“明挖法”在大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工中的应用
杜松申家喜乔红彦张春梅邹新宽
摘要：针对阳曲1号隧道1#紧急停车带埋深浅、跨度大的工程特点，通过查阅国内外对于大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工工艺成果，结合本隧道的水文、地质综合情况，对“明挖法”、“双侧壁导坑法”方案进行详细比选。“明挖法”不但克服了传统双侧壁导坑法在大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工过程中带来的多种不利因素，而且能够确保隧道的施工进度和建筑结构使用寿命，同时降低了施工安全风险，大大节约了施工成本。
关键词：明挖法浅埋大跨度隧道施工
1引言
我国中西部施工的太佳、忻阜等高速公路中，有很多大断面黄土隧道，且多数为湿陷性黄土隧道，大多数隧道部分地段由于埋深浅，地质条件差，并且经常遇到偏压、负浅埋等不良地质，开挖后土体承载力降低，拱顶沉降及周边收敛较大，局部还会坍塌，造成支护体系破坏，从而威胁着施工人员安全和结构安全，进而影响工程质量，增加了施工难度。
在以往的隧道施工过程中，针对隧道浅埋或偏压施工的情况，通常采用双侧壁导坑法或三台阶七步法施工，但在施工过程中安全风险大，进度缓慢，在施工过程中结构物质量控制比较困难。因此，在施工阳曲1号隧道1#紧急停车带时，综合考虑安全、质量等因素，针对大跨度浅埋湿陷性黄土隧道工程特点，优化施工技术方案，采用“明挖法”施工，具有一定的工程意义和经济价值。
2工程概况及地质条件
阳曲1号隧道1#紧急停车带隧址围岩以第四系中更新统离石组、上更新统马兰组黄土为主；离石组黄土以棕黄色粉质粘土为主，局部夹薄层钙质结核层及砾卵石透镜体；马兰组黄土以褐黄色粉质粘土为主，主要分布于隧道进口，局部夹砾卵石透镜体。本期地质灾害主要表现为隧址马兰组黄土及次生黄土的湿陷性及局部赋存的上层滞水，文地质为松散岩类孔隙水。
3问题的提出及难点分析
3.1问题的提出
阳曲1号隧道1#紧急停车带位于一U型冲沟内，经现场详细调查及测量，隧址埋深在10.587m～11.323m之间，设计为Ⅴj型支护围岩，采用双侧壁导坑法施工，开挖宽度为19.87m，高度为10.402m。由于工期压力，结合黄土隧道施工进度综合考虑，在该处增加一个斜井施工，斜井设计净空（宽：7.3m，高：6.5m）。在斜井挑正洞施工过程中，如何保证结构及施工安全，是施工方案控制的重点。
3.2难点分析
根据隧址埋深与地质条件可知，该处新增一个斜井施工必然大大增加了施工难度，存在很多潜在的安全风险。斜井暗做在挑正洞施工过程中，由于开挖跨度较大，必然会使地表产生位移或变形，从而改变土体结构的受力状态，将对其产生种种不利影响。为降低施工风险，加快施工进度，需采用设计以外的施工工艺，使该段落施工能够安全、快速通过。
4施工方案比选
双侧壁导坑法和明挖法2种施工方案在大跨度浅埋隧道施工中各有优势，为了选取最佳方案，从防排水、工程安全、结构物使用寿命等方面综合分析比较两方案的优越性。
4.1双侧壁导坑法施工方案的不利因素
（1）双侧壁导坑法施工进度缓慢，月进尺在35m左右，无法满足工期要求；
（2）双侧壁导坑法施工工艺繁琐，后续工序施工干扰较大，拆除临时支护对既有结构物产生二次扰动，拱顶沉降及周边收敛较大，安全风险高；
（3）斜井挑正洞安全风险大，在挑顶施工过程中，由于隧址埋深浅，土体含水量高，开挖跨度大，开挖后引起土体应力重分布，土体很难形成自成体系，容易造成塌方事故。
4.2明挖法施工方案的优势
（1）明挖法只需20天即可将1#紧急停车带施工完毕，施工周期短，操作容易；
（2）明挖法有效规避了施工中潜在的安全风险，大大的提高了结构及施工安全性，同时保证了工程质量。
（3）明挖法很好的解决了斜井挑正洞难题，将斜井暗做改为拉槽路基形式，既保证了施工安全，同时也节约了施工成本。
5“明挖法”施工工艺
从安全、质量方面考虑，1#紧急停车带采用“明挖法”施工（图1），具体支护参数及施工方案如下：
图1明挖法设计方案
（1）增设临时排水设施。在开挖范围外原始地面上砌筑150cm×150cm梯形排水沟，并采用M7.5号砂浆抹面，将原自然水系通过临时水沟改移保持顺接，保证正常排水。
（2）边坡开挖坡率为1:0.5，每8米高度设2米宽平台一处。拱脚每处外侧加宽0.5米。边坡开挖到位后，及时清理边仰坡面松土，为了确保边坡的稳定，对边坡进行锚喷防护。采用φ8mm（间距20cm×20cm）钢筋网，C25喷射混凝土厚度为10cm；并采用φ25早强砂浆锚杆对坡面进行加固防护，长度为3.5m，端头与坡面钢筋网焊接在一起。
（3）架立钢拱架。采用I22a工字钢，拱架间距50cm，拱脚全部采用I22a工字钢焊接成纵向底梁；钢架之间采用直径25mm螺纹钢纵向连接，环向间距1m。
（4）浇筑仰拱及二衬。主筋φ28螺纹钢（双层），纵向间距20cm，φ16架立筋，环向间距20cm，C30防水混凝土厚70cm，二衬采用全自动液压台车（6m）进行浇筑。仰拱填充采用C15片石混凝土回填。
（5）明挖回填（图2）。隧道二次衬砌施工后应及时进行明挖部分的回填工作，高边坡不宜长时间外露，以确保边坡的安全和稳定性。明回填在混凝土强度达到设计强度后进行墙背侧墙回填应两侧对称进行，拱部回填应两侧对称分层夯实，每层厚度不大于0.3，两侧回填土面的高差不大于0.5。回填至与拱顶齐平后，再分层满铺填筑至设计高度。拱背回填粘土隔水层时，隔水层应与搭接良好，封闭紧密，防止地表水下渗影响回填体的稳定。
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