梁广山，穆永军

(1.山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250021； 2.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064)

0 引 言

在中国高速公路建设项目中，超大跨度公路隧道工程日益增多[1]。但超大跨度公路隧道不同于一般公路隧道，它的施工难度更大，风险更高，对施工技术、质量和安全有非常高的要求[2-3]。为了保证整个工程的施工质量、进度以及成本，隧道施工需要根据不同的地质围岩情况采用相应的开挖方法，以此取得良好的工程效果[4-5]。但是不同的工法采用不同的支护形式，在工序转换过程中，如果时机选择不当，就很容易造成施工难度加大或出现安全风险，以及延误工期等问题[6]。因此，对隧道施工工法转换问题进行详细的研究显得尤为重要[7]。

本文对国内隧道施工工法转换案例进行调研，并以济南绕城高速老虎山超大跨度公路隧道为工程依托，对施工工法转换方案进行比选，同时对转换段施工工期进行研究与分析。

1 隧道施工工法转换方案调研

对国内隧道施工工法转换案例进行调研，具体统计见表1所列。

表1 国内隧道施工工法转换调研统计

通过对上述案例进行调研，发现目前国内隧道采用的施工工法转换方法过于保守，转换过程中大多存在停工现象，不利于隧道快速施工；对于超大跨度公路隧道建设工法转换的研究甚少，工程经验不足，更加没有可以参考的相关规范和标准。

2 超大跨度公路隧道施工工法转换

2.1 工程概况

老虎山隧道是济南绕城高速连接线的控制性工程，为双向八车道隧道。隧道左线起讫里程为ZK2+080～ZK3+820，长度为1 740 m。隧道最大开挖宽度为20.08 m，最大开挖高度为13.4 m，属超大跨度公路隧道[13]。

隧道洞口段Ⅴ级围岩表层有坡积残积土层，自稳能力差，厚度为0.4～10.7 m，起止桩号为ZK2+080～ZK2+182；相邻Ⅵ级围岩主要为中风化灰岩，自稳能力比Ⅴ级围岩强，起止桩号为ZK2+182～ZK2+352。

2.2 施工工法转换

根据地质情况和《公路隧道设计规范》，老虎山隧道Ⅴ级围岩段采用双侧壁导坑法施工，Ⅵ级围岩段采用CRD法施工；在穿越Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩交界处，即ZK2+178～ZK2+192段落，需进行双侧壁导坑法向CRD法转换施工。老虎山隧道施工工法转换方案如图1所示。

图1 老虎山隧道施工工法转换方案示意

2种施工工法转换方案的具体实施步骤如图2、3所示。

图2 双侧壁导坑法、CRD法分部对比示意

图3 老虎山隧道工法转换示意

传统方案的施工步骤为：出于安全考虑，需采用双侧壁导坑法开挖隧道至Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩交界之后10 m处，再采用CRD法施工。即当双侧壁导坑法1部导洞自ZK2+178处开挖至ZK2+192处时停工，紧接着2、3、4、5、6部导洞依次跟进，开挖至ZK2+192处停工，直至最后7部导洞自ZK2+131处开挖至ZK2+192处，再重新开设施工掌子面，进行CRD工法各分部洞室的施工。

设计方案的施工步骤如下。

第一步，逐渐增大隧道两侧导洞掌子面开挖面积，使1部和3部的临时支撑均随隧道开挖向隧道中线逐渐偏移，左侧导坑临时仰拱和右侧导坑临时仰拱随着左右两侧临时支撑的移动逐步变宽，中间导坑的临时仰拱则逐步缩窄。

第二步，当左侧1部临时支撑和右侧3部临时支撑接触时，停止移动。

第三步，去掉右侧3部临时支撑，保留左侧1部临时支撑，将它转换为CRD法中的中间临时支撑Ⅱ，完成工法转换。

设计方案工法转换的施工要求：因双侧壁导坑法与CRD法开挖分部面积不同，因此工法转换的重要前提是确保不同开挖工法起拱线高程一致，施工时通过控制临时竖撑高度加以控制。2种工法竖向钢支撑横向间距约2.8 m，过渡时双侧壁导坑法1、2、3、4部临时钢支撑每榀拱架向隧道中线方向平移0.233～0.280 m。为确保过渡段曲线圆滑、顺畅，与CRD法竖向钢支撑线形相反的双侧壁导坑法竖向钢支撑在渐变过程中应逐渐改变线形，向其靠拢，确保工法转换时各分部竖向尺寸过渡的连续性，降低施工难度。

2种施工工法转换方案的优缺点分析如下。

传统方案：当双侧壁导坑法先行导洞到达桩号ZK2+192后，需等待后行导洞到达掌子面，再进行后续施工。此方案在进行工法转换时会产生窝工现象，且开挖支护工序繁琐，不利于隧道快速施工。

设计方案：设置工法转换段，隧道在该段落通过双侧壁逐渐向中间靠拢，形成中隔壁的转换方法动态过渡到CRD法。此方案加快了施工进度，从而保证了工期。

2.3 工法转换工期优化分析

在老虎山隧道左线ZK2+178～ZK2+192段落处，工程采用设计方案进行工法转换。现场掘进速度为：转换段平均日进尺1.0 m，起止桩号为ZK2+178～ZK2+192，则转换段占用工期14 d。

若按照传统方案进行工法转换，转换段采用双侧壁导坑法施工。先行导洞到达ZK2+192后，需等待后行导洞到达掌子面，再用CRD法施工。即当1部导洞自ZK2+178处开挖至ZK2+192处时停工，后续导洞依次开挖跟进，直至7部导洞自ZK2+131处开挖至ZK2+192处，再进行后续施工。现场实际掘进速度为：1部导洞平均日进尺0.6 m，7部导洞平均日进尺4.2 m，各导洞安全步距为5～6 m；则转换段施工时间为1部导洞自ZK2+178处开挖开始，到7部导洞至ZK2+192开挖结束。因此，理论上采用传统方案进行工法转换施工，转换段占用工期36 d。

经过对比分析，工程实际采用设计方案转换施工工法，比传统方案节省工期22 d，同时降低了施工成本，确保工程施工安全、快速。

3 结 语

(1)对国内隧道施工工法转换案例进行了调研，发现目前的施工工法转换方法过于保守，转换过程中大多存在洞室停工现象，不利于隧道快速施工；且大跨度公路隧道施工工法转换应用甚少，工程经验不足，也没有可以参考的相关规范和标准。

(2)对老虎山隧道2种工法转换方案进行了比较，选用双侧壁逐渐向中间靠拢、形成中隔壁的设计方案施工，成功地完成了在Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩之间从双侧壁导坑法向CRD法施工的转换。

(3)老虎山隧道选用设计方案完成施工工法转换，避免了窝工现象，比传统方案节省工期22 d，同时降低了施工成本，为实际工程带来了显著的社会经济效益。