高陡坡山区桥接隧进洞施工技术研究

刘宝祥

（中交一公局海威工程建设有限公司，北京 101119）

目前国内浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工有一定的成功经验，但是面对山区高陡坡桥接隧无施工作业平台等复杂的地形情况，国内隧道施工中还未找到相关成熟案例。随着国家对高速公路工程建设投入的深入和我国公路建设技术力量的不断提高，山区隧道施工越来越多，面对复杂多变的进洞条件，保证隧道进洞的安全和整体施工进度，此类技术研究应用是目前急需研究的领域方向。本文通过茶叶山隧道桥接隧进洞施工技术总结，为今后类似工程提供可行性方案，可在类似工程建设中广泛推广应用。

1 工程概况

茶叶山隧道与接老屯大桥有很短的路基相接，相接段路基长5 米，隧道为分离式，隧道纵坡-2.6%；老屯大桥桥台为重力式U 型桥台，基础为桩基础（6 根桩）。隧道洞口位于半山腰上，洞口与洞口坡底平台高差约70 米，自然边坡约为60 度。著作权归作者所有。采用一级公路标准，双向4 车道，沥青混凝土路面。建成后将提升道路通行效率，加快同城化发展，缓解高速拥堵、陡坡长、隧道多紧问题，方便沿线群众出行，有效降低群众出行成本，推进一体化发展和合作示范区建设，为经济高质量发展打通动脉，见图1。

图1 桥接隧平面位置示意图

2 隧道进洞施工流程（图2）

图2 隧道桥接隧进洞施工工艺流程

3 隧道进洞施工原则与措施

3.1 边仰坡支护原则与措施

洞口施工是保证能否尽早进洞,确保施工安全的关键环节,应抓早抓好,确保全面展开施工，应采用锚喷支护，同时做好截水、排水措施。

3.2 超前支护原则与措施

为了保证隧道进洞的安全和洞口浅埋段的施工安全，隧道进口设计了2 米长的套拱及φ 89× 8mm 的钢管作为超前支护，套拱采用Ⅰ20a 工字钢及C25 混凝土，混凝土厚50cm，φ 89×8mm 的钢管单根长20m，钢管间的环向间距为40cm，一个套拱计33 根。

3.3 洞口开挖原则与措施

洞口开挖应减少对岩体、土体的扰动，严禁采用钻爆法开挖，而应该采用人工或机械方法开挖或弱爆破开挖，确保最大限度的降低为洞口围岩的扰动，边坡和仰坡上可能滑塌的表土、灌木以及浮石、危石要清楚或加固，破面凹凸不平应予以整修平顺。

4 桥接隧进洞施工要点

4.1 便道选线

进洞便道选线研究, 这是桥接隧进洞施工的重点和难点，决定着隧道进洞施工的关键成败。选线过程中, 要结合现场地形，同时考虑便道长度、宽度、纵坡、曲率半径，确定选线的最佳线路。本项目采用无人飞机结合奥维地图进行选线，总结出以下经验：

（1）考虑便道机械运输，山区便道最大纵坡不宜超高16%。

（2）山区便道曲率半径不宜小于15m。

（3）在挖填平衡的基础上，山区便道多考虑挖方，少填方。

4.2 便道比选

4.2.1 首先确定便道线形，其次对便道选线长度、纵坡、曲线半径、地质条件、安全风险系数等进行比选分析，最后确定最佳便道。

4.2.2 便道参数，见表1。

表1

4.2.3 优缺点对比，见表2。

表2

通过上述便道参数和优缺点对比，得出结论：便道1 纵坡18.7%较大，且地勘资料显示为堆积体，易垮塌，安全风险高，故选择便道2 进行施工。

4.3 便道施工

便道起点原地面与隧道洞口设计高程高差70 米，洞口下方山体倾角约60 度，采取环形盘山修建便道，便道长度1110 米，便道最大纵坡10.5%，最小纵坡3.34%，最小曲线半径20 米，便道宽度为4.5m，错车道设在视野良好地段，间距不大于200m，错车道宽度不小于6.5m，有效长度不小于20m；便道基层：15cm厚级配碎石，便道面层：20cm 厚C20 混凝土。

4.4 进洞方案选择

由于本标段隧道多，工期紧、任务重，优先选择施工隧道，然后进行桥台施工。考虑到缩短工期，选择双洞进度，山体陡峭，适当削除洞顶山体边坡将暗洞改明洞构建施工平台，外侧修建挡土墙增大施工平台作业面，满足左右双洞进洞条件。

4.5 建立隧道洞口施工平台

4.5.1 清楚洞口边坡不稳定的土石及有滑落危险的石块，有凹凸不平处应修整平整，洞口边仰坡按1：0.25 进行削除，将暗洞改为明洞进行施工，增大施工平台。

4.5.2 在隧道施工平台外侧增设挡墙施工措施，挡墙坐落于隧道洞口山体半坡平台基岩上，进一步增大施工平台，且保证隧道洞口行使车辆产生主动土压力造成洞口平台开裂滑移，在挡墙施工过程中要增设挡墙抗滑设置。

4.6 洞口边仰坡处置要点

4.6.1 洞口将暗洞改明洞边仰坡削坡处理时，要充分考虑尽可能少扰动山体，可根据实际情况采取人工削坡，且要选择合理坡比进行放坡。

4.6.2 洞口边仰坡采用喷射混凝土封闭坡面，打设锚杆，增设主被动防护网代替传统锚管注浆喷射混凝土防护形式。

4.6.3 洞顶截水沟设置考充分结合地形选择合理排水顺接方式，确保水流能有迅速有效的排出施工区域。

4.7 隧道洞口挡墙施工

挡墙基础坐落于隧道洞口山体半坡平台基岩上，（基底承载力不小于250Kpa）,挡墙顶宽充当隧道洞口施工平台。考虑挡墙在施工过程中受山体主动土压力较大，在平台基岩上水平方向和竖直方向打设ø25 中空注浆钢花管，锚杆插入基岩保证岩体为一整体，锚杆外露长度100cm，确保锚杆顺利插入至挡墙中，将山体与挡墙连接成一整体，保证整体稳定。同时由于山体存在渗水点，挡墙泄水孔按2 米间距，梅花桩布置，确保挡墙渗水畅通，见图3。

图3 挡墙设计图、剖面图（泄水孔）

5 桥接隧施工暗洞改明洞存在问题和建议

5.1 隧道洞口边仰坡削除，暗洞改明洞时，尽可能少扰动山体，且过程中禁止爆破施工。

5.2 洞口设置挡墙增大施工平台时，确保挡墙坐落于稳固基岩上，且要考虑挡墙在施工过程中受山体主动土压力情况，适当补打中空注浆钢花管，同时要做好挡墙排水措施。

6 经济效益分析

6.1 单端右幅进洞300 米后满足双洞同时进尺条件，按V级围岩进行考虑，每天考虑2 个循环，每循环2 榀共1.2 米，每天进尺2.4m，单洞掘进300 米需工期125 天。

6.2 考虑左右幅都满足进洞条件，按V 级围岩进行考虑，每天单洞进尺2.4 米，合计双洞每天进尺4.8 米，掘进300 米需要工期63 天。考虑前期增设施工平台，削除边仰坡暗洞变明洞需时间7 天，修建15 米高、20 米长挡墙900m3进行计算，每天施工约90m3，需10 天，合计总天数为63+7+10=80 天。

6.3 综上所述削除边仰坡及洞口修筑挡墙增大施工平台使双洞具备施工条件比单端右幅进洞节约45 天（由于单端进洞造成的人员窝工等，不予考虑）。

7 社会效益

通过对茶叶山隧道进洞的技术研究，解决山区隧道进洞难的问题，降低隧道进洞安全风险，大大节约时间及施工成本。安全、便捷、舒适的公路交通是社会经济得以迅速发展的基础保障和动力。茶叶山隧道的建设对完善当地区域社会的影响起到的作用十分巨大，带动沿线的经济增长，提升居民出行质量。

8 结论

本文通过对茶叶山隧道进洞的技术研究，通过前期便道选线、便道比选、进洞方案的选择、洞口边仰坡处置、洞口平台建立等措施一步步实现山区高陡坡隧道桥接隧无施工作业平台的进洞施工，解决山区隧道进洞难的问题，总结出能够达到设计要求的合理的施工工艺，为后续的隧道施工提供借鉴和参考。