拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法在浅埋、超浅埋公路隧道施工中的应用

蒋进波

摘要：浅埋、超浅埋隧道施工方法主要有明挖（盖挖）法和暗挖法两大类，针对隧道埋深浅不能有效形成承载拱，施工不当容易引起坍塌或地面下沉等安全事故的技术难题，结合广西靖西至那坡高速公路那圩隧道工程实例，介绍拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板处理浅埋、超浅埋隧道施工工法的概念、施做方法及适用条件。实践证明采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法对隧道拱顶浅埋软弱土层进行处治是行之有效的。该方法可为其他类似隧道的施工提供借鉴和参考。

关键词：公路隧道；拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法；浅埋；那圩隧道

0 引言

受地形和线路标高的限制，浅埋、超浅埋隧道在山区高速公路建设过程中较为常见。浅埋、超浅埋隧道常因覆盖层较薄，围岩条件差等，很难形成承载拱，施工过程中极易发生地表沉降开裂、塌方冒顶、初期支护开裂变形、二衬开裂、渗水等病害，施工难度大。综合考虑隧道所处的位置、穿越的围岩类型、地质和水文等因素后选择适宜的施工方法对保证浅埋、超浅埋隧道施工质量、安全与进度极为重要，目前常用施工方法是明挖法和暗挖法[1～4]。靖西至那坡高速公路那圩隧道位于广西与云南交界处，广西和云南各建一段，因云南段富宁至龙留高速公路先于广西段设计，先确定了两省高速公路的连接位置，致使靖西至那坡高速公路在设计时不得不抬高标高与云南段对接，最终导致那圩隧道右线约有350m长段落不得不穿越超浅埋、浅埋段，因该隧道围岩、地质、水文等较特殊，不具备明挖的条件，先按照传统的暗挖法施工，但无法通过该不利地质段，后采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法施工才得以顺利通过该段，实践证明，用该法处理类似那圩隧道的超浅埋、浅埋隧道是行之有效的。本文以那圩隧道为实例，对该工法的适用条件，施做方法等进行介绍，为其他高速公路施工过程中遇到类似隧道时提供借鉴。

1 拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖挖法简述

拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法，即先将隧道拱部覆盖层挖除至拱顶往上约1m，开挖宽度为隧道开挖宽度左右边缘各往外1.5-2m，两侧开挖面按不小于1：0.5坡比放坡，并对两侧的坑壁进行防护，然后再在开挖出的坑槽里浇筑一定厚度的钢筋混凝土盖板，最后在钢筋混凝土盖板的支护作用下按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针进行洞内掘进[5-6]。

2 工程实例

2.1 工程概括

广西靖西至那坡高速公路那圩隧道位于广西与云南交界处，是一座双向四车道分离式隧道，净空2-10.75×5m（宽×高），设计时速100km/h。那圩隧道左线起讫桩号为ZK84+680～ZK85+760，全长为1080m，其中广西段长671m，云南段长409m；右线起讫桩号为K84+690～K85+742，全长为1052m，广西段长652m，云南段长400m。隧址区海拔相对较高，常年雨水较多，夏季和秋季前期大暴雨频繁。因云南段富宁至龙留高速公路先于广西段设计，先确定了两省高速公路的连接位置，致使靖西至那坡高速公路在设计时不得不台高标高与云南段对接，最终导致那圩隧道右线约有350m长拱顶覆盖层仅有8～22m，属超浅埋、浅埋型[6-8]；围岩以红褐色黏土为主，遇水呈饱和状，稳定性非常差，部分段落还夹杂有孤石；且该段正好穿越一四周高、中间低的漏斗状凹槽地，雨水又不能及时排走，最大积水深度能达2m，施工难度非常大。那圩隧道右线地质纵断面图如图1。

2.2 原设计施工方法

那圩隧道右线K84+825～K84+890段原设计采用暗挖法，衬砌型式为Ⅴb型。如图3。在按Ⅴb衬砌形式施工K84+810-831段时，因覆盖层较薄（该段平均厚约8m），围岩条件差，岩溶发育，且受连续强降雨作用，开挖过程中多次出现较大塌方冒顶；初期支护施做完后，监测沉降速率非常快，累计沉降量大，致使较长段落初期支护开裂侵限后换拱，施工进度慢、风险大，且需增加较大投资。

2.3 方案比选

为保证K84+831往大里程方向施工的进度、安全与质量，针对如何穿越那圩隧道右线K84+831～K84+890段超浅埋段，提出了明挖法、地表劈裂注浆固结法和拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法3种方案进行研究、论证和比选。

1）明挖法：将拱部覆盖层全部挖除，两侧按一定坡比放坡，然后将暗洞变为明洞施做，最后在明洞拱顶回填土至原地面。

2）地表劈裂注浆固结法：先对地表采用高压劈裂注浆进行固結加固隧道拱顶覆盖层土体，然后洞内再采用三台阶预留核心土法按原设计进行施工。

3）拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法：为减小软弱土层浅埋隧道拱部荷载，采用先将拱部红黏土覆盖层挖除至拱顶往上1m，开挖宽度为隧道开挖宽度左右边缘各往外1.5-2m，四周按不小于1：0.5坡比放坡，并对线路两侧坑壁根据实际情况采用锚喷适当防护，然后再浇筑1m厚的钢筋混凝土盖板，并在盖板范围四周按一定间距打入4.5m长的φ22砂浆锚杆（锚杆打入3.5m，外露1m与盖板内钢筋焊接或绑扎牢固），待拱部钢筋混凝土盖板达到一定强度后再按照十八字方针进行洞内施工。表1是三种处理方案优缺点对比情况。

根据以上3种施工方法的优缺点，结合施工安全风险、工期和造价等方面综合比较和充分论证后，选择拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法对浅埋、超浅埋段进行处理。

2.4 拱顶半揭盖加钢筋混凝土盖板法施工要点及处理效果

那圩隧道右线K84+831-890段采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法处治浅埋软弱土层，共分三段施工：第一段K84+825-845，第二段K84+845-865，第三段K84+865-890，每段之间纵向钢筋均焊接牢固，并适当凿出旧混凝土端头面使得新旧混凝土能很多结合在一起，三段钢筋混凝土板形成一个完成稳定整体。在洞顶盖板的支护下，洞内按照十八字方针进行施工。

采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法对浅埋、超浅埋隧道进行处理时，应注意以下几点：

1）针对浅埋、超浅埋隧道段较长的隧道，一次揭盖的距离不能太长，一般以为15-25m为宜，并及时浇筑钢筋混凝土盖板，以免坑槽积水坍塌；

2）拱顶揭蓋基坑开挖完成后，须根据实际开挖面的稳定情况进行必要的防护，确保施工安全；

3）紧邻节段施工时，需将上一阶段的混凝土端头凿出，后一节段的钢筋与上一节段凿出露的钢筋焊接或搭接牢固，使前后段盖板形成整体受力。

采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法施工可避免发生大的塌方，保证洞内施工安全；因揭盖后拱顶荷载减小，洞内施做的初期支护沉降量明显减小，那圩隧道右线K84+831-890段最大沉降量只有不到17cm，较之采用该法前的累积沉降40～65cm下降明显。现右线K84+865-890段洞内二衬已全部施做完成，洞顶凹坑也已全部回填至原地面，经过一个雨季，经观测该段洞内二衬和仰拱均非常稳定，没有出现下沉开裂现象。

3 结语

拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法的对隧道拱顶浅埋软弱土层进行处治在那圩隧道右线浅埋、超浅埋段的应用取得了良好效果，该方法能有效避免在开挖支护过程中拱部塌方风险，又有效避免雨季时洞顶积水对洞内施工的影响，确保了质量、安全与进度。实践证明采用拱顶覆盖层半揭盖加钢筋混凝土盖板法对隧道拱顶浅埋软弱土层进行处治是行之有效的，该方法可为其它隧道类似问题处治提供参考。

参考文献：

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