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山西路橋第四工程有限公司 山西大同 037006

在最近幾年中，隨著我國公路行業(yè)的不斷快速發(fā)展，特別是我國偏遠山區(qū)的公路橋隧工程的建設發(fā)展非常迅速。對于橋隧隧道，因為要穿越地質地形非常復雜的山體，所以常常在偏壓山體設置隧道洞口。在我國公路工程項目建設中，因為隧道施工工期時間長、打通的隧道需要用作為通道，所以在公路工程項目建設中，隧道是非常重要的控制性工程，在偏壓地體上，怎樣環(huán)保、安全、快速進洞是值得深入研究與探討的。基于此，本文以某一隧道進洞實施工程實踐為例，詳細闡述了在偏壓隧道洞口施作半明半暗護拱進洞的施工方法。

1 項目背景

此隧道項目設計的是分離式隧道，其中右線長度是355m，隧道的凈空是12.15m（寬度）×5m（高度），最大埋深接近是62m。隧道洞口位置的山體斜坡角度范圍是13°至22°，地表植被基本是自然發(fā)育的雜草與灌木；隧道右洞洞口部位的地形呈現(xiàn)為左高右低，屬于偏壓隧道。此隧道項目穿過的山體是石灰?guī)r，洞口位置是殘坡積層紅黏土（厚度是1m至2m），局部包含了塊石。隧道洞口25m范圍之內的山體裂隙比較發(fā)育，巖體較為破碎，表現(xiàn)成塊狀。隧道圍巖級別屬于V級，自穩(wěn)定性能比較差。

2 隧道設計

此隧道項目的洞身部分選擇的是復合襯砌式設計。右線端洞口支護設計具體是：C30偏壓墻與半明選擇的是C30護拱（厚度是70cm，長度是20m），半明初期支護選擇的是中空注漿系統(tǒng)錨桿（其直徑φ=25mm，長度是400cm，環(huán)向間隔距離是100cm，縱向間隔距離是50cm，采用梅花型進行布設）+I22b鋼架@=50cm、厚28cmC25噴射混凝土+φ8mm鋼筋網(wǎng)；二次襯砌是C30防水鋼筋混凝土（厚度是60cm）；超前支護采用的是φ108mm@50cm管棚[1]。

3 施工技術

本工程在施工過程中，嚴格遵守新奧法原理，具體施工順序為：①施工測量放樣；②對邊坡進行分級開挖；③刷仰坡與偏壓墻基礎；④針對邊仰坡，對其選用錨噴支護方法；⑤對偏壓墻與護拱進行澆筑；⑥對管棚進行鉆設，將其用于洞口段的超前支護；⑦對三臺階進行開挖進洞；⑧對二襯與端墻式洞門進行施工；⑨回填護拱頂部。

此隧道項目半明半暗護拱進洞施工流程詳見圖1所示。

圖1 施工流程

3.1 施工準備

嚴格、認真審核此隧道項目設計文件，并根據(jù)規(guī)定要求進行測量放樣，實現(xiàn)隧洞門、半明半暗段、偏壓墻與暗洞的詳細位置，然后對隧洞口的地形地貌、地質條件等進行實地勘察，確定其是否和設計文件內容相契合。結合項目現(xiàn)場地形條件等合理確定邊仰坡開挖線和截水溝區(qū)域。

3.2 邊仰坡開挖與防護

結合隧道項目實際情況選擇“機械+人工”的施工模式進行隧道洞口危石處理，從隧道洞頂與開挖邊線相距3m至5m的平緩區(qū)域建立截水溝，實現(xiàn)隧道洞頂?shù)乇硭挠行鑼c攔截，從而防止隧道洞口遭受雨水的沖刷。按照測量放樣結果從邊坡、仰坡開挖界限處進行準確標記，然后通過挖掘機以由上到下的順序進行分級開挖，將坡率控制為1:0.5，同時采取有效措施實施邊挖邊防護[2]。其中防護選擇的是噴錨支護，具體如下：①錨桿，φ22mm藥卷錨桿，長度是350cm；②噴射混凝土，級別是C20，厚度是10cm；③鋼筋網(wǎng)，直徑φ=8mm，規(guī)格是25cm×25cm。

3.3 偏壓墻基礎施工

以偏壓墻基礎開挖施工為例，基底的傾斜程度應結合內低（1）：外高（5）的坡比進行控制，待開挖施工到基底設計標高之后，認真檢查基底地基的實際承載力，保證基底地基結構的承載力至少為350kPa。與此同時，定位安裝偏壓墻基礎中的預留護拱鋼架，其型號是I22b，確定的縱向間隔距離是50cm，緊接著安裝基礎模板，保證其牢固、穩(wěn)定，最后澆筑基礎混凝土（級別是C30）。

3.4 護拱施工

精準測量護拱各榀鋼拱架的具體位置，結合測量數(shù)據(jù)計算得出各榀鋼拱架弧長。為了能夠實現(xiàn)護拱下沉侵限的有效控制，以及保證隧道二次襯砌的厚度，需要把護拱向外擴約30cm，然后以此當作預留沉降量。此項目中護拱鋼拱架選擇的是分節(jié)制作方式將其拼裝成拱形，節(jié)段的端部通過焊接的方式設置了連接鋼板，然后采用高強螺栓把各節(jié)段的鋼拱架有效連接成為拱形。而在鋼筋加工階段，需要從加工場制作各節(jié)鋼拱架，并準確進行編號，以便于后續(xù)順利安裝。把鋼拱架的一端設置于基礎預埋鋼拱架之上，而另外一端需要抵靠住山體，各榀鋼拱架選擇注漿鎖腳小導管（其直徑φ=42mm，長度是4m，壁厚度是4mm，數(shù)量是2根）把拱架錨固于山體之內，同時將小導管的傾斜角控制為10°。待鋼拱架安裝結束之后，以縱向鋼筋（其直徑φ=22mm）的方式把各榀鋼拱架連接成為一體，同時從鋼拱架的外圈以50cm為環(huán)向間隔距離將熱軋鋼管（其直徑φ=127mm）焊接成管棚的導向管，根據(jù)規(guī)定要求進行護拱模板施工。此項目中護拱模板選擇的是木模板，而支撐件選擇的是“I14鋼拱架”+“φ108×6mm鋼管”，其中I14鋼拱架（縱向間隔距離是50cm）必須從護拱的底部與拱底模板緊貼，而φ108mm×6mm鋼管以環(huán)向間隔距離2m與縱向間隔距離50cm進行I14鋼拱架支撐[3]。此外，護拱底模應保證一次成型，頂模采用“混凝土澆筑”+“封模板”同步進行的施工方式，其中澆筑方法是泵送澆筑。

3.5 偏壓墻墻身施工

當護拱澆筑施工結束之后，緊接著就要進行偏壓墻墻身施工。此項目中偏壓墻墻身選擇的是分節(jié)施工模式，各節(jié)高度控制在2m以內，而模板選擇的是鋼模板（其厚度是3mm），需要對模板安裝進行加固處理，然后以泵送的方式進行C30混凝土澆筑，同時以插入式振搗棒方式實現(xiàn)混凝土密實振搗，以提升混凝土澆筑施工效果。此外，偏壓墻的墻身各節(jié)段頂部應預留連接鋼筋，從而把上節(jié)段墻身混凝土與下節(jié)段墻身混凝土連接成為一個整體。

3.6 管棚施工

護拱與偏壓墻施工完成之后，就需要實施管棚搭設。從隧洞口前以開挖石方為材料進行管棚施工平臺填筑，以確保符合鉆孔與送管規(guī)定要求。管棚鉆機安放在施工平臺之上，結合護拱中預埋的導向管實現(xiàn)管棚孔的準確定位，而且每個鉆孔施工后必須及時安裝管棚鋼管（采用的是熱軋無縫鋼管，其直徑φ=108mm，管壁厚度是4mm），分節(jié)進行制作與安裝，各節(jié)段的長度范圍是4m至6m，以絲扣方式進行連接，通過鉆機沖擊力與頂推力將管棚鋼管頂進，從而防止發(fā)生塌孔現(xiàn)象[4-6]。待管棚鋼管安裝達標后，從鋼管中插入鋼筋籠，根據(jù)從拱腳到拱頂順序實施管棚注漿，其中注漿材料選擇的是水泥漿，而水灰比控制是0.5:1，注漿施工的初始壓力是0.5MPa至1.0MPa，終壓控制為2.0MPa，而且終壓持續(xù)時間保證為3min至5min，然后才能夠停止注漿。

3.7 暗挖進洞

此項目中開挖進洞選擇的是三臺階法。隧道項目開挖施工之前，需要認真完成超前地質預報與監(jiān)控量測工作。其中超前地質預報以“地質雷達”+“超前水平地質鉆”的模式確定掌子面實際地質條件狀況，以保證隧道施工的安全性。從隧洞頂部建立地表下沉點，然后采集初始數(shù)據(jù)。隧洞口開挖選擇“弱爆”+“微爆”相結合的爆破方式，各循環(huán)開挖進尺量保證處于1榀至2榀鋼架間距之內，中臺階、下臺階的兩側需要交錯進行開挖，初期支護必須保證及時閉合成環(huán)，緊接著就要進行二次襯砌與端墻式洞門施工[7]。

3.8 洞內開挖施工

在完成管棚施工作業(yè)以后，選用明洞暗做施工工藝，進行三臺階開挖進洞。在進洞之前，需要先對堆載洞渣進行徹底清除，然后在回填反壓本段落的二襯與洞頂，有助于偏壓擋墻抵抗山體側向偏壓力的提高，為提高擋墻橫向水平的抵抗力，應將洞渣臨時堆載在擋墻的外側。

3.9 洞頂回填反壓

針對隧道洞身，選用短進尺機械對其進行掘進，需要對初期支護閉合成環(huán)進行及時施工，掌子面應與二次襯砌進行緊貼。開挖洞身，好比在斜坡坡腳位置處掏空100m2的長基坑，導致原有山體偏壓力的加大，在這種情況下，如果只依靠偏壓擋墻、初期支護，基本上是很難對加大的山體偏壓力進行有效抵抗，再加上如果遇到多雨季節(jié)，則會加大洞口段的施工風險。所以將洞身開挖30m長度時，應對填充層與仰拱進行施工，當開挖50m長度時，應對掌子面施工進行暫停，封閉圍巖，同時需要對二次襯砌進行立即施工，以保證洞口段的施工安全。

4 質量控制

為了能夠提高護拱鋼拱架的安裝效果，需要精準測放各榀鋼拱架的具體位置，然后計算得出鋼拱架弧長。與此同時，鋼拱架加工制作必須確保焊接質量，拼裝施工需要將連接螺栓擰緊。

護拱中預埋管棚導向管的位置與角度需要保證符合設計規(guī)定要求，管口應選擇塑料膠帶進行封堵處理，以免混凝土澆筑過程中造成導向管堵塞。

合理控制開挖進尺，防止中臺階與下臺階開挖同時落底。及時進行仰拱施工，長度控制在3m以內。

隧道洞口二次襯砌與端墻式洞門必須及時施工，以保證隧道洞口的安全。同時，二次襯砌與端墻式洞門的強度必須滿足工程規(guī)定基本要求，根據(jù)設計要求及時回填半明半暗護拱頂部。

5 結語

此隧道項目右線偏壓隧洞口選擇半明半暗護拱進洞施工技術，其對隧洞口的破壞程度比較小，而且“零開挖”進洞施工效果良好，進洞開挖與支護安全、質量都符合了工程規(guī)定要求。