斜交正作浅埋偏压隧道进洞施工技术

赵春滔

（中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东 日照 276826）

随着中国经济的快速发展，道路交通系统变得越来越复杂，公路隧道也越来越多，周围的复杂环境常使隧道轴线和山体不能垂直通过，同时，由于洞口的地质和地形条件比较复杂，浅埋偏压，围岩风化严重、节理裂隙发育、地表水被严重冲刷，故隧道进洞方法的选择非常关键，文章以宁绩高速公路株岭隧道右线宁国端洞口为例，详细说明对于斜交浅埋偏压隧道进洞方法，为类似工程提供相关经验。

1 工程概况

扬绩高速公路宁国至绩溪段是安徽省高速公路网规划“四纵八横”中“纵一”的联络线，是通往安徽省长江三角洲的又一条快速通道。该公路始于宁国市东宁国家中心，连接宣城至宁宣杭高速公路宁国段，终至绩溪县，连接绩溪至黄山高速公路。

株岭隧道位于安徽省宁国市胡乐镇，隧道全长1 545 m，为左、右分离式隧道，隧道地貌为丘陵斜坡区，从丘陵斜坡中下部穿出，自然坡度45°～55°，坡表植被发育，坡表残坡积厚度约5～6 m，下部基岩为互层状粉砂岩、砂砾岩。灰黄色，强风化厚度约为2～3 m，中风化岩，紫红色、灰色，细粒结构，泥质胶结，节理裂隙较发育。

2 斜交正作洞口概述

根据宁国端洞口地形、地质条件的实际情况，最大限度地保护生态环境，护拱采用斜交正作施工。斜交正作是指成洞面开挖基本平行于洞口等高线，斜交于洞轴线，进洞开挖时利用梯形套拱的虚拟洞壁作用正交工作面开挖进洞的施工方法，斜交正作洞口模型示意图如图1所示。本隧道口围岩完整性差，交叉口结构设计有效地降低了坡面倾斜高度，增加了孔洞表面孔洞的稳定性，扇形套拱的长边用于提高孔强度，钢拱架位于正常截面下方。斜交正作平面投影示意图如图2所示。

图1 斜交正作模型示意图

图2 斜交正作平面投影示意图

3 斜交正作施工方法及步骤

（1） 开挖洞口山体。根据设计图纸施做洞顶截水沟，截水沟施做完成后对洞口进行开挖，根据设计图纸要求，护拱基础地基承载力需大于300 kPa。开挖成型后，对地面进行详细测量以利于钢支撑、导向管加工尺寸精确。

（2） 材料加工。加工护拱钢支撑，钢支撑材料为I18工字钢，榀间距为75 cm，导向管为Φ127 mm钢管。管棚为Φ108 mm热轧无缝钢管，管棚环向间距中至中为50 cm，导向管长度根据现场量测确定，管棚立面图如图3所示。

图3 管棚立面图

（3） 护拱基础施做。护拱基础为C15片石混凝土，由于此护拱为扇形护拱，护拱基础必须自设计其实位置起浇筑至山体，浇筑时需对钢支撑落脚点进行精确定位，根据设计图纸管棚外插角为1～3°，本隧道口外插角按照3°设置，故护拱基础顶面成3°阶梯设置，管棚纵面图如图4所示。

图4 管棚纵面图

（4） 钢支撑架设。钢支撑榀间距允许误差为±5 cm，钢支撑之间连接需牢固。套拱长度2～10.5 m，C25混凝土厚度60 cm，斜交正作护拱过程照片如图5所示。

图5 斜交正作护拱过程照片

（5） 安装护拱模板。

（6） 浇筑护拱。斜交正作成洞面实例如图6所示。

图6 斜交正作成洞面实例

（7） 护拱拆模钻孔。

（8） 安装管棚钢管。管棚位置需准确，偶数孔采用无缝钢管，奇数孔采用注浆花钢管，钻机每钻完一孔便顶进一根长钢管。管棚施工自下而上进行。管棚施工时，先钻设花钢管，注浆凝固后再钻设无孔钢管。水泥浆水灰比1∶1，注浆压力为0.5～1.0 MPa。注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆15 min以上。

（9） 施做偏压挡墙。护拱浇筑完成后，待拆模后即可进行偏压挡墙的施工，如图7所示。

图7 株岭隧道右洞宁国端洞门立面图

（10） 回填5%水泥稳定土。回填水泥稳定土分两部分进行，先回填边墙部位水泥稳定土，回填高度与左侧山体高度一致，如图8所示。

图8 株岭隧道右洞宁国端洞门平面图

（11） 机械开挖正洞。选用破碎锤机械为主开挖主洞，按照设计图纸进行暗洞初期支护作业，开挖方法为CD法。正洞开挖不宜过长，本隧道中隔壁支撑设置10 m后，沉降观测稳定后，根据设计要求，对洞顶剩余部分进行5%水泥稳定土，填土高度≤3 m。

4 施工要点

（1） 斜交偏压浅埋隧道进口段采用长管棚和10.5 m长扇形护拱，同时施做偏压挡墙和及时完成初期支护。扇形护拱主要依靠管棚和钢架形成的棚架体系，扇形护拱的设计是本隧道的关键。（2） 护拱外轮廓大于原设计10 cm以上，已确保不侵入后续初期支护。（3） 护拱基础顶面预埋钢板，套拱钢支撑与预埋钢板满焊。（4） 套拱钢支撑近山体端部必须打设锁脚钢管一处 （2根），钢管选用Φ50 mm，打入岩体深度为3 m。（5） 套拱混凝土浇筑需对称浇筑，确保拱脚与岩面接触密实，浇筑后加强养生。（6） 套拱、偏压挡墙施工结束后，按照设计要求分层回填反压水泥稳定土。

5 结语

（1） 斜交正作洞口的应用，降低了边、仰坡的开挖高度，它更好地解决了复杂地形周围软段倾斜坡度引起的孔洞稳定问题，从而更好地保护了自然洞景观，降低了进洞施工的风险，保证了施工安全。（2） 进洞施工是隧道施工的关键一步，必须要重视对原状山体详细勘察和进洞方案的编制工作。通过隧道的成功实践，证明了对于斜交、偏压、浅埋隧道，洞口边、仰坡开挖高度较高时，使用长管和加长护拱形成扇形护拱进洞的方案是可行的，甚至完全可以达到零开挖进洞，为类似工程提供相关经验。