高速公路隧道单向施工贯通技术的运用研究

高速公路隧道单向施工贯通技术的运用研究

廖凯龙

云南省公路工程监理咨询有限公司   云南省昆明市 650000

摘要：在高速公路隧道工程施工过程中，由于隧道里程较长，通常会使用双向掘进技术进行贯通，但是由于施工环境、征地拆迁等原因部分隧道进出口很难同时进行施工，如果采用双向掘进技术进行贯通反而会增加成本，延长工期，甚至诱发安全事故发生。所以，此时对于短、中长、长隧道而言，采用单向掘进技术贯通反而可以缩短掘进时间、提高施工效率、降低施工成本并能够保证施工安全。本文针对高速公路隧道工程施工，论述了单向施工贯通技术的运用研究，同时结合云南省孟连至勐海高速公路多依树隧道施工中使用单向施工贯通技术的具体应用方法进行了阐述，希望能为后续再建隧道的相关人员提供参考。

关键词：高速公路；隧道；施工贯通

随着高速公路隧道建设经验的不断积累，以及交通部实施“绿色公路”建设理念的执行，隧道施工贯通方法仅仅使用双向掘进贯通技术施工已经不能满足新形势的需要。鉴于此，结合工程实践讨论一种较新颖的隧道出洞方法—隧道单向施工贯通技术，该方法为隧道贯通提供了另外一种思路。在实践实施后被认为可以广泛应用于高速公路隧道的建设中。

1.工程概况

多依树隧道为分离式双向四车道高速公路，左线ZK55+870～ZK56+637.96段，全长767.96m，最大埋深约87.8m；右线 K55+905～K56+644.96段，全长739.96m，最大埋深约89.6m。隧道区地形起伏较大，地表植被较发育，进出口段均以林木为主，洞身段多以茶园为主，地形坡度介于25°～40°之间。

K55+870～K56+140（进口段）、K56+260～K56+644.96（出口段）隧道围岩分级划分为V1级。K56+140～K56+260段围岩分级划分为Ⅳ3级。围岩以全~强风化片岩为主，结构面极发育，结合较差，岩体极破碎，岩质软，围岩多呈散体结构、碎裂结构；物探表明多属中高阻区；岩体富水性较强，开挖时可能存在较小量的滴水、渗水现象。岩体自稳能力及侧壁稳定性差，开挖时极易出现掉块等现象，若不及时支护或支护（处理）不当极易产生较大规模的坍塌。

2.单向施工贯通技术

 K55+870进口端接路基，地势较缓，临近村道，交通便利，适合修建职民工驻地、钢筋加工场和拌合站，且进口端洞口处场地较大有利于施作套拱、洞门和拼装作业台车；K56+644.96出口端接桥，沟深坡陡，进场便道难以施工,风、水、电不通,短期内难以满足洞口边仰坡开挖，施作套拱大管棚等作业条件，因此采用双向掘进洞内贯通的方式较困难。本隧道属于中长隧道，采用单向施工贯通技术能够满足工期要求。同双向掘进洞内贯通技术相比施工成本大幅度降低，因此，本隧道选择单向掘进施工贯通方法。

2.1洞口工程施工

本隧道选择从进口端先施作截水沟、边仰坡，套拱大管棚注浆完成后进洞。首先进行洞门边仰坡放样测量工作，在洞口边仰坡坡口外侧5m以上设置截水沟,截水沟采用C20混凝土现场浇筑。洞口部位边仰坡边开挖边支护，一次开挖的高度宜控制在2m左右或按一次喷锚支护高度为准。边仰坡防护采用锚、网、喷结合的防护措施进行加固。本隧道左、右线洞门形式均为SFma,洞口明暗挖交接段开挖时挖至拱顶轮廓线下50cm左右，施工导向墙和大管棚。

2.2洞身工程施工

Ⅴ级围岩段使用环形开挖留核心土法进行开挖，Ⅳ级围岩使用二台阶法进行开挖；Ⅳ、Ⅴ级围岩超前支护均采用Φ42超前小导管注浆预支护，小导管采用热轧无缝钢管加工，水平搭接不小于1.0m；初期支护采用系统锚杆注浆、钢筋网片、钢拱架和C25喷射混凝土进行联合支护；仰拱和二衬采用Φ22的环向钢筋、Φ16的水平分布钢筋和C30混凝土进行支护；仰拱填充采用C15混凝土进行填充；隧道墙背每10米设DN75HDPE单壁打孔环向排水管，左右边墙背后设置DN110HDPE双璧波纹管各一道, 其纵坡与路面纵坡一致，隧道边墙底部横向每隔10m设置一道DN110HDPE双壁波纹排水支管，使墙背水排入矩形清水沟内，隧道路面下设碎石盲沟，盲沟水引入清水沟。

2.3出洞方法

单向施工贯通技术的关键难点在于出洞方法的选择，比较传统的方法是在隧道另外一端施作施作截水沟、边仰坡，套拱大管棚注浆完成后进洞，在洞内进行贯通。此种方法施工条件要求比较高，需要完成征地拆迁工作的同时通水、通路、通电和提供施工作业场地，难度比较高，通常不具备此施工条件。

另外一种经常采用的单向掘进出洞方法是：单向掘进至离洞口30m时采用超前导坑预留光爆层开挖施工，结合地质情况，必要时可采用注浆小导管超前支护，拱顶设置小导洞先行贯通，贯通后进行洞外边仰坡防护，再由洞内向洞外采用预留核心土环形台阶法开挖，边开挖边支护，最终达到隧道整体贯通。隧道贯通阶段应加强监控量测工作，开挖过程中若发现围岩变形较大，且速度加快，应立即停止开挖，拱项小导洞增加支撐强行控制围岩变形，同时增加锚杆稳固围岩，在强大支撑的保护下继续开挖，尽快使初期支护封闭成环。此种方法施工速度较慢，成本较高。

多依树隧道由于出口端施工条件的限制，不能采用双向掘进洞内贯通的出洞方法，同时由于外部环境和施工成本等因素的制约也未采取以上两种单向掘进出洞方法。而是采用经项目公司、设计、监理、施工单位代表现场研究决定同意的洞内单向连续施做Ф108超前管棚支护的方式向出口端掘进至贯通的出洞方法（以下简称“洞内大管棚出洞方法”）。以左幅隧道为例，具体实施方法如下：左洞出口端明暗交界ZK56+634为贯通桩号，施工至ZK56+580时剩余贯通里程为54米。ZK56+580～ZK56+634段围岩为V级，支护类型按原设计SF5x-4实施。从ZK56+580开始在拱部120°范围内施作Ф108*6mm超前管棚注浆加强支护，每循环30根，长度16米/根，搭接长度为2米，直至贯通。开挖采取预留核心土法，每循环进尺控制在1榀钢架。采用I20a钢拱架，拱架间距0.6米/榀，拱部施作单层Ф42*4mm超前小导管,长度4.5米/根,环向间距30cm,每循环43根,搭接长度为2.1米,管内压注1:1水泥浆。径向系统锚杆施作：纵环向间距0.6米×1米梅花形布置,拱部至右边墙为Ф25中空注浆锚杆，长度3.5米/根,每延米12根,右边墙为Ф25涨壳式低预应力中空注浆锚杆，长度6米/根,每延米5根,均注入1:1水泥浆。钢拱架施作Ф42*4mm锁脚小导管,长度4.5米/根,每榀拱架12根，管内压注1:1水泥浆,钢架纵向Ф20连接筋,长度0.721米,环向间距1米,以及拱架B单元处设置I14纵向连接工字钢,沿岩面铺挂Ф8钢筋网片,搭接1网格,喷射C25混凝土封闭,厚度27cm。

暗洞开挖至距离明暗分界7米处时（ZK56+627）暂停掌子面开挖，上台阶增加2～3个超前探眼，以探明实际剩余距离，便于安全出洞，同时待仰拱跟进至距明暗分界15米处（ZK56+619），二衬跟进至明暗分界30米处（ZK56+604）后，上台阶开始采用机械开挖，人工辅助出渣，每循环开挖不超过1榀拱架的间距，开挖后及时进行初支施作，同时该段径向Ф25中空注浆锚杆换为Ф42*4mm注浆小导管对周边地层进行加固处理。上台阶贯通后整个断面依照三台阶法施工依次出洞，贯通过程中采取强支护措施。在整个出洞施工期间加强洞内变形量监测和出口端洞口边坡监测,并安排专人每日至出口端洞口进行巡查,发现问题及时处理。

结束语：

本文主要对高速公路隧道单向施工贯通技术进行了研究，提出三种隧道单向掘进施工贯通方法，并以多依树隧道为例着重介绍了洞内大管棚出洞方法。目前多依树隧道左幅通过采用洞内大管棚出洞方法已经顺利贯通，证明该方法在实践过程中运用得当时切实可行。综上所述，在修建高速公路隧道时，不仅可以采用双向掘进洞内贯通的施工方法，还可以采用单向掘进贯通技术进行施工。特别是对于短、中长、长隧道而言，在风、水、电、便道不通，征地拆迁工作滞后的情况下可以优先考虑采用单向掘进贯通技术进行施工，既可以降低施工成本，缩短工期，也可以保障隧道安全贯通。

参考文献：
[1] 程龙. 软弱围岩小净距公路隧道贯通段施工技术研究[J]. 工程技术(文摘版).

[2] 敬海. 金川隧道零开挖出洞单向贯通施工技术[J]. 山西建筑, 2010, 36(27):2.