公路隧道浅埋偏压明洞施工技术

李 平

中建三局第三建设工程有限责任公司 湖北 武汉 430074

1 工程概况

云南华丽高速公路东马场2号隧道为分离式隧道。采用双向4车道高速标准建造，设计时速为80 km。隧道左线ZK76＋055～ZK76＋075段长20 m区间属浅埋偏压式明洞。该段隧道围岩分级为Ⅴ级，围岩岩性为灰岩、白云质灰岩，多呈全风化角砾土状，原岩结构比较无序，大致呈松散结构，围岩易塌。

2 结构设计

本项目隧道左线进口端洞门形式为端墙式洞门（图1），在隧道进口ZK76＋055～ZK76＋075段采用浅埋偏压式（SFmb型）明洞衬砌。

图1 浅埋偏压式（SFmb型）明洞衬砌结构断面示意

左线进口端边仰坡采用长3 m、φ22 mm的砂浆锚杆，并按照1 m×1 m的间距呈梅花形布置；φ8 mm钢筋网采用25 cm×25 cm的网格间距；C20喷射混凝土厚度为10 cm。按照规范要求，明洞段的衬砌采用C30钢筋混凝土结构，明洞外沿采用“两布一板”的方法铺设防水板加土工布，径向呈“土工布-防水板-土工布”的结构布置；偏压挡墙要求地基的基础承载力大于等于250 kPa并采用C20混凝土浇筑；明洞回填下部采用M7.5浆砌片石，上部采用夯填碎石土，顶部采用黏土隔水层和种植土覆盖。偏压明洞拱顶中心的填土高度不得大于3 m，回填土要分层、对称夯填密实且其压实度不得小于90%[1-2]。

3 浅埋偏压隧道施工技术

3.1 浅埋偏压处理措施

对于浅埋偏压隧道洞外常见的处理措施有削坡排水法、减载反压法、地表注浆法和支挡加固法4种。削坡排水法通过挖除偏压侧边坡土体结合排水措施以减轻其侧滑力，较为适合土质围岩；减载反压法通过边坡减载和明洞反压回填共同抵抗山体侧滑，山体偏压程度不大时首推使用；地表注浆法用于极为破碎的失稳围岩，施工便捷，但是注浆量的预估与控制较难，处置效果有限；支挡加固法可根据坡体选择预应力锚索、抗滑桩及抗滑挡墙等进行支挡整治，但预应力锚索和抗滑桩相对造价较高。

本工程综合考虑洞口的石质围岩情况及偏压强度，经经济效益对比分析，采用C20混凝土抗滑挡墙进行支挡加固，其工程造价最为经济，且能有效阻止边坡下滑、减小明洞受到的偏压力，使结构更为稳定。

3.2 工艺流程

截水天沟→土石方开挖→边仰坡防护→仰拱及填充→偏压挡墙→明洞衬砌→洞门→明洞回填

3.3 施工内容

3.3.1 截水天沟施工

施作前测量人员进行放样，确定水沟中心线位置时应保证其距边仰坡开挖线大于5 m，清表时应保留边仰坡开挖线与水沟间的原植被。

截水天沟采用M7.5浆砌片石砌筑，断面尺寸为60 cm× 60 cm，壁厚30 cm，沟底纵坡不得小于0.3%。截水天沟采用坐浆法砌筑，保证砌块的大面朝下。砌筑砂浆应随拌随用，严禁使用已经初凝的砂浆。砌筑时必须把砌缝的宽度控制在2 cm以内，上、下竖缝的错开宽度不得小于10 cm。沉降缝用泡沫板填充，每隔8～10 m设置1道，截水天沟的强度达到设计要求后用沥青麻絮置换沉降缝内的泡沫板，为保证沉降缝不发生水损害，沥青麻絮必须填塞密实。砌体施工完毕后采用湿草帘覆盖洒水养护7～14 d。

3.3.2 土石方开挖

仰坡开挖前应先完成地表排水系统安装，开挖时采用分层开挖、由外向里、从上而下、边开挖边支护的方案。洞口边仰坡开挖必须本着“平顺直”的外观原则进行放线和边线开挖，尽量避免超挖、欠挖，表土的清除用人工配合挖机自上而下分层进行。边仰坡土石方爆破经过设计后决定采用浅孔台阶爆破开挖法，并结合现场地形条件合理地选择爆破最小抵抗线方向。边仰坡开挖结束后应及时进行支挡防护。

3.3.3 边仰坡防护

开挖完成先初喷1层厚4 cm的C20混凝土，按间距1 m× 1 m梅花形布置φ22 mm×3 m的砂浆锚杆，锚杆施工完毕之后将间距为25 cm×25 cm的φ8 mm钢筋网与锚杆头焊接牢固，最后复喷C20混凝土封闭，喷混凝土总厚度为10 cm。遇局部凹陷处应先用C20片石混凝土充填再挂网喷混凝土，使坡面大致平顺，不积水。

3.3.4 仰拱及填充施工

施工之前先清除隧底的虚渣、浮土，再使用高压风把隧底吹冲干净。超挖部分禁止用原土回填，必须用同级混凝土进行回填。仰拱混凝土浇筑时应该利用自制钢栈桥采用曲模技术整体浇筑并一次成型，不得分幅施工，填充混凝土必须在仰拱混凝土终凝后再进行浇筑。

3.3.5 偏压挡墙施工

抗压挡墙是本工程的重点控制性工序部分，直接关系到偏压明洞的安全稳定性，施工过程中必须高度重视。

挡墙采用C20混凝土，基础高度为155 cm，墙身高度为970 cm，挡墙顶宽为60 cm。施工时采用二次立模的方法并参照基础宽度和墙身高度搭设双排脚手架，脚手架以及模板应采用钢管以及拉杆进行固定。挡墙混凝土在搅拌站预先生产后由罐车运至现场，为避免混凝土发生离析，采用的泵车应进行分层浇筑且单层层高不得大于2 m。施工中在纵向每隔2 m及时预埋DN100 mm的PVC-U泄水管。当偏压挡墙强度达到设计强度的75%时即可拆除挡墙模板，并及时覆盖草袋进行洒水养生，养护的时间不得少于7 d。

3.3.6 明洞衬砌

明洞衬砌采用全断面液压台车整体模筑钢筋混凝土进行施工，为保证衬砌具有足够的强度，施工中宜采用C30防水钢筋混凝土；环向主筋、纵向钢筋和连接钢筋分别采用φ22 mm、φ16 mm和φ8 mm钢筋。二次衬砌的拆模工作必须等拱圈混凝土强度达到设计强度的70%以后才能进行，拆除模板之后应及时用砂浆找平拱圈的背部并铺设土工织物和防水板，为保证土工织物和防水板粘贴紧密并正常发挥其作用，要注意错缝搭接，搭接长度按照规范要求不得小于10 cm，此外土工布和防水板还应该向隧道内拱背延伸一定长度，一般不得小于50 cm。

3.3.7 洞门施工

洞门采用泵送C20混凝土进行浇筑，混凝土预先在搅拌站生产，之后由罐车运输至施工场地，泵送入模后使用插入式捣固器进行振捣。每次浇筑层高为2 m，模板缝应“横平竖直”。洞门上方预留铭牌的规格为7 m×1 m，刻字材料采用黑色大理石贴面，铭牌字体采用“行楷描金”（字体大小为80 cm×80 cm）。

3.3.8 明洞回填

明洞外部防水层施工完毕且混凝土强度达到设计强度之后方能进行明洞的回填操作。回填侧墙时应严格按照明洞两侧对称施工的方法进行回填，并采用与墙身同等级的混凝土进行浇筑[3-4]。

拱上回填采用粒径不超过10 cm的碎石土进行人工夯填，分层夯填时单层厚度不得大于30 cm，碎石土压实度不得小于90%，此外还应该控制回填土面高差在50 cm以内。当回填碎石土高度与拱顶平齐之后继续人工夯填至拱顶上方1 m的位置，再使用机械回填至设计高度。

拱下回填使用的材料为M7.5浆砌片石，施工方法是挤浆法，施工时需要分层、分段进行。为了控制施工质量，应该合理选取分段的位置，一般让其与沉降缝或伸缩缝重合。明洞下部施作完毕后应及时进行覆盖洒水养生。

3.3.9 监控量测

监控量测是隧道新奥法施工的重要环节，通过对地表观测点沉降量及沉降速率的观察（图2），可判断分析隧道洞口围岩的稳定性，保证施工安全。

地表下沉监测采用高精度DS05（带测微器）水准仪，精度为0.1 mm，测点设于边坡坡形坡度变化及埋深相差悬殊处。在隧道开挖前开始，到明洞衬砌施工完毕且下沉基本停止时为止，量测频率为每测点不少于27次。本隧道工程在施工过程中遵循“短进尺、弱爆破、勤量测、及时支护”的新奥法施工原则，施工防护措施到位，地表下沉速率基本稳定[5-6]。

图2 东马场2号隧道左线地表沉降曲线及速率示意

4 结语

通过云南华丽高速公路东马场2号隧道的工程实例，对浅埋偏压明洞施工技术进行了深入研究。在保证工程安全质量的前提条件下，合理组织施工顺序、完善工程管理体系能明显提高项目团队的施工效率，节约工期及施工成本，可为今后同类型项目施工提供经验借鉴。