【路桥案例】前山隧道盖挖法施工详解

1 工程概述

前山隧道属特长隧道，左线长1545m，右线长1500m，单洞全长3045m。其中，左线浅埋段长64.5m，右线浅埋段长9m，全长73.5m。该隧道开挖断面大，整个隧道上部位于遇水易软化、崩解的砂岩残积土中，下伏岩层主要为白垩系和侏罗系的红色砂岩。浅埋段位于画墩沟底，是一条“V”型冲沟，地层表面覆盖黄土，洞顶覆盖层较薄（最小埋深2.6m），洞顶土体为新黄土，并且在进出洞处位于偏压地段，质地疏松，极易崩塌。施工现场条件差，运输条件差，施工难度相当大。

2 盖挖法的特点

盖挖法相比于明挖，因其开挖面和开挖深度小，既可避免大面积明挖对生态环境的破坏，又可确保边仰坡稳定，进而确保施工人员及建筑物的安全，同时减少了开挖量，缩短工期、减少投资。盖挖法相对于暗挖，因盖挖段均是超浅埋或浅埋，地质条件都很差，如用暗挖施工就只能坚持“短进尺，弱爆破，强支护，勤量测”原则，而且随时都有塌方、冒顶的可能，除工程质量和施工安全没有保证外还面临山洪灌入洞内的危险。而短进尺、强支护，必定要大量增加钢拱架、锚杆和喷射混凝土数量，而且进尺缓慢，必将影响工期。由此可见浅埋段隧道施工中盖挖法相对传统施工方法，在提高工程质量，保证施工安全，节省工程投资，加快工程进度和保护环境等方面有无可比拟的优越性。

3 盖挖法的施工工艺

根据浅埋段地形地质条件，盖挖段施工工艺一般为：边、仰坡开挖、防护→护拱开挖→管棚施工→护拱施工→护拱下部开挖，初期支护，二衬施作→土石回填。

3.1 边仰坡开挖及防护
开挖前准确放样，标明盖挖段与暗挖段的分界点及用灰线洒出边、仰坡开挖线。开挖时按照设计坡率，采用机械配合人工的形式从上到下分层开挖，随挖随支护。

3.2 护拱开挖
开挖前首先计算出护拱开挖轮廓线。设计的二衬内轮廓半径+ 二衬厚+ 防水层厚+预留沉降量即为护拱开挖轮廓线。采用机械配合人工的形式从上到下分层拉槽开挖，机械开挖到轮廓线10cm～20cm时进行人工整修，修出准确的护拱轮廓。然后用砂浆抹面作为护拱的内模，内模平整圆顺。施工时应根据水文气象情况分段开挖，及时浇筑护拱混凝土以利排水。

3.3 超前大管棚施工
超前大管棚混凝土护拱，主要是起到管棚支撑及导向作用。护拱由钢拱架、导向钢管及混凝土组成。架立钢拱架，在钢拱架背部焊接导向钢管。管棚导向管安装时，考虑到隧道圆曲线半径及管棚长度，外插角控制在2°。每根导向管安装时均采用水平尺及仪器测量检测，以保证钻机钻孔时不侵入隧道开挖净空，并能很好地起到超前支护的作用。安装模板，浇注C25 混凝土护拱。
出洞和进洞端超前大管棚，采用热轧无缝钢管，钢管前段呈锥形，管壁四周钻φ10mm压浆孔。钢管的搭接采用丝扣或内套管（L>30cm）焊接，钢管的长度应按9m、6m、3m考虑，并交错布置，保证接头不在同一断面。

3.4 盖挖护拱施工
出洞、进洞端的管棚完成后并进行盖挖护拱的施工。护拱基础开挖时，严格控制开挖的轮廓，人工配合挖掘机进行整修，然后在开挖土体的轮廓上铺设木制模板作为内模，模板应平整圆顺，预留5cm砼保护层，防止侵蚀发生。护拱基础应加打，打设长度为4m、纵向间距0.75m的Ф22 早强砂浆锚杆，锚杆对称布置，起到稳定基础的作用。然后采用钢模板拼装外模，然后浇筑C25 混凝土，厚度为60cm。

由于浅埋段位于画墩沟底，该沟汇水面积较大，沟底下挖7m才到盖挖护拱基础。为了保证开挖后护拱基础不被水淹没，采取一半施工一半排水的方法施工，即先施工出洞段的一半32.5m，再施工进洞段的一半32m。

3.5 暗洞开挖施工
在护拱完成并达到设计强度后进行暗洞段的开挖、支护。出洞、进洞浅埋段均为Ⅴ级围岩土质地段，为适应钻孔台车掘进需要并缩短作业循环时间，采用了半断面短台阶并预留核心土的施工方法掘进。

（1）开挖方法
①采用台阶法预留核心土开挖。洞身拱部超前10m～15m，以满足施工工作平台的需要，而后进行洞身的下断面爆破开挖。洞身开挖后，立即进行喷锚支护。下断面初期支护完成后，及时进行仰拱施工，形成全断面封闭支护环。仰拱开挖后及时进行仰拱、填充和边墙基础砼施工，与拱墙初期支护封闭成环，如图1。

注：1、上台阶弧形导坑开挖，初期支护；2、核心土开挖；3、下导坑开挖，初期支护；4、仰供工字钢安装，喷射混凝土施工；5、模筑二次钢筋砼仰拱、仰拱回填；6、全断面模筑二次钢筋砼衬砌。

②浅埋段地层极为软弱，地层松散，开挖后洞体容易变形，周边稳定性较差，拱部极易坍塌，所以采用人工配合挖掘机进行开挖，同时控制开挖进尺。在人工无法开挖，确须爆破施工时，重点控制装药量，采取松动爆破，减少对周边围岩的扰动。

（2）喷射混凝土施工
①喷射顺序：采取分段、分块，先墙后拱，自下而上的顺序，进行喷射作业。喷射时，自喷射面的下部开始，水平旋转喷射，喷料一圈压半圈，喷至段尾时上移返回，同时要求一排压一排，如此往复喷射。
②为保证喷射砼密实度，减少回弹量，对于风压、水压及喷头的喷射距离、喷射角度都应合理调整。喷嘴至受喷面距离以0.6m～1.0m为宜，料束方向以垂直于喷射面为佳。

3.6 盖挖段的回填与防护
盖挖段洞内土施工完成后即可进行洞顶碎石土回填，回填前盖挖段的护拱应按设计铺设土工布和防水板进行防水处理，然后回填碎石土。回填时应分层对称、逐层夯填密实。回填至距地面80cm时用50cm粘土做封水层，然后用30cm厚M7.5 浆砌片石梯形水沟作为永久性排水进行铺砌，恢复原沟道的排水。

3.7 监控量测
由于盖挖段沟谷较深，开挖后边坡较陡较高，而拱顶没有埋深，因此盖挖施工时存在边坡位移或坍塌的隐患，应根据实际情况加强盖挖后周边收敛的量测，并及时进行回归分析，及时掌握隧道洞身的变化情况及周边围岩的稳定性。图2 即为本次施工盖挖段ZK55+380 断面的收敛回归分析。根据监控量测及回归分析，可以判定该段隧道及岩体是稳定的。

4 结语
前山隧道超浅埋段采用盖挖法施工已顺利通过，通过对其观察，山体稳定，无质量病害。因此，隧道盖挖法施工有效地解决了浅埋段施工难度大、工程质量和安全难保证，工程进度慢等方面的问题，为加快工程进度、确保工程质量和安全生产起到了良好的作用。

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