馬占榮，武國春，董 佐

(中鐵二十五局集團第五工程公司，山東青島 266000)

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)

該隧道地處黃土丘陵地帶，屬于長大隧道。在隧道下穿高速公路位置，地面地形比較平緩。地表覆新黃土，黃褐色，堅硬～硬塑，顆粒均勻，具大孔隙，含薄層細圓礫土和鈣質(zhì)結核層，夾多層淺棕紅色古土壤層。下伏老黃土，淺棕紅色，堅硬～硬塑，土體緊密，含鈣質(zhì)結核層和洪積碎石類土和砂土，洞頂覆土較薄。區(qū)段沿線新黃土分布廣泛，部分具有濕陷性，局部為Ⅳ、Ⅴ級，濕陷系數(shù)δs=0.012～0.080。

1.2 洞身與高速公路位置關系

隧道洞身DK106+726.5～DK106+790.6處下斜穿高速公路，高速公路路面寬約為25 m，高速公路與隧道洞身夾角49°11'37″，下穿路面長度約為35 m。隧道洞頂至公路路面高度約29 m，開挖洞頂至高速公路路塹邊坡頂約36 m。

本隧道最大的風險源就是下穿高速公路，該段隧道施工設計地表沉降控制標準為最大2 cm，如何控制沉降值，確保安全，在保證質(zhì)量安全基礎上快速通過是施工的關鍵。見圖1、圖2。

2 設計施工方案

(1)在DK106+820～DK106+830段預留長管棚工作室，工作室比正常隧道擴挖80 cm，以保證φ159 mm大管棚施工作業(yè)空間。

(2)隧道里程DK106+700～DK106+820段，拱部150°范圍內(nèi)，一次性打入1環(huán)52根φ159 mm大管棚進行超前加強支護，大管棚長120m，t=9mm，環(huán)向間距40cm。

(3)DK106+700～DK106+820段拱部140°范圍內(nèi)設置61根φ42mm小導管超前支護，小導管長6m，t=3.5mm，環(huán)向間距30 cm。超前小導管配合鋼架使用，每3 m(5榀)施做1環(huán)，縱向搭接長度不小于3.0 m。

圖1 隧道下穿高速公路平面示意(單位:m)

圖2 隧道下穿高速公路斷面示意

(4)玻纖錨桿垂直打入掌子面進行加固，玻纖錨桿長12 m，錨桿間距60 cm×80 cm(水平×豎向)，每8 m一環(huán)，搭接長度4 m。

(5)初期支護采用I25a鋼架，間距60 cm，φ8鋼筋網(wǎng)，20 cm×20 cm網(wǎng)格，噴射C25混凝土，厚度35 cm。仰拱底部初期支護采用I25a鋼架、φ22 mm連接筋、噴射C25混凝土，與拱墻初期支護閉合成環(huán)。

(6)隧道DK106+700～DK106+820采用雙側壁導坑法施工，施工時加強監(jiān)控量測，及時施做初期支護和二次襯砌。

(7)二襯采用C35鋼筋混凝土，拱墻厚度60 cm，仰拱厚度70 cm。仰拱采用C35鋼筋混凝土進行施工，仰拱填充采用C20混凝土。

3 現(xiàn)場實際施工方案

3.1 總體施工原則

下穿高速公路段隧道施工總原則是“短進尺、強支護、快封閉、勤量測”?，F(xiàn)場施工首先采用φ159 mm大管棚進行超前支護，φ42 mm小導管超前支護，隨后進入洞身開挖、支護、仰拱以及二襯施工，為使隧道快速安全通過高速公路，分別邀請專家進行方案評審和方案優(yōu)化，結合專家意見，在不改變其他設計支護參數(shù)前提下，按超短臺階法進行施工。仰拱和二襯應盡可能緊跟掌子面，快速閉合成環(huán)。仰拱至掌子面最大距離控制不大于9 m，二襯至掌子面最大距離不大于15 m。如圖3所示。

圖3 短臺階施工支護步距示意(單位:m)

3.2 主要工序施工控制要點

3.2.1 大管棚

采用管棚鉆機將120 mφ159 mm大管棚一次性打入，環(huán)向間距40 cm，外插角度控制在 0.5°～1.5°，采用棚管導向跟管一次性鉆進法工藝。

3.2.2 洞身開挖及初期支護

依次開挖支護上臺階2～3榀，每次開挖支護1榀鋼拱架進尺，確保有足夠的空間進行中下臺階開挖，由于核心土較高，利用挖機將核心土兩邊的位置修成臺階式，以便工人上下作業(yè);在上臺階開始第3或第4榀開挖支護時，再開始進行中下臺階左右的交錯開挖。

嚴格控制開挖進尺，開挖后立即進行初期支護，減少圍巖暴露時間，初期支護采用I25a鋼架、φ22 mm連接筋φ8 mm鋼筋網(wǎng)C25噴射混凝土，做到“短進尺、強支護”。短臺階開挖時嚴格控制臺階長度不大于3 m，中下臺階每次左右錯開1.2 m(2榀鋼架)。每側上中下臺階鋼拱架鎖腳錨管根數(shù)分別為6根、4根、4根，打入深度不小于4 m。

超短臺階開挖法有利于控制圍巖變形，但中下臺階相隔太近，施工干擾較大，所以在施工過程中嚴格控制中下臺階錯開的問題，確保在無安全隱患前提下，進行下道工序的施工，開挖后要及時進行噴錨作業(yè)，以免土體暴露時間過長，形成安全隱患。

掌子面每次開挖1榀鋼拱架，進尺60 cm;掌子面開挖完成后，及時對掌子面進行噴錨封閉。掌子面距已施做好的仰拱達到約9 m時，噴混凝土封閉好掌子面，再緊跟著開挖支護中下臺階1.8 m或2.4 m，使中下臺階分別跟齊到同一里程。現(xiàn)場施工每個循環(huán)開始前，首先需要用自卸車裝載4～5車的土回填到掌子面核心土的位置，以便挖掘機能作業(yè)，上臺階掌子面繼續(xù)向前循環(huán)開挖支護。

3.2.3 仰拱

只要有條件立刻施做仰拱，使初期支護盡早成環(huán)，仰拱底部初期支護采用I25a鋼架、φ22 mm連接筋、C25噴射混凝土，仰拱采用C35鋼筋混凝土進行施工，C20混凝土進行填充。嚴格控制仰拱開挖長度，每次3.5～4 m，快速施作仰拱，減少沉降。

3.2.4 二襯

由于作業(yè)面空間較為狹小，將掛防水板簡易臺車拆除，在液壓襯砌臺車上制作外伸支架鋪設木板用來掛設防水板，綁扎鋼筋，從而可以有效節(jié)省空間。下穿高速公路段二襯應緊跟仰拱，仰拱填充強度達到條件后，立即施作二襯。拱墻二襯采用C35鋼筋混凝土，利用混凝土輸送泵、液壓全自動鋼模板臺車整體澆筑。拱頂混凝土澆筑要加強監(jiān)控，必須緩慢施工，邊振搗邊澆筑，防止初期支護與二襯混凝土存在空隙。大管棚預留工作室段的二襯施工，使用鋼管將二襯液壓臺車加強支撐，然后一次性進行管棚工作室段整體二襯混凝土澆筑，由于混凝土比較厚，施工時要放慢速度，加強監(jiān)控，以免跑模，擠爆臺車模板等。

3.3 監(jiān)控量測方案

隧道下穿高速公路段施工設計地表沉降控制標準為2 cm，監(jiān)控量測在此段施工過程中尤為重要。施工過程中測量隊將每日的沉降及變形監(jiān)控量測資料報局指分管領導及項目部主管領導，及時掌控沉降情況。

3.3.1 監(jiān)測項目

本項目在下穿高速公路施工過程中需進行的常規(guī)監(jiān)測主要有:地表沉降、隧道拱頂下沉及水平收斂等。各種觀測數(shù)據(jù)相互印證，確保監(jiān)測結果的可靠性，為合理確定施工參數(shù)提供依據(jù)，達到反饋指導施工的目的。

在施工過程中，項目部測量隊人員堅持以每天4次的量測頻率進行監(jiān)控量測，在下穿大運高速公路過程中，當下雨的時候，為監(jiān)測雨天對沉降的影響，測量人員全天在高速路面上每隔1 h進行1次地表高程量測。

3.3.2 監(jiān)測測點布置

監(jiān)測測點布置原則為:觀測點類型和數(shù)量的確定結合本工程性質(zhì)、地質(zhì)條件、設計要求、施工特點等因素綜合考慮，全面反映被監(jiān)測對象的工作狀態(tài)，以隧道中線為中心向兩邊對稱布置。

表面變形測點的位置既要考慮反映監(jiān)測對象的變形特征，又要便于應用儀器進行觀測，還要有利于測點的保護。按照設計預先布置好各監(jiān)測點。如果測點在施工過程中遭到破壞，應盡快在原來位置或盡量靠近原來位置補設測點，保證該測點觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

地表監(jiān)控量測點布置如圖4所示。以隧道中線與高速公路走向斷面為該量測斷面的里程;以隧道中線與量測斷面交點為中點，沿公路方向兩側布點，左右兩側每間隔3 m布點，布5個，之后每隔5 m布點，布7個;即每個量測斷面共布25個點。

3.4 交通管制方案

項目部和作業(yè)隊共分白天和夜晚安排4人對高速公路進行24 h現(xiàn)場指揮交通，示意車輛減速慢行。高速公路兩端在GK676+708和GK678+708設置減速警示牌。

高速公路 GK676+708～GK677+608，GK677+808～GK678+708每隔100 m設置警示牌，標明“因施工前方限速15 km/h”。

高速公路GK677+608～GK677+808段慢行，限速15 km/h。

4 結語

隧道洞身下穿高速公路共64.1 m，從2011年5月6日到2011年6月27日共54 d 7個循環(huán)完成，在隧道下穿高速公路段，地表最大沉降值為17.1 mm，最終實現(xiàn)了下沉控制在20 mm內(nèi)的設計沉降目標，順利完成重點工程安全質(zhì)量進度目標。

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