摘要： 结合广西靖那高速公路第二合同段坡荷隧道出口下穿省道S320施工过程，考虑隧道洞口段围岩较松散破碎，大部分为原先修筑省道时的堆积土，自然成洞条件差等实际地质条件，并综合考虑上方省道车流量较大，通行车辆主要为重载运输车，对隧道施工有极大不利影响等因素。为了提高围岩自身的承载力，确保进洞施工安全，采用地表改道、洞外补强和洞内强支护施工三种方法相结合的措施进行隧道下穿省道施工。研究通过对下穿施工技术进行总结，为隧道下穿省道施工积累了经验，对今后类似条件下施工具有一定借鉴及指导作用。
关键词：隧道；下穿省道；重载交通；施工技术
0 引言
随着我国国民经济和土木施工技术的快速发展，高速铁路和高速公路的路网建设规模也迅速扩大，各种公跨铁、铁跨公、公穿铁或铁穿公的铁路与公路立体交叉形式也逐渐成为一种必然的选择。隧道近距离下穿高速公路是隧道浅埋暗挖施工中的技术难题，因施工措施不当等原因引起路面大量沉降甚至坍塌，造成交通中断的工程事故时有发生， 这将直接导致巨大的经济损失和不良的社会影响。因此， 隧道近距离下穿高速公路， 特别是大跨度浅埋黄土隧道是隧道施工中需要高度重视的问题。
1 工程概况
坡荷隧道地处那坡县坡荷乡，（右线K63+212~K65+490，左线ZK63+224~ZK65+475）全长2278m，是广西靖那高速公路第二合同段最长的隧道，属本标段的控制性工程。进、出口靠近省道S320，交通较为便利。
隧道出口段处于斜坡地段，设计下穿S320省道，并与省道成39°角斜交，坡荷隧道左线洞口离省道公路中心水平距离约45m，右线洞口离省道公路中心水平距离约40m。隧道上方覆盖层厚度为5～7m。省道S320为靖西县与那坡县间唯一主干道，车流量较大，通行车辆主要为重载运输车，应地方交通部门要求，施工过程中必须保证省道S320的正常通行，无法采取明挖法修筑。
图1 坡荷隧道出口下穿省道实体照片
坡荷隧道出口位于深沟谷，地形起伏较大。地层覆盖层为第四系堆积土及省道修建形成的人工弃渣，整个出口段原始堆积体约20m深，为杂色粉质粘土，含页岩和石灰岩的碎石块，结构较松散，下伏为页岩及石灰岩，岩体风化强烈，围岩自稳能力差，隧道整体穿越堆积体，堆积体局部含水丰富。成洞条件差，设计采用Ⅵ级围岩开挖支护结构的施工方式，坡荷隧道出口下穿省道施工情况如图1所示。
2 隧道下穿省道施工方案
考虑到隧道洞口段地质情况，围岩较松散破碎，大部分为原先修筑省道时的堆积土，自然成洞条件差，为了提高围岩自身的承载力，确保进洞施工安全，采用地表改道、洞外补强和洞内强支护施工三种方法相结合的措施。
2.1 地表改道
(1) 主要是指在省道靠山一侧修筑一条临时便道S320改道1，便道宽8～10m，长约70m，面层施工厚度20cm 的C25混凝土，以方便在施工省道S320下方暗洞时，所有省道行走车辆均从便道上通过，这样可以做到疏导省道上交通，大大降低省道上的车辆动荷载对隧道施工的影响。
(2) 由于省道靠山一侧山体条件的影响，S320改道1离原省道距离较近（见坡荷隧道进洞里程与省道关系图），加上原省道与坡荷隧道轴线呈39°角斜交，所以一次性改道不足以完成施工过程中的交通疏导任务，因而在左线施工到桩号ZK65+400和右线施工到桩号K65+435时进行掌子面封闭，后在左线ZK65+400～ZK65+453洞内区段和右线K65+435 ～K65+475洞内区段二衬混凝土施工结束，同时保证混凝土龄期强度的前提下进行地表S320改道2的便道施工，这样顺利地完成了坡荷出口下穿隧道的省道地表交通疏导工作。
图2 坡荷隧道出口进洞里程与地表省道改道位置图
图3 地表改路实况照片
2.2 洞外补强
主要是针对出口端的松散堆积体进行注浆加固，使隧道周边松散体固结成整体，改善洞口松散体的物理性质，增加土体的粘聚力，从而提高围岩自身的承载力，改善隧道成洞条件。
(1) 隧道处在约20m深的松散碎石土中，采用洞外地表注浆加固方案，使松散的碎石胶结和超前支护共同作用，确保隧道安全进洞，洞外地表注浆工程数量如表1所示。
表1 洞外地表注浆表
备注：在S320省道路面范围不布设注浆管，注浆范围宽度为隧道开挖宽度两侧各扩展3m。
(2) 注浆采用φ50钢管，钢管采用梅花形布置，设置间距为0.75m。
拱顶部分钢管长度为距离隧道拱顶0.3~0.5m，两侧边墙的位置要求设置3排注浆管，注浆管长度比仰拱底深0.5m。
(3) 注浆浆液采用1:1的水泥净浆。注浆压力为0.5~1.0MPa。
图4 坡荷隧道地表注浆分布实体照片
2.3 洞内强支护施工
洞内加固则是指通过设置半明半暗、修筑长管棚跨越、洞内初期支护加强和二衬混凝土加厚等方式提高隧道的整体承载力，最终达到结构稳定、安全可靠和整体沉降符合设计规范要求的目的。
(1) 明洞暗做结构：为减小刷破，实现隧道零开挖进洞，出口右洞设置了7m长半明半暗结构形式，将部分明洞在修筑好护拱后进行暗作，从而减少对省道松散边坡的扰动，达到零开挖安全进洞目的，坡荷隧道出口右洞明洞暗做结构如图5所示。
图5 坡荷隧道出口右洞明洞暗做结构图
(2) 管棚施工：采用φ89×8mm大套管超前注浆支护，φ89×8mm管棚采用热轧无缝花钢管，间距40cm，设置在拱部120°范围内，左、右洞设计均为45m长。
管棚施工之初，考虑到管棚太长，为了避免管棚下沉侵入到隧道断面内而使管棚失去作用，决定采用分两次管棚施工方法（即洞口施工25M，洞内再施工20M）。右洞在洞口施工25M后，在着手施工洞内管棚时，发现套拱刚好位于原省道下方，而洞外地表注浆范围未包含省道下部，为了安全起见，决定洞内不再施工管棚，采用双层小导管超前支护取代管棚，坡荷隧道出口管棚施工实况如图6所示。
图6 坡荷隧道出口管棚施工情况
(3) 洞内加固方案中支护的主要设计参数如下：
右线Ⅵ型支护结构设计桩号K65+415 ～K65+475，60长m，根据实际揭露地质情况，Ⅵ型支护结构桩号为K65+397.2～K65+475比原设计加长了17.8m。左线Ⅵ型支护结构设计桩号ZK65+385 ～ZK65+453，68m长，根据实际揭露地质情况，Ⅵ型支护结构桩号为ZK65+364～K65+453比原设计加长了21m。
Ⅵ型支护结构初支主要采用了I25b的工字钢，间距50cm，同时将隧道二衬厚度调整为60cm。
开挖方式：坡荷隧道出口Ⅵ级围岩设计采用CD法开挖。但中隔墙设计没有加设φ50小导管注浆加固，这为CD法开挖存留不稳定因素。
① CD法又称中隔壁法，用于浅埋及比较软弱地层中，在大断面隧道沉降要求控制严格的条件下采用的一种较为复杂的开挖方法。
②考虑到CD法施工的复杂性，同时还考虑到设计图纸中的CD法中隔墙设计没有加设φ50小导管注浆加固。实际在施工时只是在开挖上台阶时采用了部分CD法的开挖方法，下台阶还是采用常规的整体封闭的方法。只是在上台阶开挖时为了减少拱架下沉，钢拱架下增设钢筋混凝土垫块，垫块宽度35cm，高度20cm，并且这种钢筋混凝土垫块可重复使用。围岩量测资料显示在开挖过程中最大沉降量为4~6cm，远小于设计预留沉降量18cm的范围。实践取得了较成功的开挖施工效果，坡荷隧道出口洞内开挖情况(CD法)如图7所示。
图7 坡荷隧道出口洞内开挖情况（上半部位采用CD法）
3 施工中注意事项
1) 原设计中洞口在采用大管棚进行超前支护区段均不另设小导管，在施工过程中出现过三次较大的冒顶现象，后变更为在管棚下增设单层小导管后，施工过程中就没有出现冒顶情况。所以基本可以证实：在软弱松散破碎洞口区段，大管棚和小导管分别起着防止大塌方和小冒顶的不同作用，它们均是软弱松散破碎体洞口安全施工的重要保障。
2) 在现场馆施工技术条件还不成熟的情况下，不可以轻易采用CD法施工，因为CD法开挖尽管有能减少沉降量的优点，但在施工过程中却存在：
① CD法分四部分开挖和支护，整个循环所占用隧道施工距离较长，一般需要40～50m的长度才能完成，对施工进度有很大影响。同时该法的采用也会延长整个断面全部封闭的时间，对施工安全是不利的。
②工序复杂，在一侧开挖后中间横向无支撑，容易给后续部位的开挖带来失稳的严重不安全隐患。
③在施工过程中，因中隔墙最终是要拆除部分，其施工质量往往被忽视，加之在中隔墙的设计没有小导管注浆加固这一内容，一旦控制不好极易出现安全事故。
3) 隧道施工应坚持"短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
4) 软弱松散破碎体洞口开挖方式均应采用机械辅以人工开挖。尽量不要实施爆破作业，特殊情况下也只能采取小药量微振爆破作业。
5) 上半部后侧开挖应紧跟前侧开挖，不得大于8m，两侧追平后及时进行下半部的仰拱封闭施工，并逐榀拆除中隔墙临时拱架。
6) 预留足够的开挖沉降量，设计为18cm，视情况适当放大，但决不可小于设计值。
7) 由于隧道地处省道下方，且在急弯和陡坡段，施工过程中全天候派人进行上方S320省道的交通疏导，加强施工安全控制。
8) 施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，特别是对公路路面的观测，因为洞内施工，对路面影响较大，路面容易出现开裂的现象。通过监控量测，及时掌握地表沉降、洞身位移、收敛数据信息。分析洞身结构的稳定情况，为支护参数的调整、施作二次衬砌提供依据。
4 结语
坡荷隧道出口在原始堆积土及省道修建时形成的人工弃渣的软弱松散破碎地层情况、加之离洞顶5~7m范围就有一条重载省道要正常运行的条件下施工，施工过程中克服了围岩软弱破碎、洞内长期渗水、掌子面出现过上软下硬岩体等复杂条件，按照结构可靠、经济合理，施工方便的原则，顺利通过了省道下部隧道的穿越施工。为隧道下穿省道施工积累了宝贵的经验，对今后类似条件下施工具有一定借鉴及指导价值。
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论文作者:陈跃先
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/1
标签：隧道论文; 省道论文; 围岩论文; 地表论文; 松散论文; 洞内论文; 洞口论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;