施德泉

摘 要：随着经济社会的发展，施工技术的提升，大断面公路隧道日渐增多。本文是笔者参与设计的一座大断面隧道的设计要点。本文目的是通过描述该隧道的地质特点及支护方法，展示笔者对大断面隧道的理解，为类似工程设计及施工做参考。

关鍵词：大断面;土质隧道;设计要点

0 引言

大断面土质隧道的稳定性一直是设计和施工过程中的重难点，许多专家学者都对此进行了研究，并且在一定的程度上取得了相应的成就。本文根据笔者参与设计的大盘山隧道的情况，提出对大断面隧道的理解，供设计及施工人员参考。

1 工程概况

大盘山隧道是320国道至富阳大桥连接线上的控制性工程，一级公路兼市政快速路标准，限速80 km/h，为分离式双向六车道隧道，洞口局部小净距。左洞长2 320 m，右洞长2 335 m，单洞净宽13.75 m，净高5 m。

2 地质概况

隧址区为低山斜坡地貌，地形起伏较大，围岩进洞口为侵入岩燕山晚期花岗岩，地表第四系覆盖层较厚。进洞口段约110 m位于V级围岩土质路段。土质为残坡积碎石土及全风化花岗岩，围岩稳定性极差，易导致隧道掘进时塌方。

隧道围岩地下水为基岩裂隙水，主要由风化裂隙水和构造裂隙水组成，基岩裂隙水主要受大气降水补给，在山坡坡脚处等地排泄。

3 隧道V级围岩衬砌设计

4 隧道超前支护设计

大管棚设置在洞口Ⅴ级围岩地段，采用外径108 mm，壁厚6 mm的热轧无缝钢管，钢管环向间距40 cm，纵向外插角上倾3°，超前搭接长度不小于3.0 m。

洞口大管棚后还处于土质路段，采用中管棚进行超前支护。中管棚采用外径89 mm，壁厚5 mm，长9 m的热轧无缝钢管，钢管环向间距40 cm，纵向外插角上倾1.5°，架设于钢拱架上且尾部焊接。

小导管位于V级围岩一般段，采用外径42 mm，壁厚4 mm，长500 cm的热轧无缝钢管，在钢管距尾端95 cm范围外钻Φ6 mm压浆孔。钢管环向间距约40 cm，外插角控制在15°左右，尾端支撑于钢架上，每两排小导管纵向至少需搭接1.0 m。

5 洞口段不利地质开挖与支护

隧道进口左侧为公墓，右侧为民居点，且洞口地形极缓，土质为厚层全风化花岗岩，地层稳定性较差。由于两侧限制，开挖的边坡坡率至少为1：0.3以上，考虑到永久边坡可能失稳，因此延长了明洞长度至40 m，并采用削竹式洞门，明洞回填后恢复原地形。为了保证临时边坡的稳定，将临时边坡支护常用的砂浆锚杆改为直径42 mm、长6 m的注浆小导管，增加安全系数。

由于进暗洞后土质且浅埋段长度较大，为保证暗洞开挖时的安全性，洞口大管棚由常规设计的30 m调整为50 m。现场施工反馈回的数据也证明了管棚对土质隧道开挖的积极作用。

V级围岩土质段落是隧道开挖与初期支护的重难点。尤其是刚越过50 m大管棚后，如未做好小导管超前支护，往往容易出现事故。应先超前预支护后开挖，洞口段预支护优先考虑采用“φ108管棚+注浆”，可采用“小导管+注浆”预支护。根据围岩情况，分双侧壁导坑主洞三台阶法开挖和双侧壁导坑主洞上下台阶法开挖。

由于洞口段位于小净距路段，如仅用常规的中空锚杆或注浆小导管作为系统锚杆，则土质围岩不利于中夹土体稳定。故在小净距段边墙上增设对拉锚杆，纵环间距均为1.5 m。对拉锚杆穿过中夹土体，确保了其稳定性。

为减小初支变形，控制沉降，在设计时减小了钢架连接钢筋的间距，提高了钢架的整体刚度。同时应保证拱脚的稳定性，必要时可以采用108 mm钢管作为钢架锁脚锚管，以工字钢作为连接钢材支撑锁脚锚管，控制钢架的整体沉降。

当拱顶沉降量较大或无法收敛时，考虑在导洞每台阶开挖后增设临时仰拱，临时仰拱采用可以I22b或I20a工字钢，与上台阶和中台阶形成临时闭环，待下一台阶开挖并形成临时钢架闭环后再拆除上一台阶的临时仰拱，依次推进。

施工时应严格控制进尺，保证每进一循环进尺则架设一榀钢架，控制上下台阶的长度，仰拱及时跟进成闭环。施工期间要加强洞内及洞顶的监控量测，以利于动态指导设计和施工。

6 结束语

大断面土质隧道的地质特点是位于浅埋或超浅埋段，无法形成有效的自承拱，且荷载分布很不均匀，且围岩松散极易坍塌。故土质路段的支护除了一般的开挖与支护原则外，应增加更多有效措施防止内轮廓变形与失稳，使得围岩的整体性与初支的刚度增强。本文概述了大盘山隧道的工程地质与支护措施及参数，供设计与施工单位参考。

参考文献：

[1]王磊，李叶红.重庆市白鹤咀隧道设计综述[J].土工基础，2010，24（2）：27-30.

[2]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003，11.