隧道边墙浅埋地段盖挖法施工技术探讨

摘 要：鉴于传统浅埋段围岩隧道施工工艺不适用于非V级围岩边墙浅埋（或临空）段施工的情况，结合本标段实际情况并借鉴传统浅埋段围岩隧道施工工艺提出了一种新的针对非V级围岩边墙浅埋（或临空）段隧道的施工工艺――盖挖法，并简要介绍了盖挖法的工艺流程和技术要点。

关键词：浅埋；隧道施工；盖挖法；偏压

一、工艺提出背景

1.类似工艺发展史

隧道浅埋地段的施工一直是隧道施工过程中的重难点控制工程，以往遇到的浅埋围岩一般是V级围岩浅埋或临空（拱部或边墙），或其他级别的围岩隧道拱顶浅埋，伴随局部偏压。浅埋（或临空）隧道传统的施工方法可分为三种：明挖法、明拱暗墙法以及半明拱暗墙法。

其中明挖法用法较为普遍，主要适用于V级围岩埋深0～3m或隧道轮廓线部分位置临空的浅埋地段；设计和施工过程中还可以适当调整明洞的位置和长度以达到调整暗洞洞门位置的目的，确保暗洞的进洞安全。

明拱暗墙法和半明拱暗墙法适用于拱部埋深在6m以下的围岩段（V级围岩段较为常用，其他级别围岩段也可使用），其中明拱暗墙法近几年被广泛认可，并在工程实际中普遍应用；半明拱暗墙这个概念目前并没有得到广泛的认可，但在某些工程实际中已得到应用并取得了非常好的效果。

明拱暗墙法的基本原理是将拱部上部覆土全部挖掉（如图1所示），然后在隧道外侧施做拱部初支部分，并在拱脚处施做工字钢―混凝土承台（用大型号工字钢将拱脚纵向连接在一起，再一次性浇筑数十米混凝土承台将大型号工字钢埋与其中），等初支强度达到70%的设计强度时及时回填至原地面线高度以防雨水淤积；其他后续施工流程与暗洞部分相同。该方法减少了土石方挖方量，节约了成本，有利于水文环境保护；其最大的优势在于确保了拱部“0”沉降，极大降低了施工安全风险。

半明拱暗墙法的基本原理是将隧道拱部上部部分覆土挖掉（如图2所示），不同于明拱暗墙法的是其拱部初支的施做仍在洞内进行，工艺流程也与暗洞施工一致，其主要特点是卸去了隧道拱顶的压力，极大提高了施工安全。该方法若应用于上部为堆积土、下部为稳定原地貌围岩的隧道效果最显著。

2.盖挖法施工工艺提出

总上所述，对于V级围岩浅埋段以及其他级别围岩拱顶浅埋段我们都有较为成熟的施工工艺以保证施工安全进行，但在广乐高速项目我们却遇到了较为罕见的另类情况：IV级围岩段边墙部位浅埋（部分临空）。

广乐高速T28标项目段银盏1#隧道左线进口ZK246+671～ZK246+691段围岩为全风化及强风化花岗岩，裂隙较发育，围岩整体呈松散状，稳定行较差，经判断为IV级围岩段。图3和图4分别是该段的实物地形图和示意地形图。该段若想安全施工，用前面所述的三种方法均是解决不了的，因此针对边墙部位浅埋段隧道施工我们提出了盖挖法施工工艺。

二、盖挖法施工工艺

1.原理和目的

盖挖法的基本原理是借鉴了明拱暗墙法和半明拱暗墙法的基本原理，就是将暗洞施工的一部分工作在洞外完成，减少暗洞施工的难度和风险。不同的是明拱暗墙法和半明拱暗墙法是消除压力，盖挖法是增加压力。对于边墙浅埋（部分临空）段隧道而言，其最大的施工隐患是偏压，因此盖挖法施工工艺的重要目标就是消除偏压对隧道暗洞施工的影响。

2.适用范围

（1）若隧道围岩是标准的V级围岩浅埋地段（或同时存在部分临空，或同时存在局部偏压，包括拱部浅埋和边墙浅埋），且已经严重影响暗洞施工的顺利进行，此时可以采用明挖法。

（2）若隧道围岩是拱部浅埋段（可以是V级围岩，可以是其他级别围岩段，或上部是堆积土、下部是较为稳定的原地貌土），经拱部压力释放后可以确保暗洞施工的顺利进行，此时可以采用明拱暗墙法或半明拱暗墙法。

（3）若隧道围岩是非V级围岩的边墙浅埋地段（或部分临空），就如本文中所示例子属于IV级围岩边墙浅埋段，如果采用明挖法施工就需要爆破大量的岩石，就目前的国际和国内环境保护的大背景而言，这是根本不允许的；就安全和技术的角度而言，这几乎是行不通的。因为此类围岩的隧道本身就存在严重的偏压，所以采用明拱暗墙法或半明拱暗墙法也是行不通的。因此，此类围岩隧道只能采用盖挖法消除偏压以降低暗洞施工的安全风险。

总上所述，盖挖法适用于非V级围岩的边墙浅埋地段（或部分临空）。

3.工艺流程

（1）施工前在盖挖法施工部位首先要清理围岩表面的危石、孤石以及虚渣。若围岩较完整，没有风化或节理发育，此道工序可以省略。

（2）按照暗洞初支工字钢的位置和几何尺寸进行放样、立架。将浅埋部位开挖至暗洞初支工字钢的位置，将临空部位回填至该位置，并将回填物（可以是土、碎石或土+碎石）压实，然后按暗洞初支工字钢的位置立架。

（3）工字钢加固及初支其他工序施做。因为采用盖挖法施做暗洞初支工字钢时系统锚杆是无法施做的，所以必须在工字钢拱脚部位用锁脚锚杆（管）进行加强支护以起到固定工字钢的目的。工字钢加固完成后其他工序如施做连接筋、挂设钢筋网以及喷射砼等工序与暗洞施做流程和方法一致。

（4）施做护拱。初支施工完成后还要在初支的外侧浇筑一层钢筋混凝土结构物以起到保护初支位置和几何尺寸的作用，这一层结构物我们称之为护拱，如图5“混凝土浇筑区”所示。护拱的配筋和浇筑混凝土的强度及厚度没有统一要求，要根据实际情况而定，一般与该围岩段二衬的设计一致。护拱的两端必须施做于牢固的基础上，必要时在护拱两端围岩上施做锚杆并将锚杆与护拱钢筋焊接。

（5）反压回填。为消除围岩偏压对隧道施工的影响，护拱施做完成后要进行反压回填。回填的形式可采取浆砌片石回填和土石回填相结合的方式，如图5“浆砌片石回填区”和他“土石回填”区域所示。当然，也可以采用其他的回填方式，如的单一土石回填、混凝土回填+土石回填、单一浆砌片石回填以及单一混凝土回填等，要视具体情况而定。

（6）施做防排水系统。回填施做完成后要在回填物表面施做粘土隔水层和永久性排水沟（如图5所示），排水沟的大小视当地的水文条件而定。

4.技术要点

（1）盖挖法施工部位初支工字钢放样时要根据围岩情况和盖挖施工扰动情况预留一定的变形量。

（2）盖挖法施工部位初支喷射混凝土必须在盖挖施工时完成。若盖挖施工时没有进行初支喷射混凝土的施做，施工过程中可能有土石虚渣或混凝土掉快侵入初喷空间，或者盖挖施工完成后因围岩变形而有岩体侵入了初喷空间，这样会导致暗洞掘进时盖挖段的初喷无法施做。

（3）盖挖施工时也可以不进行初支喷射混凝土施工，可以在浇筑护拱时将模板布置与初支工字钢的内沿，将初支工字钢和护拱混凝土一体浇筑。

（4）回填方式和回填方量必须经过严格论证和计算，回填既要达到消除围岩偏压压力的效果，又不能造成回填物产生的压力远远大于围岩原有偏压压力。

（5）若回填方式采用的是（部分）浆砌片石回填或（部分）混凝土回填，浆砌片石或混凝土必须连续砌筑成形或一次浇筑成形，并且有部分结构侵入岩体（如图5所示“浆砌片石回填区”左下侧的倒梯形结构），防止回填物整体滑移。

（6）土石回填必须分层夯实回填。

三、小结

本文针对隧道施工以往应用于浅埋（或存在部分临空）偏压地段的施工工艺（包括明挖法、明拱暗墙法和半明拱暗墙法）不适用于非V级围岩段边墙浅埋（或存在部分临空）偏压隧道施工的情况，结合实际情况针对性的提出了盖挖法施工工艺，并系统论述了盖挖法的工艺流程和技术要点，以望对类似的非V级围岩段边墙浅埋（或存在部分临空）偏压隧道的施工起到一定的辅助作用。

参考文献：

【1】王成隧道工程.北京：人民交通出版社，2009.

【2】黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001.

【3】杨新安，黄宏伟.隧道常见病害与防治[M] .上海：同济大学出版社，2003.

【4】公路隧道施工技术细则.中交第一公路工程局有限公司主编.北京：人民交通出版社，2009.

【5】公路隧道施工技术规范：JTGF60-2009.中交第一公路工程局主编.北京；人民交通出版社，2009.