黄土偏压浅埋隧道护拱暗挖法进洞施工技术

刘建梁

摘 要：为减少对自然环境的破坏，避免对隧道洞口边坡进行大开挖及高边坡的防护，对处于湿陷性黄土地带、偏压、浅埋的隧道洞口采用护拱暗挖法施工，为减少和消除山体偏压对隧道结构的破坏和损坏，最后在护拱上进行反压土的回填，通过对该隧道洞口的设计调整，说明护拱暗挖的经济适用和可操作性，科学的处理了施工难点，确保了边坡的稳定及隧道安全进洞，为今后类似工程提供了一定的参考。

关键词：护拱暗挖；浅埋；偏压

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0156-02

1 工程概况

平天高速公路堡子梁2号隧道全长509m，设计标准为高速公路双向四车道，设计行车速度80km/h，净宽10.25m，净高5m。洞口段地质情况上部为坡积碎石加黄土，下部为强中风化片岩，表层为强风化片理化安山岩，大部分基岩裸露，节理裂隙发育。原设计洞门桩号K157+700，明暗交界桩号157+695，偏压式洞门，明洞长度5m，洞口设计28m长套拱长管棚进洞。洞口在K157+687处有一冲沟，根据实测地面线，该冲沟处K157+685～157+690段长管棚及洞身衬砌拱腰部分外漏，洞口原地貌见图1，故对原设计洞口段方案调整成护拱暗挖法进洞。

2 隧道进洞方案选择

第一种进洞方案：在里程K157+695处设计全环套拱，洞口段以28m长管棚作为超前支护，明洞及洞门段左侧山体通过分级开挖边坡的方案。该进洞方法在K157+685处超前大管棚外漏至洞身衬砌拱腰外，如不通过特殊处理，无法进行管棚的注浆，且管棚段落处于坡积碎石加黄土，管棚钻进及成孔难度大。另外，线路左侧的山体要通过三级边坡的开挖及防护，最大边坡达31m，极易发生边坡滑塌，存在极大的安全隐患，且对原地貌地形破坏严重。

第二种方案为护拱暗挖法进洞。在正常隧道轮廓半径外侧，加设60cm钢筋混凝土护拱，护拱一侧紧贴山体，另一侧坐落于原状土，通过护拱和反压回填土的保护形式下，进行暗洞的开挖施工。有效的避免了对山体放坡开挖，取消了洞口段的长管棚支护，解决了管棚成孔难的问题，护拱可直接利用土模作为支撑进行混凝土浇筑，简单快捷。缺点是进行暗洞开挖后，山体的一侧的偏压会导致护拱底部的沉降及变形较大（如图2所示）。

通过对以上两种进洞方法综合比较，结合现场实际地形及环保要求，最终选择护拱暗挖法进洞。

3 护拱暗挖法施工要点

坚持“零开挖”进洞理念，对洞口段边坡不进行放坡开挖，采取护拱形式施工，调整明暗交界桩号，在20m长护拱保护的形式下进行暗洞施工，洞内衬砌（冲沟前后）采取偏压衬砌结构，对护拱表面采用土方回填，并做骨架进行绿化。

3.1 洞门里程的调整

根据地形及地勘资料，明暗交界桩号由原设计K157 +695调整至K157+705处进洞，线路右侧自洞身拱腰外露处K157+685至K157+705段（20m）在护拱保护的形式下进行暗洞施工，明暗交界外侧K157+705～K157+707设2m长全环套拱。洞口K157+705～K157+710设5m明洞，洞门采用端墙式钢筋混凝土洞门。

3.2 护拱施做方法

首先应施做洞顶截水沟。明洞及洞门施工避开雨季，开挖后尽早施做明洞和截水沟。

护拱应分段施做，分段长度2～3m，护拱应人工开挖，底部人工修整成土模，护拱分段之间预留钢筋，分段混凝土之间钢筋主筋应连接成整体，保证护拱的整体性，护拱根据洞身的预留量预留变形量。洞口段护拱开挖应预留核心土，两侧应掏槽开挖。

护拱采用60cm厚钢筋混凝土结构，钢筋采用B22钢筋网，间距20cm×20cm，护拱两端头做成1.2m宽扩大拱脚，拱脚处设3排锁脚小导管，长度6m，纵向间距60cm，锁脚小导管深入护拱内50cm。

锁脚小导管采用外径42mm、壁厚4mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，管壁四周钻8mm压浆孔。注浆采用水泥浆液：水灰比1：1，注浆压力0.5～1MPa。小导管注浆应做好孔口的封口处理，保证孔内浆液饱满。

右侧长护拱底部以最低点为基准，将底端部调整在一条水平面上，护拱顶面两端做成折线行。

3.3 护拱回填

护拱完成后，对护拱表面采用土石方进行回填，回填应分层夯实，分层厚度不大于50cm，夯实度达90%，并做方格网植草防护。

表层回填三七灰土隔水层严格夯实，与原地层交界处做好锁脚及植草防护。施工时，尤其应加强洞顶排水沟底部夯填土的夯实，以防止运营后由于沟底夯填土不均匀沉降导致的沟身开裂漏水。

3.4 冲沟处理

护拱完成后应进行冲沟铺砌，铺砌应注意顺天然坡度，回填部分应人工做成弧形，便于流水。

对K157+687处冲沟表面采用C20素混凝土进行铺砌，铺砌厚度20cm，长度约25m，宽度3～4m，铺砌应顺自然坡度，以便于雨水自然流过隧道顶部，然后通过集水井排除路基外侧。

3.5 超前支护处理

防护工程未完成前不可开始暗洞开挖。

超前支护，由于采取护拱暗挖施工方法进洞，取消原设计洞口的大管棚，洞顶120°范围内设有护拱的部分不设超前支护，护拱外采用双层超前小导管超前支护。初期支护全断面采用I22b工字钢加固，间距60cm，钢筋网片采用A6钢筋网，间距20cm×20cm（双层），喷C25早强混凝土30cm。

洞身开挖前应进行双层小导管及注浆超前预加固施工。暗洞上台阶每次开挖进尺要求按1榀拱架间距控制。暗洞开挖以三台阶为主要开挖方法。洞口段按25cm预留开挖变形量。

3.6 做好监控量测

洞口段应做好地表监控量测，按照设计及规范要求进行检测并及时整理反馈检测成果。对左侧山体沿线路走向布设两条观测断面，观测山体的位移变化。洞内每5m布设一个监控量测断面，拱顶一个测点，拱腰2个测点，护拱拱脚位置在暗洞内每个断面加设1个测点，主要观测初期支护的收敛及变形。

3.7 基底处理

地基承载力要求不小于250KPa。仰拱基底开挖后，如地基承载力不满足设计要求，采取旋喷桩加固地基的处理措施。

套拱拱脚采用C15混凝土扩大基础，与明洞之间的间隙采用与明洞同标号的混凝土回填，洞口2m套拱完成后及时进行左右两侧C15片石混凝土的回填。

3.8 洞口段二次衬砌加强

K157+685～K157+705段上部为黄土，且为偏压地形，暗洞内衬砌采取黄土偏压衬砌结构（SPVT）。衬砌厚度为50～90cm渐变。

3.9 明洞施做

明洞回填以下边坡采用喷锚防护，回填面以上边坡开挖时采用临时喷锚防护，后期采用锚杆框架植草进行永久防护。

洞口进洞后及时施做明洞，并对明洞进行分层夯实回填，分层厚度不大于50cm，夯实度达90%。

4 结语

护拱暗挖法在平天高速公路堡子梁2号隧道的成功应用中，通过监控量测反馈的数据分析，长护拱拱脚的变形及位移值均较小，满足围岩变形的要求，结合超前支护及偏压衬砌的措施，有效的解决了避免大开挖造成的地表破坏及偏压洞口产生的不良后果，并能够确保安全、快速的进洞，科学的处理了施工难点，护拱暗挖法进洞方法為在黄土地段及环境敏感区施工提供了可靠的经验，并为同类工程提供了另外的思路，具有一定的参考借鉴价值。

参考文献

[1]黄晖，廖树忠，杨永忠.反压护拱在偏压浅埋段隧道施工中的应用[J].广东公路交通，2003，（1）：56-58.

[2]《公路隧道设计规范》JTG D70-2004[S].