王广平1万春花2张骏2
（1、江西省公路开发总公司江西南昌，330002；
2、江西省交通设计院江西南昌，330002）
摘要：隧道施工进洞要求尽可能垂直地面等高线进洞，但往往山区隧道为顺应路线的整体走向，隧道的洞口段路线与等高线成一定夹角，偏压进洞，施工中在隧道进洞过程存在一定难度，为保证隧道施工安全进洞，并要求“零开挖”方式进洞，需采取有效的施工方案，这对隧道顺利施工有的至关重要的作用。
关键字：隧道斜交进洞零开挖加固方案
Discussionontunnelobliqueholeschemeandimplementationof
WangGuangping1WanChunhua2ZhangJun2
(1,JiangxiProvinceRoadDevelopmentCorporationJiangxiNanchang,330002;
In2,trafficandDesignInstituteofJiangxiprovinceJiangxiNanchang,330002)
Abstract:thetunnelconstructionintheholeforpossibleverticalgroundcontourintothehole,butoftenmountaintunnelinordertocomplywiththegeneraltrendofthetunnelroute,therouteandcontourtoformacertainincludedangle,biasintothehole,inconstructionintunnelprocessthereisacertaindegreeofdifficulty,inordertoguaranteethetunnelconstructionsecurityQuanjinhole,and"ZeroExcavation"intothehole,musttaketheeffectiveconstructionschemeoftunnel,thesmoothconstructionofsomevitalrole.
Keywords:tunnelobliquelyintotheholeZeroExcavationandreinforcementscheme
1、工程概况
江西省瑞昌市九江至瑞昌高速公路，在K27~K40范围内有四处隧道，其中南阳一隧道为长隧道、两座为中隧道，一座为短隧道，南阳一隧道为左右分离式隧道，全长2340米，隧道进、出洞门均为1：1.5削竹式洞门。
根据地质调查及勘察成果，本隧道通过地段地层结构较为复杂。该段山体围岩为灰色中厚层状灰岩、泥质灰岩、夹白云质灰岩，较破碎，岩层风化程度较高，隧道出洞口表层以含碎石粘土为主，呈松散结构。
2、隧道出洞口情况
南阳一隧道出洞口位于南阳乡金鸡铺，洞口处于一个废旧的采石场，是石英质灰岩，本身岩石完整性较好，强度较高，但由于以往的石料开采，岩石因爆破原因，隧道洞口岩石破碎。
左洞隧道左侧碎石场爆破开采后，地形有较大破坏，致使隧道轴线与地面等高线成约45度交角，隧道出口明暗洞交界处ZK38+328—ZK38+320段，左洞左侧拱顶裸露，拱角部分外露，围岩较破碎，裂隙严重，拱顶以上岩石陡峭。
K38+320实测地形（见图1）和K38+328实测地形（见图2）及纵断面（见图3）如下：
图3左洞料场开采前原地面图和实测地面图
实测断面的地面线已经侵入了隧道初期支护的轮廓线，而在K38+328~330断面处需要施作套拱并打设管棚，现K38+320处断面才有足够的围岩埋深进行管棚和套拱施工，但刷坡工程量较大，由于在K38+325--K38+320里程段自然围岩坡度变化较大，尤其在K38+325里程桩号处，围岩呈1：0.5坡率上升。对照以上断面，如此地面线按原设计实施，会造成套拱半边不好实施，另半边会裸露；如按ZK38+320施作套拱，会造成套拱处开挖太大，洞顶以上的削坡量较大，不利于洞口的保护。
3、方案比较
地面数据及相关资料汇集后，业主、设计、监理、施工各方对此问题时行了讨论，综合现场地形及围岩地质变化状况，以及施工可行性，决定按以下两步措施改善施工方案，保证安全进洞。
3.1方案一：仰坡加固，将明暗洞交界桩号调整到K38+325，对裸露围岩进行处理
洞口、明洞按照设计图纸开挖时，由于在ZK38+328桩号上部没有覆盖层，只有到ZK38+325桩号才有覆盖层，以后范围均岩石裸露，故将明暗洞开挖交界桩号调整到ZK38+325，隧道仰坡按照1：0.75坡比进行刷坡。为保证现场开挖安全，在仰坡刷坡过程中要做到“随刷坡、随加固，确保仰坡稳定”。
首先对ZK38+325～ZK38+315段仰坡及一定范围原采石场开采面及坡顶的浮石、悬石进行清理，清理后再按设计要求刷坡，将仰坡按照11.552m分为3个台阶进行爆破，自上而下，第一个台阶为4.552m，第二个台阶为4m，第三个台阶为3m，如图4：仰坡爆破分台阶示意图。
图4仰坡爆破分台阶示意图
每次爆破炮眼深度不超过1m，每爆破一次，在进行下一道爆破程序前，需将上一次爆破支护完成。对于南阳一隧道出洞口浅埋、偏压、破碎的特点，而且该段仰坡坡率较大和临时性进洞边坡的的特点，采用喷射砼+钢筋网+局部锚杆的方法进行边、仰坡加固。
3.2方案二：调整套拱位置及明暗分界桩号
根据隧道“早进洞、晚出洞”原则，隧道出洞口地形较陡峭，决定隧道出口桩号ZK38+350不变，增加明洞长度，将明暗洞交界桩号由ZK38+328调整为ZK38+320,套拱也根据实际地形情况进行调整位置及形式。
（1）套拱、管棚位置调整及加固
在ZK38+327～ZK38+325处施作套拱，并按设计要求进行管棚施作注浆(外露管棚段不开注浆孔)。根据实测资料，发现ZK38+325～ZK38+320左侧拱顶及拱角管棚裸露，于是决定外露部分采取与套拱相同的加固方式，扩大套拱的支护范围。套拱加固方案图5。
图5套拱加固方案图
（2）外露围岩加固处理
隧道左洞套拱浇筑完成后，如果直接开挖暗洞K38+325～K38+320段，将会使得左洞右半幅围岩完全悬空并形成较严重偏压，又由于该段围岩较破碎、裂隙较多，势必引起塌陷的质量事故，为消除质量隐患，对K38+325—K38+320段裸露管棚部分进行加固，并在隧道左侧距离隧道轮廓线以外，对外露管棚上部偏压围岩进行支挡，起到加固作用。
为减小开挖后围岩对隧道产生较大的偏压力，需要对悬空部分围岩进行“应力平衡”处理方法。另外，在管棚施工对松散围岩产生扰动，难以形成稳定的承载拱，这些因素都将对隧道施工安全产生隐患，根据现场实际状况，结合本工程工期紧等特点，对隧道松散部分围岩进行注浆固结，并在隧道左线轮廓线以外2m处砌筑挡墙，挡墙基础使用锚杆与底部围岩锚接，以抵抗围岩侧压力。挡墙高度为2m，延隧道方向延入围岩，顶部宽度为1m，底部宽度为2m，使用C25钢筋混凝土在套拱上部设置支撑梁，支撑梁两端钢筋锚入两端围岩，并在裸露围岩部分套拱采用双层钢架支撑。具体加固方案见图6。
图6偏压裸露围岩加固图
4、方案比选
我们对以上两个方案在以下几个方面进行比选:
1）环境保护:方案一需要大面积征地和开挖，对环境破坏严重，不利于自然生态环境的保护；方案二根据现场地形实施，减少了开挖面积，对生态环境保护方面优于方案一。
2）工期:由于方案一开挖工程量较大，而且需要边开挖边支护，施工工期较长，不能满足业主对工期要求；尤其是江西多雨地区，隧道洞口施工工期越短，对隧道施工安全越有保障。方案二相对减少了刷坡工程量，也缩短了施工工期。
3）成本:隧道左洞仰坡和边坡部分属于临时支护，施工完成后将回填明洞部分；方案一中不仅增加隧道明洞长度、增加征地，而且加大了洞口工程的工程量，明显增加了资金投入，不利于对费用的控制。方案二因地制宜，对隧道施工投资方面可以避免不必要的投入，可以使资金投入得到有效控制。
4）质量控制及施工复杂程度：方案一复杂程度低，易于质量控制，施工难度较低，仰坡支护简单。但范围较大。方案二质量程序较多，控制难度稍大，技术指标较高，需要精确定位，并不断总结优化施工方法，但属可控范围。
综上，采用方案二施工虽然施工程序复杂，但是能够保证工期，保护生态环境，节约成本，根据业主对工程进度、质量及费用的要求，并可以有效减少土地征用和破坏，我们选定方案二为施工方案。
5、方案实施
（1）仰坡加固
根据方案二首先清除仰坡上的浮石，隧道边坡进行支护施工，并对松散严重的围岩进行注浆固结施工，在隧道偏压围岩顶部及其周围布设监控量测点。
在开挖过程中安装脚手架对隧道仰坡上部进行全部封闭处理。洞口先进行明洞开挖，在洞口开挖应尽量减少破坏周边的原生植被，少刷坡并预留部分核心土；开挖到K38+325明暗交界处时，进行套拱施工，在开挖过程中要进行监控量测，确保围岩变形处于安全范围之内。图7为洞口原地貌实景图；图8为支护后的实景图
（2）套拱及裸露围岩加固施工
在明洞开挖过程中岩体较破碎，在K38+326桩号第三台阶爆破完成后，发现岩体为倾斜状，较破碎，如果继续爆破，可能会导致上部破碎岩石整体滑塌。为保证施工安全，决定不再对仰坡岩石进行爆破扰动，将明暗洞交界桩号优化调整到K38+326，将套拱向外加长2m，调整后套拱桩号为K38+326—K38+330，并将管棚调整为30m。在套拱立架过程中，将裸露部分暗洞顶部采用双层钢架加固，导向管紧贴围岩面，确保管棚施工时能够精确导向。在套拱裸露围岩面打设锚杆以保证施工上部支撑梁可以更好的与围岩粘结并和隧道套拱形成整体，达到受力效果。如图9：正常套拱施工图和图10：裸露围岩套拱加固图。
通过以上进洞方法，使得南阳一隧道左洞裸露部分洞身得到了有效的处理，并使悬空部分围岩也得到了加固，隧道得以安全进洞，隧道暗洞掘进安全穿越破碎围岩，使工期、费用和质量都得到了保障，比正常掘进施工减少11天；从洞口工程开挖石方、喷射混凝土、钢筋网、锚杆及回填土项目方面比方案一节约施工成本达10.79万元。实现了“零开挖”的理念，有效的避免了大面积开挖，保护了自然生态环境，并通过套拱的合理设置，保障了明暗洞的安全过渡。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部，JTGD70-2004，公路隧道设计规范，人民交通出版社，2004.9
[2]中华人民共和国交通运输部，JTG/TD70-2010，公路隧道设计细则，人民交通出版社，2010.7
[3]中华人民共和国交通部，JTJ042—94，公路隧道施工技术规范，人民交通出版社，1995.8
[4]中华人民共和国交通部，JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准，人民交通出版社，2007.12
[5]中华人民共和国交通部，JTJ064-98，公路工程地质勘察规范，人民交通出版社，1999.5
[6]中华人民共和国交通部，JTGB01-2003，公路工程技术标准，人民交通出版社，2004.4
[7]江西省交通运输厅，规范化施工标准（试行）（隧道工程）