张红日
（山西路桥集团 隰吉高速公路有限公司，山西 太原 030032）
黄土地区由于特殊的地形限制，导致某些隧道洞口必须采用非常规的进洞方式和洞门结构。同时黄土地区特有的沟壑地形，导致大多数黄土隧道的进洞位置处都存在不同程度的偏压情况，加之洞口段埋深较浅，围岩风化强，极易受降雨和开挖扰动等影响，自稳性差。在浅埋偏压隧道洞口段施工中，常因施工工法选取不当而造成洞门塌方冒顶、洞口边仰坡滑塌等工程事故[1]。盖挖法，兼具明挖法与暗挖法优点[2]，能在保证开挖支护安全的前提下明显降低洞口段边坡开挖高度，与明挖相比，可减少洞口刷方方量，降低工程建设成本，减少对洞口植被的影响，是绿色交通倡导的优先进洞方法[3]。
国内外学者在隧道洞口盖挖法方面进行了大量研究，刘传利等[4]、庞新刚[3]和胡平等[5]结合不同工程案例研究了盖挖法在浅埋偏压、超浅埋偏压段与洞口段的设计方法和施工技术；
伍毅敏等[6]采用数值模拟和现场监测对半明半暗隧道洞口段力学特征进行了分析；
刘传利等[4]采用数值模拟方法分析了盖挖法施工隧道变形受力规律。
本文依托隰吉高速南岭塬隧道工程，对偏压黄土隧道洞口段盖挖法设计参数进行了介绍，并对盖挖法施工过程进行了详细阐述，提出了耳墙盖挖法的施工要点，可为类似隧道工程的设计和施工提供参考。
南岭塬隧道位于山西省隰县县城以东龙泉镇卫家垣村，设计为左右分离式，总体走向呈北南向，左线洞身全长2 210.0 m，右线全长2 187.0 m，最大埋深136.12 m。
隧址区地势总体上中部较高，南北两侧低。隧道进口位于龙泉镇古城村古城砖厂南侧一斜坡上，岸坡较陡峭，坡向北，坡角在24°～31°之间；
沟底未见基岩出露，洞口及以上沟壁部分为第四系中更新统离石黄土。隧道出口位于龙泉镇卫家垣村银山沟北岸斜坡上，岸坡较陡峭，坡向南，自然坡度约20°～38°之间；
沟底为耕地。
隧址区地层结构较为简单，根据地质调查及钻探揭示，地层由新至老依次有：第四系上更新统粉土、粉质黏土（Q3eol、Q3dl），第四系中更新统离石黄土（Q2pl），新近系静乐组（N2j）粉质黏土夹薄层砾岩。
图1 南岭塬隧道洞口概貌
2.1 地形条件
隧址区地势总体上中部较高，南北两侧低，右线地表高程1 052.10～1 182.00 m，相对高差129.9 m；
左线地表高程1 047.69～1 181.10 m，相对高差133.41 m，岸坡较陡峭。隧址区地貌单元属黄土残塬区，洞口以上沟壁部分为第四系中更新统离石黄土。
图2 南岭塬隧道右线洞口段地质纵断面图
2.2 施工方案比选
对于浅埋偏压隧道，目前国内外多采用加固处理偏压边坡再进行洞门施工，常见措施有：削坡、回填反压、地表注浆、设置抗滑桩、预应力锚杆和混凝土挡墙等。各种方案之间经济效益差别显著。
削坡和回填反压是通过调整隧道两侧土体压力来降低边坡偏压对隧道稳定性的影响。削坡的治理效果与开挖范围密切相关。如果处治范围小，无法起到很好的治理效果，范围大则经济性降低且对周边环境的破坏较大。当偏压程度不大时，采用回填反压，该方案通常与施作明洞共同使用。
当隧道浅埋且地层非常松散破碎，时常采用地表注浆，该方法是通过提高土体参数来提高围岩自稳能力。但是，注浆量估算和控制比较难以把握。
设置支挡措施，包括混凝土挡墙、预应力锚杆和抗滑桩等，有时相互结合采用。支挡措施的主要作用：抵挡仰坡下滑、削弱山体偏压力和增强端墙稳定性。
山岭隧道洞口浅埋段施工常采用暗挖法或明挖法进行施工。暗挖法需要有足够的上覆岩土体，且能够形成承载拱，该工程不适合采用。明挖法因为要开挖坡体，对植被环境破坏较大，故也不采用。
同明挖法相比，盖挖法减少了开挖深度和宽度，故南岭塬隧道洞口段采用盖挖法结合耳墙的支护方案，既达到了对周边环境最小限度的干扰，同时又解决了偏压的难题。
根据《公路隧道设计规范》[7]中对隧道拱肩厚度的覆盖层要求、隧道洞口的地形地貌和边仰坡的实际情况，明暗洞交界里程桩号确定为K21+471，盖挖拱起点桩号为K21+471。
3.1 洞口截排水施工
边仰坡施工前应先沿开挖边缘线5～10 m开挖并施作洞顶截水天沟，待进洞后及时施作洞门和两侧排水沟，与洞顶截水沟相连形成完整的排水系统。
3.2 边、仰坡开挖防护
按设计要求从上至下开挖边仰坡，并及时按设计要求进行边仰坡的防护。边仰坡采用喷锚网防护+窗孔式护面墙防护+植生防护，以防雨水渗入而坍塌。开挖高侧临时边坡采用锚、网、喷防护。钢筋网间距15×15 cm，C25喷混凝土厚度 10 cm，Φ22 mm水泥砂浆锚杆间距1 m×1 m，呈梅花型布置，一级边坡锚杆长3 m，二级边坡锚杆长8 m。端头与钢筋网焊接，以增强坡面防护的整体稳定性。
3.3 明洞段施工
明洞采用明挖法施工，采用挖掘机分段、分层开挖，拱上部采用放坡开挖，拱下垂直边坡开挖，必要时辅以破碎锤开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡。
3.4 盖挖段施工
盖挖段施工顺序为：套拱、耳墙和盖拱、大管棚施工。
图3 盖挖段起点K21+471立面图
a）盖拱施工 拱部120°范围采用C30钢筋混凝土护拱，厚80 cm，内设9榀I20a型钢，钢架紧贴仰坡放置，间距60 cm。靠山体一侧采用Φ42 mm锚管，管长5 m，以增强护拱体系的稳定性和安全性。另一侧偏压耳墙采用C30现浇混凝土，与盖挖护拱整体浇筑。护拱钢筋设计，耳墙设计见图4。
图4 支护结构配筋图
b）回填 当盖挖段混凝土套拱达到设计强度95%后，洞顶回填碎石土。回填碎石土应分层夯实，回填高度可根据实际地形作适当调整，其上设置50 cm厚黏土隔水层，其坡度施工时根据实际地形进行调整，黏土层表面铺设网格植草。
c）大管棚施工 采用Φ108 mm，壁厚6 mm热轧无缝钢管进行超前支护。环向间距40 cm，外插角1°。施作管棚前，先行施作2 m的套拱，安装导向管用于管棚精准定位和导向。注浆采用“单”“双”号注浆。
d）洞身开挖支护 盖挖段采用CD（中隔壁）法分部、分块施工，尽量采用人工或机械开挖。将隧道分成左右两部分，每部分又分为上、中、下3个台阶，每步开挖后，应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁。中隔壁墙依次分部联结而成。待该侧初期支护完成，且强度达到设计强度的70%后，再分层开挖隧道的另一侧。最后，拆除支护，施作仰拱及填充、再施作拱墙衬砌。
3.5 暗洞段施工
该隧道洞口为V级围岩黄土地质段，按设计采用预留核心土法施工。具体施工工序为：拱部超前小导管注浆预支护→拱部环形开挖→上半断面初期支护→核心土开挖→下半断面开挖→下半断面初期支护→浇筑仰拱封底。
本文依托南岭塬隧道工程，通过分析其洞口段地形地貌及地质情况，对常用的隧道进洞方案进行了比选，探讨了耳墙盖挖法对该工程的适用性，并论述了该方案在南岭塬隧道的具体设计和施工应用情况，分析结果表明：
a）盖挖法可减少开挖面，耳墙可有效提高偏压侧边坡的稳定性，解决偏压问题，两者结合，既达到了对周边环境最小限度的干扰，同时又解决了浅埋偏压的工程难题。
b）耳墙盖挖法可有效避免边仰坡失稳，减少永久占地，很好地体现了绿色环保理念，尤其在黄土地区绿色植被覆盖率本就不高的条件下，该方案兼具景观生态和工程防护的优点，在黄土地区隧道建设中具有很好的应用前景。
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