李超杰保利长春工程有限公司
摘要：以S10涿河高速公路一期工程为背景，阐述了该工程长明隧道、大型隧道入口工程等特点。昌明洞连拱隧道采用常规放坡、明挖法和渠道纵挖。对两种快速掘进技术方案进行了分析比较。分析表明，采用纵向隧道开挖和快速掘进技术有利于节省施工成本、加快施工进度。
关键词：长明洞；双拱隧道；纵向隧道开挖；快速进入隧道；
作者简介：李超杰（1994—），男，工程师，从事公路工程建设相关工作。 ;
1 项目概况及地质条件 1.1 项目概况
S10涿河高速公路一期工程位于甘肃省甘南州卓尼县。是甘肃省省道网两条横向线中S10线的重要组成部分。其控制工程为震业隧道。紫叶隧道位于卓尼县柳林镇紫叶村东北部。隧道入口站号为L2K2+353，出口站号为L2K2+585，全长232m。该隧道为连续拱短隧道。入口端设计27m明孔开yun体育app官网网页登录入口，出口端设计27m明孔。末端设计95m裸眼，进出口端均浅埋偏斜。隧道所在地海拔2650.00m，属高原高山气候，冬季漫长严寒。有效施工时间短，工期紧。
1.2 地质条件 1.2.1 地层岩性
根据工程地质测量、钻探和工程物探结果，隧道厂址区覆盖第四纪全新世斜坡冲积层（Q3dl+pl）地层和下三叠统（T1）板岩地层。其岩性特征按顺序描述如下：
(1)(Q4dl+pl)砾石：灰色，微湿，致密，母岩为砂岩，次棱角，粒径3～6cm，含量约60%，其余充填淤泥。层厚3.60~20.50m，承载力基本许用值[fa0]=550kPa，摩擦阻力标准值qik=120kPa。工程性质较差。
(2)(Q4dl+pl)粉质粘土：棕黄色，硬塑，部分含少量砾石。层厚8.00~12.30m，承载力基本允许值[fa0]=160kPa，摩擦阻力标准值qik=40kPa。工程性质较差。
1.2.2 特殊地质构造
根据设计勘察结果，隧道厂区范围内未发现特殊地质构造。
1.2.3 隧道入口边坡稳定性分析
(1)进口。入口地段位于山坡上，无不良地质现象。坡度比较平缓云开·全站体育app登录，草地比较发达，自然坡度在20°左右。斜坡地层为斜坡冲积物，岩性以粉质粘土为主，可呈硬塑状态。下伏强风化板岩，岩体节理、裂隙发育kaiyun全站网页版登录，岩体较为破碎。边坡集水条件良好，边坡现状稳定。
(2)出口。出口地段位于山坡上，无不良地质现象。坡度陡峭，草比较发达，自然坡度50°左右。斜坡地层为斜坡冲积沉积物，岩性以粉质粘土为主，可呈硬塑状态。下伏强风化板岩，岩体节理、裂隙发育，岩体较为破碎。目前边坡状况基本稳定。该边坡具有良好的集水条件。
2 项目特点
该工程具有明洞长、入口工程量大、工期紧三大特点。
(1) 明洞很长。震业隧道的入口和出口均是浅埋的。入口端明洞长度为27m，出口端明洞长度为95m。
（2）入口处工程量大。 Kieye隧道入口右侧设计为6级斜坡。第一级为锚喷防护，第二至第五级为锚索框架梁防护，第六级为拱形框架防护，设计有6个防滑坡脚。桩基、进口露天隧道开挖土石方16,500立方米。出口右侧设计为5级斜坡。 1至2级为霰弹枪防护，3至4级为锚架梁防护，5级为拱形框架防护。出口处明洞开挖土石方9.58万立方米。 ，工程量大。
（三）施工进度紧张。隧道厂址区位于甘南州卓尼县，属高原高山气候，气温极低，达-27℃，冬季漫长严寒。有效建设工期仅为8个月/年。该项目总工期为24个月，工期极为紧张。
3 施工方案 3.1 常规分级明挖法
（一）建设方案。入口采用常规分级明挖方式，即入口、出口工程同步施工，分步进行边坡开挖防护，并施工抗滑桩。施工达到设计标高后，从出口端至入口端进行单向开挖。
(2)施工工艺流程。施工放线→隧道顶部截水沟施工→边坡分步开挖防护及排水施工→坡脚抗滑桩施工→施工至隧道设计标高→套拱、管棚施工→中心导洞开挖支护→中隔墙→主洞开挖支护及二衬→明洞工程。
(3)建设工期分析。采用分级明挖的方式，先完成隧道入口工程，再完成隧道施工。隧道出入口上坡土方开挖、护坡、抗滑桩等隧道入口工程是影响隧道工程的关键点。按此方案计算（结果见表1）。隧道施工工期为23.4个月，极其紧张。
表1 常规级配与明挖法施工工期计算下载原图。
下载原表
3.2 通道纵向开挖快速掘进 3.2.1 施工方案
从出口端开始，采用隧道纵向开挖法“贯通”坡比1：0.75的中导隧道，并采取临时护坡、排水、防落石措施，打通中导隧道。引导隧道。中央导向隧道工作通道开通后，中央导向隧道入口施工与隧道入口边坡开挖防护同步进行，节省工期[1]。
3.2.2 施工工艺流程
具体施工工艺流程如图1所示。
图1 中导隧道“开槽”施工区域划分。下载原始图像。
（1）在洞顶、坡顶修建截水沟。
（2）逐步开挖①～④区域土方，进行边坡临时喷支护及临时排水设施施工。
（3）中导洞开挖及支护、中隔墙及⑥～⑩区土方开挖、护坡及排水设施施工。
（4）完成中央引导隧道及隧道入口工程。
(5)主孔开挖及支护。
3.2.3 操作要点
（1）施工前规划好进场道路，确保施工通道安全、畅通。
（2）隧道开挖前，应根据实际地形、地貌在适当位置设置截水沟。截水沟应与排水系统连通，保证排水顺畅。
（3）出发时，首先布置隧道明暗界面、中心导向隧道轴线、通道坡度开口线，并用白线和灰线标记。测量、放样过程中发现异常情况应及时识别、处理。
（4）通道按坡度8m开挖，坡比1：0.75，自上而下开挖。严禁底部开挖。
（5）严格按照基坑一级保护施工。开挖边坡采用8cm喷射混凝土临时保护。开挖时，确保边坡平整，无危石、浮石、堆石、杂物。
（6）坡度开挖时注意观察边坡的稳定性。发现异常情况应立即停止作业，疏散人员和机械，并加强观察。根据实测位移速率判断：当速率>1.0mm/d时，边坡处理变形极大，应加强边坡防护。必要时，应撤离机械人员并停止施工；当速率在0.2～1.0mm/d之间时，坡面应进行极限变形处理。加强观测，做好边坡加固准备工作；当速度
（7）坡台上应开挖临时平台排水沟，沟底壁应用水泥砂浆封堵或内衬防渗土工布，防止水向下渗。同时，将平台开挖成4%的向内坡度，确保平台积水收集至平台排水沟，作为破台平台。
（8）隧道开挖完成后，应沿隧道全长设置防护棚，防止坠物。
3.2.4 工期分析
采用隧道纵向开挖法，只需先开挖中导隧道施工通道部分，然后快速喷射混凝土，保护临时边坡。中导隧道可提前4个月施工，隧道口土方工程和防护排水工程同步施工。有效节省4个月工期。
3.3 方案对比
具体方案对比如表2所示。
表2 方案对比分析 下载原图
通过比较发现，对于边坡土体稳定的长明洞连拱隧道，“纵向隧道开挖快速进洞法”比“边坡开挖法”更适合。该技术实施过程中，提前进行边坡稳定性分析。 、动态监测测量、施工质量控制等技术手段也保证了施工安全，直接节省了4个月的工期。从经济效益来看，凯耶隧道建成后，现场管理人员、测量人员将减少10人，施工人员将增加70人。按每人每月减少管理费3000元计算，提前4个月完成可节省管理费96万元。元。
4 方案可靠性分析 4.1 土层信息
为保证边坡稳定，在边坡开挖前对出口端右坡进行了地质钻探，并对所钻孔的典型岩心样品进行了岩土试验。土层特征及参数见表3。
表3 土层测试参数 下载原图
粉质粘土：浅黄色，土质均匀，含角砾岩40%左右，无明显层理，部分夹有岩石，稍湿润，以中密为主。
砾石：蓝灰色，砾石主要由板岩组成，边缘锋利，粒度不均匀，约30％大于60mm，40％20-60mm，充满粉砂，略湿，以致密为主。
4.2 建模分析
采用力正岩土6.0版计算软件进行建模，校核裸边坡在正常工况下的稳定性。 Kieye隧道出口端临时边坡主要为碎石土。由于碎石土的强度主要受内摩擦角控制且碎石土分布范围较大，因此采用线性断裂面法分析边坡稳定性[2]。
计算时选择倾斜土层，不考虑地下水的影响。计算目标设定为寻找最危险的滑移面。未考虑地震影响。计算步长为1度。经矫直岩土计算软件计算，最不利断裂面位置高度为25m，断裂面仰角为40°。安全系数计算公式为：
式（1）中：K为安全系数； F为抗滑动力； T为滑动力； Q——作用在滑动体上的自重和其他载荷； α为滑动面的倾斜角； ψ 为内摩擦角； c是内聚力； L是滑动面的长度。
将具体数值代入计算结果K=1.23>1.2，因此判定施工过程中边坡是稳定的。
4.3 监测与测量
为确保施工安全，施工过程中，在边坡平台顶部以50m/车道的速度设置沉降观测点，对边坡进行动态监测和测量。前15天以1d/次的频率监测侧沉，后期稳定后减少频率至2次。 ～7天/次。同时在坡顶钻孔进行深部位移监测[3]，孔内每隔0.5m监测深部位移。
通过地表沉降观测和深层位移监测，结果表明，开挖12天后边坡趋于稳定，最大沉降量为26mm，最大位移为13mm，边坡处于稳定状态。
5 结论
折叶隧道通过纵向开挖打通中央导向隧道施工通道，使中央导向隧道及隧道入口边坡施工提前4个月完成，直接减少工程管理成本近百万元。同时，对于涿河高速公路这条“扶贫路”的早日建成通车，对于甘南藏族自治州“普通国省干线升级改造”和“交通扶贫”具有重要意义。该技术特别适用于昌明洞连拱隧道。采用该方法时，需提前做好边坡稳定性分析，做好临时边坡防护和排水工作，同时做好中央引导隧道入口施工和边坡施工相交处。工作组织和安全围堵工作，进行表层和深部动态监测测量，确保施工安全。
参考
[1] 李柱友，孙洪文，濮锐，等。大斜度厚覆盖层连拱隧道半暗、半暗洞施工技术[J].云南水电，2019（4）：130-133。
[2] 刘正刚.浅埋偏压小净土隧道施工过程数值模拟研究[J].公路工程，2011（2）：120-123。
[3] 李健.大断面黄土隧道一次分支机理及变形控制技术研究[D].北京：北京交通大学，2012。
