中交隧道局第五工程有限公司 天津 30017
摘要：结合安民隧道DK125+467-DK125+500浅埋冒顶段采用护拱和洞内暗挖的盖挖法施工，阐述浅埋隧道使用护拱和洞内暗挖的盖挖法施工技术对缩短工期、降低造价、施工安全等方面的优点，为今后类似工程施工提供参考。
关键词：隧道；浅埋冒顶段；盖挖法
1 工程概况
衢宁铁路安民隧道起讫里程DK111+696.26-DK125+605.5，全长13909.24m，为全线控制性工程。DK111+696.26到DK125+216为单线单洞；DK125+216到DK125+605.5为双线单洞。隧道出露的地层岩性主要为粉质黏土、碎石土层、侏罗纪上统西山头组及大爽组，局部下元古界八都群。DK125+467-DK125+500位于浅埋冒顶地段设计围岩类别为V级。
2 浅埋及冒顶段施工方案比选
方案一：采用暗挖法施工
采用水泥土反压回填对地表进行处理后，洞身采用Φ89mm大管棚作为超前支护，形成刚性支护后采取暗挖法通过。
优点：施工方法较常规，类似经验丰富。
缺点：采用超前大管棚洞身扩挖管棚工作室耗时较长。隧道开挖必须停止进行工序转换，造成窝工，影响工期。
方案二：采用明挖法施工
先开挖至设计位置，然后进行隧道主体施工。于明洞施工类似。
优点：无须对浅埋冒顶段落地段进行处理，不影响洞内作业，可以保障工期。
缺点：放坡开挖量大且时间长，对周边山体扰动大，破坏了周边山体的稳定，用地数量增加，同时导致明洞二衬外模及边仰坡防护工程费用增加，费用高。
方案三：采用盖挖法施工
在地表增设护拱后采用洞内暗挖的盖挖法。
优点：不影响隧道正常掘进，确保工期。主动在地表进行加固以改良隧道上覆层，有效保障隧道施工安全。与水泥土反压回填后采用洞内管棚超前支护暗挖施工方法相比，不需要施工洞身大管棚，避免管棚施工对施工进度的影响；与明挖法相比，无需大范围开挖，用地数量减少，边仰坡防护工程数量很少，且无需配置二衬明洞施工外模，大大减少了费用支出。
经过方案的对比分析，盖挖法施工在缩短工期，降低造价，提高施工安全等方面均有较大优势，结合安民隧道施工实际，决定安民隧道DK125+467-DK125+500段施工采用地表增设护拱、洞内暗挖的盖挖法施工方法。
3 护拱施工方案
3.1护拱砼厚1m，拱脚宽1.5m，采用C35钢筋混凝土，钢筋保护层厚度为5cm，拱脚应埋入W3地层不少于0.5m（承载力不能低于500kpa)，采用Ф25mm锁脚中空锚杆锚固，每延米4根，长度5m。
3.2为保证护拱两端与暗洞交界处围岩稳定，DK125+467和DK125+500处各设一环Ф50mm超前小导管。小导管环向间距40cm，长度为5m，小导管尾部伸入护拱混凝土长度不小于40cm。
3.3 采用碎石土分层回填至拱顶以上2m，顶部设50cm厚黏土隔水层，表层覆盖腐殖土恢复至原地貌。
3.4隧道DK125+485右侧有水沟通过，在隧道拱顶50cm处设1.2m（深）× 3m（宽）×0.3m（厚）水沟进行改移，改移后与上下游水沟顺接，水沟两侧1.5m范围内采用浆砌块石进行铺砌。
典型断面图如下：
4 盖挖法施工工艺
主要施工顺序为：
4.1施工准备
施工前针对施工班组以及相关作业人员进行技术交底及安全培训，确保所有作业人员均已熟悉施工内容及安全注意事项。
严格检查风钻、湿喷机、挖掘机、出砟车、地泵、注浆设备等机具，确保所有机具均已报验并贴好标识牌，运转性能良好。
4.2测量放样
开挖前采用测量仪器将开挖边线及开挖深度准确放样，并标示清晰。
4.3开挖
排除浅埋冒顶段落周边危岩落石等安全隐患后进行清表，将既有水沟迁改至浅埋段施工里程范围以外，然后再进行临时边仰坡开挖。
根据现场地形情况，采用挖掘机对临时边仰坡进行放坡开挖，由上而下分层进行，并通过出砟车将渣土运至弃砟场。临时边坡开挖的最大高度为5m，最小为4m，坡率按实际情况选取，尽量保证在1：0.5～1：0.3之间，临时边仰坡采用锚网喷进行防护。锚杆长度3m，间距2×2m，呈梅花形布置；Ф6钢筋网满铺，网格尺寸25×25cm，搭接不少于1个网格；C25喷射混凝土，厚度10cm。
边仰坡防护施作完成以后再进行隧道拱部开挖，采用挖掘机开挖，两侧拉槽开挖至护拱外侧基础位置，预留25cm沉降变形量。
依据现场实际地质情况开挖及对应处理措施如下：
（1）沿隧道外轮廓线开挖至基岩后，停止开挖，施作C25素混凝土垫层。
（2）沿隧道外轮廓线开挖到隧道两侧最大跨仍为黏土时，停止开挖，施作地基处理加固桩和C25钢筋混凝土扩大基础。
（3）沿隧道外轮廓线开挖到隧道两侧最大跨遇到石芽出露（及土夹石)时，停止开挖，施作C25钢筋混凝土扩大基础。
4.4修筑土模
首先采用全站仪放出土模外轮廓线（轮廓线以初支外净空放大25cm），采用挖掘机修筑土模，再由人工修筑至准确位置，并进行人工夯实。
4.5施作超前小导管
为保证护拱两端与暗洞交界处围岩稳定，DK125+467和DK125+500处各预留一环Ф50mm超前小导管，长度为5m，环向间距0.4m，小导管尾部伸入护拱混凝土内部的长度不小于40cm。
4.6钢筋绑扎
护拱基础施工完成后进行钢筋绑扎，底部钢筋铺设距土模应有5cm保护层厚度，具体环纵向钢筋布置按下图所示。
施工中相邻连接位置须相互错开，同一区段内钢筋接头面积不超过50%，且连接位置避开隧底及拱顶等受力较大处。
4.7外模安装
护拱外模采用5cm厚木板，利用环向钢筋固定外模，采用背模方式进行外模拼装，并利用拉筋进行加固，防止跑模。
模板与钢筋之间预留5cm砼保护层厚度，环向施工缝采取中埋式止水带进行防水处理。
4.8浇筑混凝土
采用C35混凝土进行浇筑，人工振捣，确保混凝土振捣密实。每循环纵向按12m控制。
4.9拆模养护
混凝土带模养护期间采用喷淋洒水进行养护，拆模后采用土工布覆盖洒水养护。
4.10回填
护拱砼达到设计强度后，对其进行回填，采用碎石土回填，回填必须对称分层夯实填筑，回填深度为隧道拱顶上方2m，两侧坡度为1：1。顶部设50cm厚粘土隔水层，表层覆盖腐殖土。然后在顶部按照设计要求施工C35钢筋混凝土排水沟。布设监控量测点进行地表沉降观测，纵向毎5m布置一个断面，每断面观测点横向间距5m，监测时间段为自开挖至该段二衬施工完。
采用人工及机械进行夯实。第一层人工夯实，避免破坏护拱混凝土，虚铺土厚度0.3m。第二层仍采用人工夯实，虚铺土厚度0.3m。第三层及以后均采用蛙式打夯机机械夯实回填至拱顶以上2m。
5 隧道洞内施工
DK125+467-DK125+500段开挖工法采用三台阶法，初期支护采用I18型钢钢拱架，喷射砼厚27cm，二衬采用钢筋砼结构，厚0.5m。施工中严格遵循“短进尺、强支护、严注浆、勤量测、快封闭”的原则。
6 质量控制要点
（1)超前支护不到位，明暗交界处易造成暗洞坍塌。
（2)边坡防护不及时易造成明挖边坡失稳。
（3）拱顶回填质量或排水处理不到位易造成二衬渗漏水。拱顶回填时必须施工防水层。拱顶回填对称回填，松铺厚度不大于30cm，人工配合小型机具夯实。
（4）护拱基础承载力不足或不均匀易导致护拱沉降开裂，须加固提高地基承载力。为避免不均匀沉降引起护拱变形开裂，须施工扩大基础拖梁使护拱连成一体。
7 监控量测
7.1地表沉降观测
监测数据显示该段落沉降量较小，最大沉降为DK125+487处，累计沉降量为3.6cm。
8 结语
实践证明，护拱盖挖法施工隧道浅埋冒顶段，与以前的常规方法相比具有以下优点：
（1）不影响隧道正常掘进施工，提前进行洞顶处理，确保施工工期；
（2）通过在洞顶施作护拱进行主动加固处理，改善了隧道拱顶地质条件，保证了施工安全。
参考文献：
[1]《铁路隧道监控量测技术规程》（Q/CR9218-2015）［S］.北京.中国铁道出版社，2015年
[2]高军.《铁路隧道工程施工技术》［M］.北京.中国铁道出版社，2014年
[3]王梦恕等.《中国隧道及地下工程修建技术》［M］.北京.人民交通出版社，2010年
论文作者:孙兴亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/7
标签：隧道论文; 拱顶论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 夯实论文; 导管论文; 工期论文; 《基层建设》2017年第13期论文;