大跨浅埋偏压软弱围岩公路隧道进洞工艺

陈成仕

（宁德沈海复线宁连高速公路有限公司，福建 宁德 352100）

1 工程概况

油车岭隧道位于福建省宁德市与福州市交界，是沈海复线宁德漳湾至连江浦口高速公路上的特长隧道之一。隧道左右洞平均长5740m，起讫桩号为左洞ZK28+457～ZK34+211，右洞YK28+439～YK34+165。设计行车速度100km/h，采用分离式双洞布置，单洞三车道。开挖跨度大，开挖跨度16.7m，开挖高度12m；开挖断面面积大，洞口段开挖断面面积达180m2。左洞进口为端墙式洞门，ZK28+457～461为明洞，临时成洞面位于ZK28+461处。左洞进口等高线与洞轴线成20。斜交，洞口段埋深2～9m，上覆层开挖后无法形成"自然拱"，属于典型的浅埋偏压软弱围岩条件。

2 地形地貌、工程地质及水文地质

隧址区属剥蚀高丘陵、低山缓坡地形。地形呈波状起伏，进洞口自然山坡坡度约20～25。。地表植被发育，多为山林地。隧址场区表层为第四系素填土层；第四系残坡积土，下伏燕山早期侵入二长花岗岩、侏罗系南园组晶屑凝灰熔岩及其风化层。进口段为坡积粉质粘土，全、强风化晶屑凝灰熔岩，围岩为Ⅴ级。隧址区地下水主要为基岩裂隙水及构造裂隙水；基岩裂隙水，水量较贫乏。左洞进口左侧为河沟，沟内常年有水流动，水量较大；流向与左洞中线斜交。

3 进洞方案

ZK28+457～461为洞口明洞段，采用明挖法施工；ZK28+461～510为浅埋偏压段，采用零开挖暗洞法施工。首先，对左洞口河沟进行改沟，修筑洞顶截水沟，接至两侧改沟；其次，对ZK28+457～461预留核心土，拉槽开挖临时成洞面边仰坡及套拱基础，边仰坡防护；再次，施作斜交套拱和斜交大管棚，并反压回填；最后，按双侧壁导坑法开挖进洞。

4 施工顺序及施工工艺

4.1 改沟和天沟施工

(1)首先按照设计施工改沟，沿左侧按3×5m 断面修筑，沟坡比 1：0.5，结构采用C15片石混凝土，厚度140cm；右洞右侧的河沟方向与隧道轴线平行，修筑改沟外移也同时进行。

(2)洞口地表地势较平缓，又处于沟谷边，进洞前施作天沟，以截除地表水，以防止地表雨水流向洞口冲刷浅覆盖层和边仰坡。在洞口上方按设计位置顺着天然地形施工天沟，截水沟两端接到两侧改沟，截水沟断面为 40×40cm，沟坡比 1：0.5，结构采用M10浆砌片石，厚度30cm。

4.2 洞口开挖及防护

(1)开挖。对ZK28+457～461明洞段预留核心土开挖；对ZK28+461～471斜切延伸段上半断面开挖至明暗分界线；拉槽开挖套拱基础；临时成洞面仰坡开挖高度在进洞开挖界外0.8m（即套拱厚度），避免大开大挖；仰坡上方至天沟间不清表，保持天然状态,体现"零开挖"理念；预留核心土作为施工平台，同时对临时成洞面和边仰坡具有稳固作用。

(2)边仰坡防护。对临时边仰坡进行喷锚支护，洞身开挖轮廓范围以外采用Φ25mm砂浆锚杆，锚杆长度6m，间距1m，梅花形布置，湿喷C20混凝土、钢筋网组成，喷混凝土厚10cm，分二次喷射，首先初喷4cm，再施作锚杆，然后挂20cm×20cmΦ8mm钢筋网，最后复喷6cm混凝土。

4.3 斜交套供施工

在ZK28+461～471斜切延伸段，短边2m，长边10，厚度80cm，沿进洞开挖轮廓外施工C25钢筋混凝土斜交套拱。首先浇筑C15片石混凝土套拱基础，套拱拱脚深挖至岩层，并将基础扩大，套拱基底承载力大于250kpa；再架立型钢钢架，在导向墙范围内架设；然后安装底模、钢筋、Φ127mm孔口导向管，关内外模板及堵头板，并对支撑予以加固，最后浇注C25混凝土。

4.4 大管棚施工

(1)管棚参数。钢管采用Φ108mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，节长4m、6m。环向间距中至中拱部为30cm，拱部以下为50cm。管棚入土平均长度30m，钢管末端应处在同一断面上。钢管外插角为轴线与衬砌外缘夹角1～3。。钢管施工误差径向不大于15cm。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，隧道纵向同一断面处的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少需错开1m。

(2)钻孔和钢管安装。采用管棚钻机钻孔和推进钢管，采用C25钢筋混凝土套拱作为导向墙，钢管的偶数孔采用无缝钢管，奇数孔采用注浆钢花管。施工顺序为自下而上，先钻设钢花管，注浆凝固后再钻设无缝管。在无孔钢管的钻孔过程中应检查钢花管的注浆质量，当注浆质量达到要求时，再安装无孔钢管，并注浆使管周浆液饱满；当注浆质量达不到要求时，则安装钢花管并进行补充注浆。

(3)注浆。注浆前应进行试验，注水泥浆液，水灰比0.5：1，添加早强剂；注浆压力0.5～1.0MPa，达到终压并继续注浆15min以上；进浆量一般为20～30L/min以下。

(4)施工中，管棚范围内的径向锚杆的布置应根据管棚钢管位置进行局部调整。

4.5 反压回填

反压回填采用C15片石混凝土，在大管棚施作完后，并确保套拱与成洞面连接紧密后进行。与开挖边坡接触面挖成台阶，反压回填高度与拱顶齐平，宽度大于6m；回填面须与周边原始坡面自然过渡，回填面需进行绿化防护。

4.6 明洞段落底

长管棚施作完后，对ZK28+457～461段明洞进行落底，同时做好明洞明挖段下半断面落底的临时排水设施。

4.7 开挖进洞

(1)主洞开挖在反压回填后进行，采用双侧壁导坑法，严格按步骤施工，遵守"短进尺、弱爆破、紧支护、早封闭、勤量测"原则，保证施工质量和安全。

(2)初支参数。拱墙、仰拱工22b钢架支撑，间距0.5m；采用Φ25mm中空锚杆，锚杆长度4m，间距1m，梅花形布置，湿喷C25混凝土、钢筋网组成，喷混凝土厚32cm，分二次喷射，首先初喷5cm，再施作锚杆，然后挂20cm×20cmΦ8mm钢筋网，架设工22b钢架支撑，最后复喷到位。仰拱、二衬C30混凝土，厚度60cm，仰拱回填C15素混凝土。

(3)应按正交开挖支护，洞口斜交段无岩土部分以钢筋混凝土套拱作为虚拟岩壁来布设钢支撑及喷射混凝土初支。

4.8 监控量测

进行了地表下沉、拱顶沉降和周边收敛的监控量测。从量测结果可以知道地表下沉量最大3cm，拱顶下沉最大值为2mm，周边收敛最大值1.1mm，变形基本稳定，施工方案基本合理，超前支护、初期支护及时有效。

结语

在诸如油车岭三车道高速公路隧道左洞进口大跨度浅埋偏压软弱围岩等复杂条件下成洞应结合各种方法，通过采取设置虚拟洞壁、反压回填、大管棚注浆超前支护、双侧壁导坑法开挖等措施，采用"明洞暗进"工法，实现了"零开挖"理念，保证了隧道顺利安全进洞，解决了大跨度浅埋偏压软弱围岩段隧道施工难度大的难题，为类似工程提供参考。

[1]JTGF60-2009，公路隧道施工技术规范.[S].

[2]JTG/TF60-2009，公路隧道施工技术细则[S].

[3]福建省高速公路施工标准化管理指南北京:人民交通出版社,2010.