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隧道浅埋段明挖暗做施工技术
[摘要]隧道地质情况复杂，因隧道洞身浅埋段洞顶有一水塘，设计明挖法施工难度大，施工危险性大，不利于保证施工进度和安全，采取施做套拱形式明洞暗做施工方案。

简要总结明洞段施作套拱，明洞暗做的施工技术。

[关键字]浅埋明挖套拱
1、前言
隧道的开挖方法主要分为明挖、半明挖和暗挖3 类,具体采用何种方法开挖主要从经济、安全、建造技术、外部环境等角度分析。

针对合山隧道洞顶水塘浅埋段复杂的地质条件及外部环境的影响,通过对设计明挖法和现场施工套拱暗挖法两种施工方案进行技术经济比较,得出最佳方案。

2、工程概况
2.1地质及设计情况
***隧道隧址区主要为剥蚀低山丘陵区，地形起伏较大，丘坡表层为粉质黏土，下伏砂岩、砂砾岩，局部夹泥岩、泥质粉砂岩。

地表水主要为季节性溪沟，靠大气降水补给，调绘时水量不大；地下水主要主要靠大气降雨入渗补给，经下渗或侧渗进行排泄。

*****浅埋段为山间谷地，洞身上部为一水塘，勘探时测水深约1~3m，水塘长约50m，宽约156m。

设计资料显示，DK304+270~ DK304+325段水塘丰水汛期的最大蓄水面积约达6400m2 ，蓄水量约计达到22400m3。

洞身主要穿越全强风化层，浅埋段洞顶分布有水塘，围岩易坍塌，地表易发生变形下陷。

设计施工工法采用明挖法。

2.2隧道主要技术标准
*****隧道为单洞双线隧道，设计时速350km/h，隧道净宽13.3m，净高9.86m，最大开挖面积154.61m3，围岩分类以Ⅳ~Ⅴ类为主，地质情况复杂多变。

2.3施工勘探情况
通过现场地质钻机勘探，******段洞顶覆盖层最小厚度2.52m 。

根据现场地质钻探剖面图显示，浅埋段洞顶覆盖地层为淤泥层和砾砂岩层，其中淤泥层层厚1~2m ，砾砂岩层厚约1m 。

隧道边墙拱腰以下为整体性较好的砂岩层，强~弱风化。

洞顶地表有流量不明显的明水流。

此段地质情况较差,成拱能力差,极易坍塌、下陷,暗挖法围岩难以围护。

钻探横断面：
3、施工方案比选 明挖法和暗挖法两种施工方案在浅埋隧道施工中各有优势,为了决定最佳方案,可通过从外部环境、建筑技术、经济、安全、工期方面分析比较两方案的优越性。

3.1明挖法的主要不利因素
3.1.1明洞开挖的目的,主要是避免暗洞施工时出现的坍塌冒顶、边墙失稳等灾害。

由于隧道位于沟谷间凹地,隧道洞顶有一水塘，汇水量大，明挖法施工通过该水塘，进行隧道明挖施工前需将塘内水全部泄清，并且设计没有详细考虑施工时的排水问题,开挖后水的灾害依然存在,特别是雨水季节,排水成为主要问题。

3.1.2根据设计资料，水塘段地质情况复杂，DK304+280~ DK304+305段采用明挖合山隧道水塘浅埋段横断面图
钻
眼深
度5米砂岩
土层
法最大开挖深度达17.3m，明洞开挖,对周边山体的扰动较大,如果处理不当,极易引起边仰坡及山体失稳,发生边仰坡、山体滑坡、坍塌，对施工安全和进度影响较大。

3.1.3从施工现场情况看,该段开挖对周边的环境影响很大，植被大量破坏；为倒运明挖的土石方，需要征用大量耕地修建便道。

3.1.4作业场地狭窄,明洞开挖深度达17.3m，土石方开挖量约计2.4万方，施工难以开展,大量的土石方开挖倒运困难。

3.1.5明洞开挖衬砌需在暗洞开挖至明挖段方可施工，对工期影响较大。

3.2施做套拱明洞暗做（暗挖法）优点
根据现场施工调查资料及工期进度安排情况，通过*****浅埋段水塘时为旱季，水塘枯水期，有利快速泄清水塘内水。

3.2.1隧道暗洞开挖至明洞段前，可以提前施工明挖段洞身套拱，易于施工操作，并有利施工安全和保证施工进度。

3.2.2对周边环境影响较小，减少征地和植被破坏，对原地形地貌破坏较小,对山体的扰动也较小,有利于山体的稳定。

3.2.3套拱完成前,可以按照设计要求先期做好地面截排水沟,减少地表水对套拱施工和隧道暗挖造成的影响。

3.2.4可节约投资约20万元。

通过对两种施工方案的比较，施做套拱明洞暗做（暗挖法）比明挖法具有明显的优势,减少了对山体的扰动及对环境的破坏影响,缩短了工期,减少了投资等,所以确定通过变更手续采用施做套拱明洞暗做（暗挖法）进行浅埋段的施工。

4、施工技术方案及控制措施
4.2.1施工截水天沟及边坡防护
正式施工之前，放干水塘水、清表清淤，划定施工范围，并做好地表水的防排措施，根据现场情况，在开挖线之外不小于5米范围内设置一定数量的平台，每级平台
上设置截水沟，顺边坡流下的雨水可随截水沟排走，防止阴雨天气时雨水对边坡范围内冲刷及隧道主体浸泡，对岩体等基础承载力造成影响。

本段施工尽量选择避开雨季施工。

对施工划定范围内边坡进行锚杆加固，网喷C25砼防护。

采用
Φ22砂浆锚杆，L=4m，间距1.5×1.5m梅花形布置，C25砼网喷10cm厚，钢筋网Φ6网格间距20×20cm。

4.2.2超前预支护
由于进出套拱的过度段处为围岩薄弱段，所以施工套拱前在套拱两端结合套拱钢架采用双层超前小导管并注浆进行预支护。

小导管安设采用钻孔打入法，钻孔孔径比钢管直径大3~5mm。

双层小导管技术参数：Φ50热轧无缝钢管，L=5m，壁厚5mm；环向间距30cm；外插角分别采用40o和5o~10o交错布置；Φ50热轧无缝钢管前端加工成锥形，尾端预留不小于30cm止浆段，钢管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，梅花形布置，水泥浆水灰比为1:1(重量比)或据施工现场确定；注浆压力为0.5~1.0MPa。

4.2.3套拱施工
（1）技术方案
套拱钢架采用I18型钢，纵向间距60cm，采用Φ22钢筋纵向连接，环向间距100cm，套拱拱身现浇100cm厚C25砼。

套拱两端施作宽150cm，厚100cm的大拱脚。

套拱环向长度根据现场实际地形地质及施工情况进行调整，拱脚嵌入岩石深度不小于50cm，确保施工安全。

套拱拱脚与岩面连接采用Φ50锁脚钢管并注浆，钢管长L=5.0m，间距60cm ×50cm（横向×纵向），钢管露头嵌入套拱内50cm，并于钢架焊成一体，确保套拱浇筑后与岩面牢固连接。

套拱以下初期支护参数为：I18型钢钢架，纵向间距60cm，Φ22砂浆锚杆，L=4.0m，间距1.0m（环）×1.0m（纵），Φ8钢筋网，网格间距20×20cm，喷射28cm厚的C30砼支护。

采用复合式衬砌结构，二衬为厚50cm的C35钢筋砼。

套拱的型钢钢架可与暗
洞段初期支护焊接相连为一体。

套拱方案图：
（2）施工工艺
①测量放样
精确测量，放样出线路中线、相关高程等参数。

准确开挖出套拱基础。

②装模
模板采用定型模板组合拼装而成，型钢拱架作为内侧模板支模，内外模版间用对拉螺杆及木楞固定。

模板拼装接缝严密，平整度及尺寸角度符合要求。

③架立钢架
钢架按要求弯制，进行1：1大样试拼装合格后安装钢架。

拱脚落在牢固基础上，并且垂直于隧道中线架设，上下左右偏差及垂直度等误差符合验标要求，钢架尽可能多的与锁脚钢管露头进行焊接。

④浇筑砼
砼浇筑自上而下分层浇筑，约30cm一层，每层砼在前一层初凝前浇筑及振捣，防
止损害先浇筑的砼，
4.2.4三台阶临时仰拱法（设I18型钢临时仰拱）施工
（1）施工工法
该浅埋段采用三台阶临时仰拱法（设I18型钢临时仰拱），拱部人工风镐配合机械开挖（需要爆破开挖处严格控制爆破强度），台阶长度为4～6m，挖掘机翻至下台阶装车运输，开挖循环进尺为0.6m。

开挖过程中，左右两侧掌子面交替错开掘进，错开间距2~3m。

（2）初期支护
初期支护严格按照相关设计要求，紧跟掌子面施作。

为防止上台阶钢架在封闭成环前下沉，根据施工情况在可上台阶及中台阶钢架底部左右各设2根φ50×3.5mm锁脚锚管并注浆，锚管长5m。

（3）纵向托梁
为防止钢架内敛收缩变形过大，导致下沉，故在钢架拱脚处纵向设置I22a型钢作为纵向托梁，纵向托梁与钢架焊接，高度基本与台阶平齐。

4.2.5超前地质预报
为确保浅埋地段施工安全，在加强监控量测（地表沉降、水平净空收敛、拱顶沉降等）及地下水、地表水的发育流向情况同时，加强对地质情况进行追踪勘察，采用长距（TSP）,中、短距(超前水平钻孔、地质围岩描述)等超前地质预报配合的措施，为施工提供准确的监控量测和地质预报信息，及时进行数据信息处理分析，用以指导施工。

4.2.6监控量测
在前期监控量测的基础上，在洞内及地表以5m为一个断面采取加密布点监控。

对监控量测结果绘制成图谱进行数据分析，及时掌握围岩的变化情况。

4.2.6二衬施工
为确保施工安全，浅埋段开挖支护完成后，及时跟进施工该浅埋段二次衬砌。

5、总结
*****浅埋段的施工过程中证实，通过施做套拱明洞暗做（暗挖法）施工技术方案是可行的。

缩短了工期，减少了投资及对周围环境的影响,避免了明挖法带来的工程安全隐患事故；施工中通过监控量测表明,套拱发挥了作用,确保了施工安全,对隧道的美观亦做到了和谐统一。