山岭隧道洞口浅埋地段盖挖法进洞方法初探

山岭隧道洞口浅埋地段盖挖法进洞方法初探

山岭隧道洞口浅埋地段盖挖法进洞方法初探

摘要：随着近年来随着经济水平的提升，高速公路发展迅猛，大跨度、超大跨度山岭隧道大量涌现，对隧道施工提出了更高的要求，进洞技术的选择是能否安全快速进洞步入正常生产的关键，本文结合工程实例介绍了盖挖法在山岭隧道安全快速进洞中的应用。

关键词：山岭隧道；洞口；浅埋段；盖挖法

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

1.1设计概况

天马山隧道为莆永高速公路永春至永定泉州段控制性工程之一，设计为上、下行分离的双向六车道高速公路隧道，进口位于永春县达埔镇，出口位于安溪县金谷镇。隧道全长左线3701米，右线3657米，起讫桩号分别为ZK1+756～ZK5+457，YK1+745～YK5+402，为特长隧道。隧道进口段间距小于25米，设计为Ⅴ级围岩，为小净距隧道，需考虑左、右洞相互影响。

1.2地质概况

隧道进口位于天马山东南侧山脚，为山脊地段，洞顶山坡上分布有梯田，常年流水，泉州全年雨水多，水量丰富；勘探资料揭示隧址区地层由上至下分别为种植土、坡洪积含碎石粉质粘土及基岩风化层（全风化花岗岩、砂砾状强风化花岗岩及碎块状强风化花岗岩），其中含碎石粉质黏土层碎石含量高，渗透性较强。

天马山隧道左线采用盖挖法进洞，盖挖法施工里程为

ZK1+761-780。

1.3主要技术标准

公路等级：双向六车道高速公路

设计荷载：公路―Ⅰ级

计算行车速度：80km/h

路基宽度：整体式32m，分离式16 m

设计洪水频率：特大桥1/300、大、中桥1/100、小桥涵、路基1/100

隧道建筑限界: 净宽14.00m、净高5.00m

地震动峰值加速度：地震抗震防烈度为 6度，地震加速度为

0.05g

1.4线路平、纵断面设计

左线隧道平面为R-4300、R-∞、R-4000的平曲组合，纵坡坡率/坡长为2.8%/827.915、1.117/3460、-1.8%/850.376。

1.5隧道结构设计

隧道按新奥法原理设计，采用初期支护与二次模筑砼相结合的复合式衬砌型式。初期支护由系统锚杆、钢筋网、喷射砼、钢拱架组成，结合超前管棚、超前小导管、超前锚杆；拱墙采用C25防水砼，抗渗等级不小于S6，仰拱采用普通C25砼。初期支护和二次衬砌之间铺设复合防水层（1.2mm厚EVA防水板、350g/m2无纺布）。

2 现场描述

天马山左线隧道进口洞口段30m范围为3.4m~5.6m的浅埋段，经过现场实地施工揭示发现，洞顶上方大部分为当地群众水田，沿隧道大里程方向约140m，右线隧顶有一处泉眼发育，泉眼处向隧道左右两侧随地形变化被两条大冲沟环抱，水流量较大，为四季长流水，随大气降雨而增大；地表上覆第四系残积砂质粘性土、卵石层以及土石堆积体，节理裂隙发育，通透性较好；地表土下覆多条疑似暗沟（充填物为砾石、石块，通透性好），暗沟在隧道走向上方联通汇集，形成渗透体系；地表多处坡面凹沟顺接于两条水沟和当地水田灌溉沟渠形成大范围的地表水系。从实际开挖揭示地表水系和暗沟之间存在着互相联通、互为补充的关系，隧道内出露的地下水主要来源于地表下渗水、松散土层滞水、暗沟及稻田饱和土赋存水等。按照设计挖除部分仰坡土体后，该段隧道拱部有暗沟发育并有大量股状地下水流出，正常施工边仰坡难以自稳，施工风险极高。

3方案必选

发现该洞口段实际地质后，针对实际地形条件提出了两种可能

施工方案：接长明洞暗挖法、盖挖法。通过对施工难度、施工进度、安全、经济等多方面的必选，最终确定最优方案盖挖法。两种施工方法的优缺点如表1。

表1 两种施工方法优缺点对比

4 施工总体方案

4.1盖挖法施工方案

天马山隧道盖挖法施工总体方案为：在ZK1+761~780段设置C25钢筋混凝土护拱，首先对隧道顶部土体进行局部开挖支护，边仰坡采用4m长φ42小导管，10cm厚喷射混凝土挂φ6.5钢筋网进行支护。然后在ZK1+780~782地段施作作导向墙，施作30mφ108大管棚。大管棚施工完成后，开始护拱施工，施工顺序从大里程向小里程方向，护拱采用20b工字钢拱架、钢筋混凝土、M20水泥砂浆抹面构成，基础垂直、斜下45度打入两根φ42小导管，并注浆，钢管顶部伸入护拱基础内，并于护拱工字钢焊接牢靠。护拱结构强度达到要求后对护拱上部进行反压回填，然后进行暗洞开挖。图1盖挖法施工示意图

4.2 施工工序

边仰坡开挖支护→坡面排水施工→内侧护拱导向墙施工→30米超前大管棚→19米护拱施工→护拱上部反压回填→暗洞开挖各工序之间采用顺序作业方式，根据施工工艺特点、施工规范要求，根据现场实际情况个别作业面之间采用平行交叉作业，有利于提高施工进度。

4.3 浅埋段暗洞施工

4.3.1开挖

暗洞开挖采用双侧壁导坑法开挖，首先开挖两侧导坑并及时封闭成环，而后开挖中导坑，及时施作仰拱及二衬。开挖过程中加强地表及初期支护的监控量测。

4.3.2支护

a)超前小导管采用φ42无缝钢花管，壁厚3.5mm，间距35cm，循环长度5m，搭接长度不小于1.5m,散浆孔直径φ6mm，间距20cm，梅花形布置，采用水泥浆，注浆压力0.8~1.2Mpa。

b)导坑（含临时隔墙及临时仰拱）初期支护采用I22b工字钢架，间距0.5m，节点采用M22高强螺栓连接；喷C25混凝土28cm厚；洞壁采用φ8mm双层钢筋网片，临时支撑及临时仰拱采用单层钢筋网，网眼20*20cm，搭接不少于一个网格；每部拱架脚设4根树桩锁脚注浆锚管（锚管直径φ50mm，壁厚3.5mm，长6m，两根下斜10°，两根下斜30°，锚管与拱架连接牢固）。

c)、掌子面采用10cm厚C25喷混凝土临时封闭（视围岩稳定情况实施）。

d)、初期支护背后回填注浆采用水泥浆，压力0.6Mpa,注浆孔间距2~3m。

e)、隧道二衬采用60cm厚C25防水钢筋混凝土，钢筋主筋直径25mm，排间距20cm，层间距50cm。

f)、临时支护拆除循环不大于0.5倍洞径，应在仰拱及填充完成后进行。

g)、监控量测按每5m布设一组，开挖后24h内开监测，浇筑二衬混凝土时结束。

5 经验与体会

a)天马山隧道是福建省第一条采用盖挖法施工的公路山岭隧道，从实际施工效果来看，取得了很大的成功，大大缩短了施工工期。

b)山岭隧道洞口段一般采用延长明洞、地表注浆、帷幕注浆等施工方案施工，现在通过盖挖法在天马山隧道洞口浅埋段的成功施工，开启了新的思路。

c)经过设计、施工方案的优化调整，顺利通过了该浅埋段，施工中未发生任何安全质量事故。施工方案的成功充分说明：针对隧道不良地质段的施工，必须对现场情况进行认真分析，根据具体情况采取灵活有效的设计施工措施，才会取得良好的效果和最佳效益。