淺談偏壓隧道的出洞

秦柳江,趙 琳

(中鐵十一局集團第五工程有限公司)

1 工程概況

湖北滬蓉西高速公路是我國重點公路網主骨架“五縱七橫”的重要部分。夾活巖隧道為該國道主干線上的第二特長隧道,工程起始于湖北省長陽縣高家堰鎮魏家洲村,止于湖北省長陽縣賀家坪鎮白凡池村。左線長 5 107m,右線長 5 228m。最大埋深 770余 m,縱斷面為 1.98%的單向坡,平曲線最小半徑 920m;隧道結構型式為穿越山體雙向四車道行駛高速公路隧道。

2 洞口情況

隧道地處構造溶蝕 ～侵蝕中低山地區,巖溶地貌發育,地形復雜,山嶺險峻,隧道進口位于沿溪河左岸,地面標高在250～1 296m之間,巖體為∈2qn3白云巖,圍巖穩定性差,巖質軟弱,洞口巖體風化嚴重,較為破碎。隧道端頭均為深切峽谷,最大相對切割深度為 1 046m。隧道右洞口里程為K46+518,出口僅 6m就接魏家特大橋,洞口坡面到溝底最大高差 200余 m。坡面陡峭,地形坡度為 30°～60°。洞口右側為一沖溝,洞口嚴重偏壓。

3 施工原理

因隧道洞口圍巖較為破碎,為保證順利出洞,采取里內外結合法:在洞內靠近巖體側,采用小導坑平坑形式出洞反挑洞內的施工方法,同時洞外對 K 46+542～+K 46+518段進行仰坡小導管注漿,穩定周圍圍巖,洞外偏壓段修筑承壓擋墻,加固隧道支撐,緩解隧道洞身所受側壓力。小導坑超前貫通后,從小導坑調運機械設備至洞口,再從隧道出洞口反向施工洞口邊仰坡開挖及防護。再進行平導坑開挖地段的擴挖和初期支護、隧道結構襯砌、最后施工洞門。

4 施工控制要點

4.1 邊仰坡施工

小導坑出洞前,應先進行仰坡清理,先清除上部危巖,然后用全站儀測出仰坡起始位置,做好邊仰坡截水溝,截水溝中心線距邊仰坡開挖邊緣不小于 5m,以防雨水沖刷洞口,減少雨水滲透,減緩圍巖風化。

4.2 擋墻施工

擋墻基礎地面設置 L=3.5 m的 Φ22砂漿錨桿,間距1×1m,露出基礎底面 0.5 m,起到連接作用。擋墻施工至隧道仰拱底標高則暫停施工,以免隧道擴挖時的仰拱及洞身開挖對擋墻質量產生影響,待小導坑擴挖立好工字鋼后,及時澆筑墻身至洞頂,擋墻頂設置 5∶1向下的坡度,與原山體協調;在山體上也進行 L=3.5m的Φ22砂漿錨桿連接,間距 1×1m,錨桿進入擋墻 0.5m,連接原有山體,此時山體與墻身及工字鋼連接緊密,形成整體,山體的側壓力主要由擋墻傳至基礎。

4.3 小導坑出洞

小導坑采用 4×5m的凈空,保證施工機械能通過,在相對原隧道斷面不超挖的情況下,緊靠山體進行開挖。堅持“短進尺,弱爆破,快封閉,勤測量”的措施,每次掘進不大于2m,當斷面埋深小于 2m,則應進行鋼支撐加強支護;保證安全的情況下,快速貫通隧道,以達到洞外施工條件。出洞后,檢查邊坡,對邊坡人工不能處理的危石、大的孤石用機械進行清理或者加固處理,為小導坑擴挖施工做準備。

4.4 小導坑擴挖

堅持“管超前、嚴注漿、短進尺、少擾動、強支護、快加固、早成環、勤測量”的原則,開挖前,進行超前小導管輔助,注漿一定要保證質量;每次掘進以一榀工字鋼架的間距為宜開挖后立即進行初期支護,特別是工字鋼的安裝,保證及時、牢靠。

4.5 地表監測

布點進行地表下沉量測、拱頂下沉、周邊收斂量測是十分的必要。從小導坑開挖工作面前方,距離為隧道埋深與開挖高度之和處布置測點并開始測量,直到襯砌結構封閉,下沉基本停止時為止。量測數據均在規范允許范圍內。須注意以下幾點:

(1)地表下沉量測與洞內凈空變化和拱頂下沉量測布置在同一個橫斷面內。

(2)應繪制縱向下沉—時間曲線、橫向下沉—時間曲線,及時進行數據分析,一旦發現初支變形或地表下沉值過大,應立即停止施工,撤離現場作業人員,待變形穩定或在采取了有效的安全措施后,再進行施工作業。

4.6 二次襯砌及回填

當量測數據基本穩定時,即可進行二襯施工。下一步即為擋墻頂的回填,回填種植土,種植綠色植物,使洞頂和原山體地貌協調的結合。

5 結 語

對偏壓隧道洞口的開挖,改變了地表形態,形成半路塹洞口邊坡、仰坡。可能引起邊、仰坡的坍塌或加劇偏壓、誘發滑坡等地質病害。處理這些病害困難、費用高,投入運營后,也極易受自然災害的威脅。而采用小導坑出洞,再用明洞暗進法進洞,可較完整的保留地表植被,有效的保護洞口的自然環境及確保安全。也可使高速公路與自然環境和諧相處,構建生態隧道。

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