关于利用隧道明洞结构形式跨越河谷地段联通两条隧道洞口的探讨

■张世宁

（福州莆炎高速公路有限责任公司，福州 350000）

1 引言

福州市莆炎高速公路的后半段为典型的山岭重丘区，地形复杂，河谷和水系比较发育，主要由连续的长大隧道构成，隧道的进出口一般坐落在陡峭的山崖壁上，中间则是河谷相隔。其中位于A5合同段的山头坪隧道（长3447.5m）与岩山隧道（长2552m）就是典型的代表，两隧洞口河谷相隔，河谷内为季节性河流，雨季水量较大，设计路面高于河谷底部高程26.2m，两隧洞口相距67m，洞口所在山崖陡峭，在中间结构物完成施工之前不具备隧道施工的场地。所以如何选择一种既能满足河谷排水需要又能快速施工的结构类型，是工程顺利展开的关键。隧道洞口的地理位置见图1。

图1 隧道洞口的地理位置图

2 工程简介

2.1 线路走向及设计标准

莆炎高速公路永泰梧桐至尤溪中仙段路线起点位于福州市永泰县梧桐镇潼关村，路线主要经过永泰县梧桐镇、嵩口镇及尤溪县中仙乡、坂面镇，路线终点位于尤溪县坂面镇华口村，全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，路基宽度33.5m，隧道净空14.5×5.0m。主要工程量：隧道2座，计长5999.5m；路基长度0.4125km。

2.2 自然地理及气象

项目位于福建省东南沿海中部，地处内陆山区，属于中亚热带季风性湿润气候区，四季分明。气候较为寒冷，最高气温38℃，最低-5℃，年降水量1480mm。

沿线水系不发育，为闽江流域大樟溪支流，多为山涧河谷小溪，短小急促，其流量受季节性影响较大，暴雨季节流量剧增。两隧之间见有一条小溪，宽度5～10m，水深0.1～0.2m，流量50L/s，隧址区内呈北南流向，该溪与粗溪汇合后，汇入永泰大樟溪。

3 结构形式分析

通常在跨越河谷地带联通两隧的情况下，我们选定的结构形式为桥梁、路基和涵洞。影响到我们选择的因素包括：现场地形条件、河谷的流水量以及成本造价等。在这里我们就以山头坪隧道和岩山隧道之间的河谷为例来探讨一下结构形式的选定。

3.1 桥梁

桥梁无疑是跨河谷最常见的结构形式，它能很好的满足河谷排水的需要。但是桥梁的施工周期长，无法满足现场快速施工的要求；再就是隧道的施工需要洞口较大的可利用空间进行门禁及风机等设施的安装，桥梁施工完成后，桥面很难留作隧道施工的场地。

3.2 路基

路基是诸多施工方式中施工周期最短的一种，它能迅速的为隧道施工提供足够的施工场地，但是单纯的路基不能满足河谷的排水要求。

3.3 涵洞

涵洞是一种非常灵活的结构形式，可以沿着水流方向依地形施作，也可以分段施工配合其他工程开展。由于此山谷中的水系为季节性河流，雨季时水量丰富，一般结构涵洞的过水能力偏小是一个重要的制约因素。

3.4 结构形式的选择

此项工程中隧道作为控制性节点工程，跨河谷的结构物要尽可能压缩工期，为隧道的施工提供足够的施工时间和场地。结合以上各种结构形式的特点，我们选择了涵洞结合路基的形式。在涵洞结构形式的选择上，结合隧道标施工的特点，项目采用了与隧道明洞相同的结构形式。

采用隧道明洞结构施工的优点显而易见：①高速公路三车道隧道108.6m3的净空足够满足季节性河流的过水需求，拱形的结构受力也能符合路基的承载力要求；②对于全部是隧道工程的标段，明洞施工队伍和施工工艺更加成熟，施工准备周期可以大大缩减；③洞身施工采用隧道的二衬台车施工，消除了一般涵洞施工时脚手架及模板安装时产生的安全隐患；④二衬台车循环利用，大大降低了施工成本。

在选定了合适的结构跨越河谷后，在现场施工过程中，我们对其中的一些施工工艺和方法进行了优化，在保证施工质量的前提下进一步的缩短了施工周期，为隧道施工提供了工期保障。水洞形式见图2、图3。

4 施工工艺和方法优化

4.1 改河施工

充分利用时间优势，抢在枯水期施工。在建设红线外的河谷中顺路线方向筑坝，沿水洞方向小里程侧开挖沟渠对河水进行引排。在沟渠结构的选择上，首先想到的是开挖明渠，方便快捷又节省成本，但是随着山头坪隧道出口端洞口工程的施工，不可避免的会有土石滑落从而堵塞沟渠，因此我们选择了封闭式结构。在诸多封闭式结构中选择了容易施工且闭水能力较强的预制钢筋砼管涵。施工现场如下图4所示。

图2 水洞平面、立面图

图3 水洞结构断面图

图4 水洞改河现场施工图

4.2 基础的开挖与回填

结构基础开挖时，采用机械和人工配合方式尽量的控制超挖。结构基础回填时，由于隧道明洞结构仰拱为拱形结构，两侧拱脚基础承载能力的保证是一个保证结构物稳定的控制要点。为了保证工程的质量和加快施工进度，我们选择了采用片石混凝土对基础进行回填。

4.3 洞口铺砌施工

首先按设计要求施工进口的铺砌，一方面能够截断上游的渗水，为后续施工提供无水环境；另一方面，15.5m×24.5m的混凝土平台能够做为理想的施工准备平台；再者，二衬台车可以提前进场拼装，无缝连接施工。

4.4 台背回填

由于河谷地势狭窄，水洞施工完毕后台背距原地表距离很小，很难达到机械碾压的条件，于是台背从基底往上1.8m的范围内，我们采用回填片石混凝土的方式，既确保了施工质量又加快了施工进度。

5 结束语

目前此水洞已经施工完毕，施工时间控制在了3个月内，圆满地完成了为隧道施工提供施工场地的任务。随着当今基础设施建设的发展趋势，高速公路不断地深入到交通不便的山岭地区，类似莆炎高速这种跨越山谷联通隧道的情况在不断增加。在处理这种地形条件的结构问题时，隧道明洞结构作为一种可行的结构形式，值得相似的工程借鉴。