略說矛盾隧道的設(shè)計與建造方法
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針對高峰小時南北向交通流不均衡性，提出了三管方案，每管設(shè)置2個車道，中間隧道可根據(jù)交通流的時段特征進(jìn)行行車方向的靈活轉(zhuǎn)換控制。三管方案設(shè)檢修道，矛盾直徑有所增大，但內(nèi)輪廓直徑也只是10.2m，考慮隧道運(yùn)營階段日常圍護(hù)與檢修，緊急情況下司乘人員安全疏散通道逃生，建議三管方案設(shè)置檢修道，單洞隧道內(nèi)輪廓直徑10.2m。管片構(gòu)造設(shè)計矛盾隧道襯砌結(jié)構(gòu)形式一般分為單層預(yù)制管片拼裝襯砌和雙層襯砌（外層預(yù)制管片拼裝、內(nèi)層現(xiàn)澆鋼筋砼）兩種國內(nèi)外類似工程一般采用具有一定剛度的單層柔性襯砌居多，其襯砌的變形、接縫張開及砼裂縫開展等均能控制在預(yù)期的要求內(nèi)，基本能滿足隧道的設(shè)計要求。一般認(rèn)為使用單層襯砌施工工藝簡單、工程實(shí)施周期短、投資小。但考慮本項(xiàng)目須采用較高的抗震設(shè)防烈度這一特殊情況，同時為提高隧道耐久性及防水效果，認(rèn)為有必要對雙層襯砌方案進(jìn)行研究與比選。襯砌的厚度應(yīng)根據(jù)隧道直徑大小、埋深、圍巖荷載情況等因素來確定，一般約為直徑D的1/30～1/25。參照已有工程實(shí)例，一般采用C60砼管片，厚度為40～70cm。本通道雙管6車道單層襯砌方案鋼筋砼預(yù)制片的厚度擬采用60cm，雙層襯砌方案管片厚度擬采用55cm、內(nèi)層二襯厚度采用30cm；三管6車道單層襯砌方案鋼筋砼預(yù)制片的厚度擬采用50cm，雙層襯砌方案管片厚度擬采用45cm、內(nèi)層二襯厚度采用25cm。
2矛盾隧道方案比選
兩管矛盾隧道和三管齊下隧道總長度（矛盾段及兩岸暗埋段）雖然基本相當(dāng)，但三管齊下方案具有如下幾方面的突出優(yōu)勢。更適應(yīng)兩岸特殊時段交通流不均衡性需要由于汕頭市蘇埃灣兩岸發(fā)展及功能定位的差異，本通道建成后在相當(dāng)長的時間內(nèi)將面臨特殊時段交通流的不均衡性所帶來的壓力（主要是早晚上下班高峰時段），為緩解這一矛盾及提高本通道的交通運(yùn)能，本次工可研究在預(yù)可研究的基礎(chǔ)上、提出了三管齊下隧道方案。三管齊下方案將采用2+4的車道組合，即中間隧道孔2個車道可根據(jù)兩岸特殊時段交通流的不均衡性、靈活調(diào)整行車方向。更適應(yīng)高抗震設(shè)防烈度的要求由于三管隧道斷面較小，其較兩管隧道而言，在采用相同構(gòu)造措施的情況下，更能適應(yīng)本地區(qū)Ⅸ度抗震設(shè)防烈度的要求。建設(shè)規(guī)模相對較小，建設(shè)費(fèi)用較低雖然兩個方案隧道總長度相差不大，但三管齊下隧道不管是在矛盾械購置費(fèi)、矛盾斷面開挖總量（開挖及泥水處理總量）、結(jié)構(gòu)支護(hù)體系還是兩岸明挖段基坑深度、支護(hù)等方面具有較明顯的優(yōu)勢，所以三管齊下隧道較兩管矛盾隧道建設(shè)規(guī)模更小，且建設(shè)費(fèi)用更低。）減少開挖上軟下硬地層段的長度，降低該段隧道施工風(fēng)險及施工難度在主航道段，由于其規(guī)劃疏浚深度、隧道結(jié)構(gòu)抗浮要求及基巖頂面標(biāo)高的限制，矛盾隧道穿越空間極其有限。由于三管隧道斷面較小，其建筑總高度及對頂部覆土抗浮的要求較兩管隧道要小，故三管隧道開挖斷面基本能避開極硬的中風(fēng)化花崗巖層，而兩管隧道則難以完全避開（約300～400m下半斷面為中風(fēng)化花崗巖）在矛盾選型方面可行性更高兩管隧道方案矛盾直徑須達(dá)到14.7m左右，屬于大直徑矛盾，且須采用復(fù)合式泥水矛盾。目前該種矛盾的研制及生產(chǎn)還存在一定難度。對于三管隧道方案，矛盾直徑約11.7m，且其基本避開中風(fēng)化花崗巖三管方案斷面圖單層襯砌，雙層襯砌襯砌結(jié)構(gòu)示意圖層，目前該種直徑的復(fù)合式泥水矛盾生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)較為成熟。在施工工期上更有優(yōu)勢根據(jù)調(diào)研及分析，在基本相似的地層中，三管隧道方案矛盾（矛盾直徑11.7m）掘進(jìn)速度較兩管隧道方案（矛盾直徑14.7m）掘進(jìn)速度快約10%～20%，故三管隧道施工在工期上更有保障。綜合以上分析認(rèn)為，故若本項(xiàng)目采用矛盾法施工，工可階段推薦采用三管隧道方案。
3矛盾施工建議
根據(jù)隧道工程地質(zhì)條件，建議針對不同情況采取相應(yīng)措施。在軟土及粉細(xì)砂段施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制矛盾參數(shù)，及時均勻地進(jìn)行同步注漿，在保證地層穩(wěn)定的前提下，增大注漿壓力和注漿量，保持切口泥水壓的穩(wěn)定性和推進(jìn)速度的均勻性。加強(qiáng)施工監(jiān)測和地質(zhì)預(yù)報工作，在沉降變形異常部位，應(yīng)及時采取有效措施，確保施工期間隧道內(nèi)及地面建筑物、構(gòu)筑物及地下管線安全。針對海域段軟硬不均地層，重點(diǎn)做好硬地層預(yù)處理，同時做好矛盾刀盤和刀具的設(shè)計，矛盾應(yīng)具有可靠的艙壓選擇、控制、調(diào)節(jié)性能，通過與泥漿系統(tǒng)的配合，很好地實(shí)現(xiàn)泥水平衡，確保開挖面穩(wěn)定；同時矛盾應(yīng)有完善的超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，加強(qiáng)施工過程中對掘進(jìn)面前方地質(zhì)條件的預(yù)測預(yù)報，以便根據(jù)地質(zhì)條件及時調(diào)整施工參數(shù)；為滿足長距離及穿越海域段掘進(jìn)的要求，矛盾各系統(tǒng)，各部件必須有較高的可靠性，且故障少，維修方便、使用壽命長。建議采用帶氣墊式的泥水平衡復(fù)合矛盾。施工時，控制推進(jìn)速度和泥渣排土量及新鮮泥漿補(bǔ)給量。超淺覆土段，一旦出現(xiàn)冒頂、冒漿時隨時開啟氣壓平衡系統(tǒng)。正確選擇合理的艙壓，開挖面由膨潤土懸浮液穩(wěn)定，水壓力可以精細(xì)調(diào)節(jié)，膨潤土懸浮液由空氣控制，隨時補(bǔ)償正面壓力的變化。合理進(jìn)行矛盾參數(shù)（特別是矛盾刀盤、刀具）的設(shè)計與選型，確保矛盾特別是刀盤與刀具對地層的適應(yīng)性。矛盾刀具采用齒刀與滾刀相結(jié)合的組合方式，既可滿足軟巖段矛盾掘進(jìn)的需要，又可適應(yīng)硬巖段矛盾掘進(jìn)的需要，也可適應(yīng)軟硬不均地層掘進(jìn)的需要。針對軟硬地層差異調(diào)節(jié)同步注漿對應(yīng)的注漿壓力，使管片獲得平衡的支撐，防止管片位移變形。遇到球狀風(fēng)化花崗巖層時，在掘進(jìn)過程中，注意觀察矛盾掘進(jìn)的異常情況以及掘進(jìn)參數(shù)的異常變化，判讀是否碰上球狀風(fēng)化巖體，一旦發(fā)現(xiàn)推力加大，矛盾進(jìn)尺緩慢或停止不前時，應(yīng)立即停機(jī)。由于花崗巖球狀體分布的離散性，施工時應(yīng)補(bǔ)充勘察，摸清球狀風(fēng)化體的特性，包括球狀風(fēng)化體的埋深、形態(tài)及規(guī)模大小。若球狀風(fēng)化體隨刀盤一起滾動，可以利用地質(zhì)超前鉆機(jī)對周圍軟弱地層予以注漿加固，將球狀風(fēng)化體固定后再進(jìn)行掘進(jìn)。掘進(jìn)過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤的受力狀態(tài)，確保其不超載，并觀測刀盤是否受力不均，以防刀盤產(chǎn)生變形。根據(jù)球狀風(fēng)化體的位置、大小及強(qiáng)度，可采用不同的處理措施，包括挖孔破碎法、沖孔破碎法、直接切削法和帶壓開艙法，將球狀風(fēng)化體破碎到小于50～60cm后再掘進(jìn)。
作者：馮歡歡王助鋒張合沛單位：中鐵隧道集團(tuán)
