经隧道开挖作业后该部分围岩缺乏足够的自稳能力，因此采取的是φ25mm、L=3.0m φ 1.25m×1.25m的系统砂浆锚杆+φ8mm φ20cm×20cm钢筋网+喷射C25混凝土（厚度增加至15cm）的方式，形成多重防护，确保开挖期间运行安全。斜井开挖支护示意如图3所示。

（三）施工导洞的设计

施工导洞的设计主要考虑了施工设备的通行，以及风水电、排风系统的布置，其断面净空尺寸为7m×6.5m（宽×高）；考虑到出口段围岩相对较差，该部分的围岩缺乏足够的稳定性，为加强对洞口50m范围内的防护，优化其开挖断面的尺寸，调整为4.5m×5m（宽×高）。

总体来说，隧道施工现场的地质条件欠佳，为保证导洞施工及运行的安全性，宜采取可靠的临时支护措施。若采用普通砂浆锚杆的支护方式，由于锚杆需穿过隧道设计线，在施工后存在拆除难度较大的问题，且期间会对隧道设计结构线以外的岩体产生扰动，乃至会对设计结构线外的岩体产生撕裂破坏，影响隧道周边岩体的稳定性与完整性。为同时满足施工安全性和拆除便捷性的双重要求，拟采用玻璃纤维锚杆支护的方式。玻璃纤维锚杆作为一种新型材料锚杆，具有一定的脆性，与普通砂浆锚杆相比，具有受力机理好、破除简单的优点，因此采用玻璃纤维锚杆能满足临时支护的需要，又便于拆除，同时也可有效保护隧道周边岩体。结合工程施工需求及掌握的现场作业条件，根据围岩类型提出支护参数。

图3 施工斜井开挖支护示意图（单位：mm）

1.Ⅳ级围岩

φ25mm、L=3.0m φ1.5m×1.5m的系统玻璃纤维锚杆+喷射C25混凝土（厚度为10cm），根据现场施工条件动态调整支护方式，局部挂设φ8mm φ20cm×20cm钢筋网。

2.Ⅴ级围岩

考虑到开挖后围岩易失稳的情况，采取多重防护措施，即φ25mm、L=3.0m φ1.5m×1.5m的系统玻璃纤维锚杆+φ8mm φ20cm×20cm钢筋网+I18钢拱架+喷射C25混凝土（厚度为15cm），必要时增设φ25mm、L=3.0m的超前玻璃纤维锚杆。

此外，对于围岩节理裂隙不发育的情况，考虑到围岩完整性较好的特点，采取的是φ25mm、L=3.0m φ 1.5m×1.5m的随机玻璃纤维锚杆+喷射C25混凝土（厚度为10cm）的方法，并以实际情况为准，在局部地质条件欠佳时增设φ8mm φ20cm×20cm钢筋网。

三、应用效果

工程施工采取增设施工斜井和施工导洞相结合的方法，全程安全性较好，能够为施工创造良好的条件，其中导洞部分的施工耗时4个多月，平均每月进尺120m，相较于计划工期提前约4个月。此外，通过导洞的应用无需修建原设计方案中的7#进场公路，一方面减少了工作量，另一方面减小了通道开挖对现场作业造成的不良影响。从效率角度看，快速导洞的应用可以省去7#进场公路的建设工作。从成本角度看，可有效减少资源投入，提高经济效益。

玻璃纤维锚杆的受力机理良好，可发挥出支护作用，但由于该类材料具有脆性，因此施工后可快速拆除，加之系统锚杆、钢筋网片等装置的综合作用，可全面确保施工及运行安全，洞身处无开裂、缺陷等质量问题，施工中导洞也能正常使用，安全、质量、效益及效率均得到保证。

四、结语

在山区复杂地形条件中建设高速公路时，现场施工条件有限、施工难度较大、工期紧、环境干扰性强、安全问题突出。为推动高速公路项目建设的高效开展，在施工前期，需做好现场勘察工作，了解地质条件，通过分析施工进度合理布置施工通道，提高物资的通达水平，以缓解工期压力，为高速公路的施工提供基础支持；在施工通道设计时，需考虑施工的需要及安全问题。