刘晓龙，吴 飞

（中建四局贵州投资建设有限公司，贵州贵阳 550081）

1 工程概况

秀山（黔渝界）至印江高速公路PPP 项目第五分部，起讫里程桩号K43+641-K53+122.307，路线全长9.481km，设计速度80km/h，路基标准宽度24.5m。项目位于印江县境内，起点位于打铁坳村张家寨隧道入口，经川岩村、付家寨、塘池村，终点接杭瑞高速公路。张家寨隧道为本隧道控制性工程，按高速公路双向四车道标准设计，为小净距+分离式隧道，设计速度80km/h；建筑界限净宽10.25m、净高5.0m；设计荷载为公路Ⅰ级，为高瓦斯特长隧道。左幅隧道起讫桩号ZK43+694.3-ZK47+582，长度为3887.7m，右幅隧道起讫桩号K43+698-K47+598，长度为3900m，隧道最大埋深约552.5m。隧道共设置人行横通道10 个，车行横通道4 个。隧道为上坡隧道，左幅纵坡为-2%、-2.95%；右幅纵坡为-2%、-2.95%。隧道防水等级为二级，二衬混凝土抗渗等级P8，主体结构设计使用年限100 年，其他结构设计使用年限30 年。

2 K45+040 拱桥施工方法

2.1 垂直开挖基坑防护

基坑开挖前，在主洞边墙I20b 型钢拱架底部，每榀工字钢设置2 根φ42*4mm 无缝钢管作为锁脚小导管，L=6.0m，纵向间距50cm，注浆采用1:1 水泥浆。

K45+027-K45+046 段为垂直开挖段，由于溶洞处需要垂直开挖拱座暗挖施工工作面，施工时必须避免对初期支护、底部围岩产生过大扰动，为了防止基坑垂直开挖过程中发生坍塌，向下开挖时采用挖掘机放坡分层开挖，坡比1:0.5，同时对坡面采用10cm C25 喷射混凝土临时防护，保证在支护垂直开挖基坑侧面初期支护前有稳定的支撑面。首先开挖Ⅰ部位，纵向开挖长度按照3m 控制，开挖完成后，工人采用风镐再向纵向开挖Ⅱ部位，每循环开挖50cm，严禁超挖欠挖，随后安装一榀工字钢，施工系统锚杆，并且喷射20cm 厚C25 喷射混凝土进行支护，然后进入下一道循环。

垂直开挖过程中，两侧型钢拱架顶部必须与已施工拱架接触良好，同时型钢拱架底部必须支垫在岩石接触面上，严禁悬空，拱架长度按照支护长度加工制作安装，焊缝饱满，螺栓连接面无间隙。

图1 开挖大样图

2.2 拱座暗挖段施工工艺

（1）拱桥及拱座施工时，先采用垂直开挖基坑，同时做好支护，为拱桥拱座暗挖段施工洞室提供工作面。①暗挖段采用环形开挖预留核心土法施工，施工过程中先开挖左侧Ⅰ，施工初期支护；②开挖右侧Ⅱ，施工初期支护；③开挖断面Ⅲ，施工初期支护，最后开挖核心土Ⅳ；开挖过程中，每循环开挖长度一般控制在0.5～0.8m，严禁单次开挖长度超过1.0m，施工过程中需加强监控量测，当实际情况与设计不符时应及时调整支护参数，加强支护。

K45+024-K45+027 段和K45+050-K45+056 段为隧道底部拱桥拱座施作洞室段，采用环形开挖预留核心土法进行作业，逐榀开挖、逐榀支护，开挖后及时施工相应的初期支护，同时临时竖向支撑Ⅰ20b 工字钢入岩深度不小于50cm（人工开凿，避免扰动基础围岩）。

（2）施工期间，加强洞室监控量测及超前地质预报，工字钢拱架以现场实际工程量为准，施工期间相关单位现场确认。

（3）超前支护。

拱座开挖前拱部施作超前支护，采用φ42mm，壁厚4mm 的热轧无缝钢管加工制成的超前小导管进行超前支护，长度为4.0m，环向间距40cm，纵向排距120cm。钢管前端加工成雏形，尾部焊接A6 钢筋加劲箍，管壁四周钻A6mm 注浆孔，钢管以10°～15°外插角打入围岩。

图2 开挖工艺流程

（4）注浆。

超前小导管尾端固定在钢拱架上，保证注浆质量。注浆采用水泥浆液通过注浆机注浆，可参入水玻璃调节凝结时间。注浆系数：水泥浆水灰比1:1，注浆压力为0.5～1.0MPa，水泥标号采用P.O 42.5。

（5）初期支护。

初期支护采用26cm 厚的C25 气密性喷射混凝土。采用湿喷工艺进行施工，出碴及清理岩面后后立即初喷，然后进行钢支撑、锚杆和钢筋网支护，最后复喷至设计厚度。

钢筋网采用φ6.5 钢筋制作，钢筋网衬砌网格之间的间距为20cm×20cm。

图3 拱座暗挖支护

（6）加强临时支撑：由于拱座洞室上方已经施工主洞初期支护、二次衬砌、仰拱，拱座暗挖段施工期间避免发生异常变形，安装临时支撑前，必须对开挖的松石进行清理，临时支撑必须安装在坚实的基础上面，确保临时支撑及初期支护的稳定性，确保拱座施工及主洞安全。

图4 临时支撑大样

（7）为了确保施工安全及主洞安全，除妨碍拱座施工需要拆除外，临时支撑不拆除。

2.3 拱座施工要求

拱座基坑开挖到设计标高及设计尺寸后，组织监理工程师进行验收，验收合格进入下一道工序施工。本工程拱座除靠近溶洞侧设置侧模外，其余三侧面均采用原槽浇筑。

混凝土浇筑过程中严格控制混凝土出厂温度。

侧墙混凝土浇筑完成后，应及时覆盖土工布或麻袋养护，24h后开始洒水养护，养护时间不得少于14d。

2.4 主拱圈施工方法

拱圈采用实腹式等截面悬链线无铰拱。跨径24m，矢跨比1/6，拱圈厚度150cm。拱座拱圈均采用C40 混凝土浇筑；拱上填料：拱上填料采用C30 混凝土。

根据设计图纸要求，采用支架法施工拱圈，由于该段位于溶洞上方，无法搭设落地式脚手架，项目部采用工字钢拱架施工拱圈，机械配合人工吊装。

纵向主工字钢采用Ⅰ20b 工字钢，横向搭设间距0.3m，按照拱圈参数加工弧度，由于拱架工字钢拱架采用拼接搭设，拱架长度23.84m，采用三段拼接而成，各拱架单元底部焊接在14cm 的钢板上，现场安装采用φ25mm 高强度螺栓连接。拱架在拱座处与预埋钢板连接，安装位置必须准确。横向采用Ⅰ16b 工字钢与Ⅰ20b 工字钢连接，焊接必须饱满牢固，2m 设置一道，横向连接工字钢不少于10 道，确保工字钢在整体受力，工字钢搭设必须有专人指挥。

型钢拱架连接时须连接牢固，连接钢板之间不得留空隙，支架拱脚必须放在牢固的预埋钢板上，并且安装水平整齐。

拱座施工时，在拱圈拱脚下方预埋一块20mm 厚钢板及φ25高强度螺栓，并且对预埋钢板处设置加强钢筋，支架搭设时与Ⅰ20b 工字钢底部连接钢板连接。在工字钢拱架上部铺设10cm×10cm 方木，间距20cm，主拱圈底模、侧模采用15mm，122cm×244cm 竹胶板加工而成。

2.5 预压与监测

2.5.1 支架搭设

（1）支架基础预压荷载不应小于支架基础承受的混凝土结构恒载与支架、模板重量之和的1.2 倍。按预压荷载的60%、80%、100%、120%依次进行。

单个拱圈荷载为513.6×26=13353.6kN，拱圈受力面积为12.65m2×28.65m2=362.4m2，模板忽略不计，工字钢荷载为516.6kN，预压荷载为16644.2kN，施工现场预压荷载按60%、80%、100%、120%加载依次进行。

（2）由于隧道内场地受限，支架预压范围不应小于施工的混凝土结构物实际投影面宽度。

2.5.2 加载与卸载

（1）预压荷载应按预压单元沿混凝土结构纵横向对称进行加载，加载宜采用多次加载，加载过程由拱脚对称向拱顶进行。

（2）卸载过程可一次性卸载，从拱顶开始向两侧开始，并宜沿混凝土结构纵横向对称进行。

2.5.3 监控监测

（1）基础预压的监测应包括下列内容：

①加载之前监测点标高；

②每次加载后监测点标高；

③加载至120%后每间隔24h 监测点标高；

④卸载6h 后监测点标高。

（2）沿混凝土结构纵横向设置监测断面；每个监测断面上的监测点不宜少于5 个，并应对称布置。对于支架基础沉降监测，在支架基础条件变化处应增加监测点。

（3）支架沉降监测点应在支架顶部和底部对应位置上分别 L/8、L/2、7L/8（L 为跨径）设置观测点，如图5 所示。

2.6 支架拆除

由于场地限制拱圈施工后，无法对拱圈支架进行拆除，因此本工程拱圈支架不拆除，当拱圈混凝土强度达到设计要求，方可进行下一道工序施工。

拱圈浇筑后待混凝土强度达到设计强度的100%后，按照设计图纸采用C30 混凝土进行回填，回填混凝土施工前先对拱圈混凝土施工界面要凿毛冲洗、充分润湿，使新旧混凝土结合密贴[1]。

图5 监测点布置

侧墙混凝土浇筑完成后，应及时覆盖土工布或麻袋养护，24h后开始洒水养护，养护时间不得少于14d。

回填混凝土顶面高程要严格控制，以免影响隧道二衬厚度，仰拱混凝土强度达到设计强度100%后方可允许车辆通行。

3 总结

本文详细研究溶洞施工技术的处理措施，同时对注意事项也进行说明，进一步得出该施工方法是可行和科学的，可以为类似工程提供参考依据。