麻宇翔

摘 要：兰州新区是国家第五个国家级新区。为了适应兰州新区高速的建设步伐，急需一条高效快速的公路大动脉来加快新区建设所需的各类物资输送。兰秦快速路正是这条大动脉上最关键的一段。其中付家窑2#隧道是整个兰秦快速路的控制性工程，它的竣工时间标志着兰秦快速的的通车时间。

关键词：黄土；三车道；隧道；施工方法

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0094-02

付家窑2#隧道位于兰州市黄河北岸的皋兰县忠和镇付家窑，隧道穿行黄土山梁，进口布设黄土冲沟一侧山体，紧邻109国道。出口邱家沟上游右侧山体。付家窑隧道属中温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，市区海拔平均高度1520米，年均气温2.1℃，年平均降水量253.8mm，全年日照实数平均2446h，无霜期180d以上。隧道地处位于黄土山梁丘陵区，地势东北高西南底，地形破碎，沟壑纵横，冲沟发育，地表被厚层黄土覆盖。隧址区土体主要为风积黄土，粉粒含量较大，土体结构松散，强度低，渗透性强，有高压缩性，具有自重湿陷性，其自重湿陷厚度约为20m，地层为密实黄土。项目开始项目部采取了双侧壁导坑法进行施工，开工两月施工进度严重滞后，整环初支完成70m，如此进度带来的问题是：隧道工期严重滞后，难以保证按时能够按时完工，施工人员和设备窝工严重项目成本大幅增加。针对眼前的形式，项目部积极的讨论研究，决定启用双侧壁导坑法，改用三分法进行掘进。

1 黄土三车道隧道三分法

所谓三分法其实就是将原来两车道隧道施工常见的分部台阶开挖法中的上台阶分先后两个导坑分部开挖。为保证安全，开挖先、后行导坑掌子面前必须先利用超前小导管经行支护，开挖时必须预留足够尺寸的核心土。先、后进导坑掌子面距离控制在8-12米。先、后行导坑掌子面采用拱架支护，拱脚安装锁脚锚杆，防止拱脚位移、下沉。其中先行导坑施工时需要安装临时拱架来支护一側土体，临时拱架和主拱架封闭成环，并采用螺栓连接。适当经行喷射砼加强支护，临时拱架拱脚安装锁脚锚杆，防止拱脚位移、下沉。待后行导坑开挖支护完成，整个隧道隧道上台阶完成初期支护，此时临时支撑继续发挥作用，后续下侧墙工序马上进行，隧道下侧墙分左右侧墙施工。左右侧墙开挖不得同时进行，必须保证需错开3-5米。一侧侧墙喷护完成后及时回填掩埋拱脚后再开挖另一侧侧墙侧墙施工时利用挖掘机开挖边槽，人工修整，安装拱架、锁脚锚杆，喷砼封闭支护。仰拱开挖必须紧跟，左右侧墙完成后立即开挖安装拱架支护，浇筑砼。仰拱及填充浇筑完成后施工二衬。三分法施工，如图1所示。

2 具体施工方法

隧道主洞内轮廓拱部采用R=766.5圆弧，侧墙采用R= 550的圆弧，仰拱半径为1800cm，仰拱与侧墙采用R=150cm小半径圆弧链接，主洞内路面宽度为12.5m，拱顶高8.255m。

先行导坑开挖面面积为46.34㎡。拱架全宽8.24m，拱架净高7.47m。中间有临时支撑进行支撑，临时支撑采用Ⅰ18工字钢，主拱采用HW175型钢，间距60cm，φ42×4mm超前小导管预加固围岩，L-300cm，环向间距35cm，每环48根，搭接1.2m、斜插角α-10°～15°；H175型钢拱架支护全环封闭，纵向间距60cm，每榀钢拱架之间采用Φ22钢筋连接，环向间距100cm；型钢拱架内、外侧均铺挂φ8（20cm×20cm）钢筋网；喷C25混凝土30cm；二次衬砌、仰拱为C30钢筋混凝土结构，厚65cm，预留变形量15cm。

后行导坑开挖面面积51.3㎡，拱架全宽8.47m，与先行导坑进行连接，临时支撑处先后行导坑拱架进行连接，支护与先行导坑支护相同。

2.1 侧墙

侧墙采用分步开挖的方式，第一榀拱架与上导坑主拱进行连接，并且安装钢筋网片，当第一榀拱架连接完毕后，第二榀拱架开始开挖，最后全部安装完毕后，一次性喷射C25混凝土进行初衬。

2.2 仰拱

仰拱在先后行导坑，侧墙施工完成后，离施工侧墙10-15m左右进行仰拱施工，全宽16.2m，中间最深处达2.6m，两边与侧墙连接处达1.5m深，仰拱最适宜施工长度为6m，考虑到栈桥和不影响上导坑的上下导的掘进，长度不宜过宽，安全系数也不高，开挖完成后，需第一时间进行拱架安装，防止拱脚处拱架悬空时间过长，造成安全隐患，主拱拱架间采用Φ22的连接筋进行连接，间距为一米，施工完毕后采用C30混凝土进行浇筑，待拱架施工完毕后，需要安排班组进行仰拱钢筋绑扎，主筋才用Φ25的钢筋，分布筋采用Φ14的钢筋，箍筋采用Φ16的螺纹筋，间距都为25cm进行绑扎，仰拱中间处间距为60cm。待钢筋完成后，及时进行混凝土浇筑，第一时间成环。

2.3 二衬

仰拱施工完成20-30m处后，可以考虑开始二衬钢筋绑扎，考虑到工期的时间，需要用18工字钢搭接一个防水台车，以便工人进行防水板，钢筋的绑扎。二次衬砌采用泵送混凝土和模板台车的机械化配套施工方案，并做好衬砌拱顶、拱腰部位背后可能空洞的压密注浆回填，确保衬砌与围岩、衬砌结构层之间密实接触无空洞或空隙。本项目钢筋采用φ25的钢筋，间距25cm。分布筋采用φ14的钢筋，箍筋采用φ16的钢筋并且在拱脚处加密。使得整个二衬受力均匀。

导坑分台阶开挖，台阶长度3～5m，先行导坑下台阶与后行导坑上台阶间距8～10m，开挖循环进尺控制在0.5～0.75m，初期支护与一次模筑衬砌紧跟开挖面，后行导坑下台阶开挖及支护作业面距离中岩柱上台阶开挖支护作业面距离8～10m；中岩柱分台阶开挖、支护，仰拱作业时需架设钢栈桥，仰拱一次施作，二次衬砌距离初期支护封闭成环段距离15～20m。隧道各项工序前后安全距离，如图2所示。

由于洞口浅埋黄土地层围岩条件差，需严格按要求进行施工过程中的各项监控量测，控制各交错工序的开挖长度和循环进尺，严格按要求施作锁脚锚管、拱脚，仰拱及二衬需及时跟进；严格控制超挖、尤其掘进方向的超挖，确保钢拱架紧贴掌子面和围岩。

因为整个隧道的跨度过大，需要及时做好监控量测的工作。隧道衬砌支护结构采用二次模筑和新奥法原理，要求在施工过程中必须进行现场监控量测和地质超前预报，及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整、优化支护设计参数，对围岩-支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。（1）洞口浅埋段的地表下沉观测；（2）隧道围岩及支护结构监控量测；（3）围岩稳定性和支护效果分析；（4）超前地质预报。

监控量测对整个隧道的施工来说有很重要的作用，可以对技术人员提供一个开挖的理论依据。防止超挖，注意人身安全都有很重要的作用。

3 结语

忠水二标项目部经历了双侧壁导坑法和三分法之后，明显感觉到三分法对于本项目的适合，三分法将隧道分为五个部分，先行导坑，后行导坑，左右侧墙，仰拱。当掌子面掘进到一定距离的时候，几个工作面可以同时开展，同时前进，互不影响，尤其是拆除临时支撑的时候，难度比双侧壁导坑更低。三分法施工时需要注意的几个工作面的间隔距离的把握，绝对不能为了一时贪图工程的进度，而忘记了安全距离。掌子面的核心土的预留对导坑的掘进有至关重要的作用，事实表明核心土的预留能大大降低事故的发生。三分法将施工工艺进行精简，各个工作面的工作时间减少，安全系数大大增加，若人员和材料安排妥当，比起双侧壁导坑法掘进时间缩短不少，通过这个项目，我深深的理会到施工工法对一个项目的工期和利润有相当重要的作用。