淺埋隧道穿越泥石流溝關鍵技術

侯 敏

(中交股份第二公路工程局有限公司，陜西西安 710065)

1 工程概況

新建蘭渝鐵路工程夏官營至廣元段位于甘肅境內，沿線地形、地貌復雜，多為深切峽谷和高山，河谷狹窄，跨越秦嶺中高山的白龍江河谷區(qū)、秦嶺高中山區(qū)。楊家壩隧道全長2 130 m，穿越燕里溝泥石流溝，燕里溝位于隴南市武都區(qū)東江鎮(zhèn)燕里溝村。此段施工方向為從大里程至小里程，明洞段(泥石流溝)里程為DK376+238～DK376+306，全長68 m，平均埋深為4 m，埋深最淺處僅1．2 m，最深處7 m;淺埋段里程為 DK376+306～DK376+336，平均埋深14 m，最小埋深10 m;現(xiàn)場測繪及工程地質勘探揭示，分布區(qū)勘探深度范圍內地層巖性表層為第四系全新統(tǒng)沖、洪積層形成的砂質黃土和細角礫土，局部地段為志留系中下統(tǒng)千枚巖。其中細角礫土與砂質黃土自穩(wěn)性極差，并有局部地下水的涌出，在施工中存在較大的收斂和沉降，黃土遇水后會有較大的濕陷性;該段地表住戶集中，明洞紅線外的房屋有多處，且有一條排洪溝橫穿線路?？紤]到楊家壩隧道明洞段砂質黃土在大開挖施工后，由于邊坡較高可能會出現(xiàn)滑坡等現(xiàn)象，對周邊住戶有著極大的安全威脅，將明洞段“大開挖”用“半挖方式和明洞暗作”代替，能有效的減小安全風險，加快施工進度。

2 關鍵技術

2．1 形成過程

經(jīng)過對現(xiàn)場的地形地貌的勘察，根據(jù)實際施工條件、工期的要求和對施工安全的保障，以及考慮對周邊住戶的安全，參考穿越燕兒溝時所積累的一些施工經(jīng)驗，為有效的控制淺埋段的圍巖變形，避免施工的坍塌等不良事件的發(fā)生，將開挖方法由原來的兩臺階改為三臺階七步法，減小開挖斷面，將施工步距由原來的仰拱距掌子面40 m，二襯距掌子面90 m，調整為仰拱距掌子面30 m，二襯距掌子面50 m，使初期支護能夠及時的進行封閉成環(huán);明洞段地質為砂質黃土，自穩(wěn)能力差，大開挖可能會導致邊坡的坍塌和滑坡，對周邊住戶的房屋安全帶來極大的安全隱患，將明洞段采用半挖方式和明洞暗作，能有效的減小安全風險。

由于明洞段埋深較淺平均埋深4 m，加之砂質黃土的自穩(wěn)性差沉降大，為有效的控制開挖時大幅度的沉降對施工安全所帶來的隱患，將明洞段初步方案中的三臺階施工方法，改為側壁小導坑施工，避免了在施工中出現(xiàn)坍塌和冒頂?shù)牟涣棘F(xiàn)象，將施工方案進一步的進行完善經(jīng)評審并定稿。

2．2 主要內容

開挖方法:(DK376+306～DK376+322)淺埋段暗洞開挖方法采用三臺階七步法，(DK376+238～DK376+306)明洞段暗洞開挖采用側壁小導坑法。兩種開挖方法循環(huán)進尺均為0．6 m。

初期支護:鋼架采用Ⅰ20b工字鋼間距60 cm全斷面進行支護;鋼架連接筋采用φ22鋼筋，環(huán)向間距1 m;φ8鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距為20 cm×20 cm;φ22中空錨桿長4 m，φ22砂漿錨桿長4 m，間距1．2 m×1 m;鎖腳錨桿采用長4 m φ42小導管并進行注漿;噴射混凝土采用C25，仰拱25 cm厚，其余部位27 cm厚。明暗交界處采用20 m長的φ108大管棚，內設鋼筋籠注漿進行超前支護，管棚間并設 φ42小導管長4 m，管棚外 DK376+326～DK376+336段采用長度5 m DE φ42雙層小導管注漿，進行超前支護。DK376+238～DK376+348段隧道基底為砂質黃土，基底承載力不足，采用φ150 mm樹根樁加固，樹根樁技術參數(shù):樁間距80 cm，長度2 m～9．6 m，呈梅花形布置，樁主筋伸入隧底混凝土10 cm，與隧底襯砌鋼筋焊接，樁底設5 cm鋼筋保護層。

襯砌施工:襯砌采用C45鋼筋混凝土厚度50 cm，明洞段厚度為80 cm。襯砌鋼筋環(huán)向采用φ22間距20 cm，縱向采用φ14間距20 cm，φ8鉤筋20 cm×20 cm滿布。仰拱填充采用C20混凝土。

3 施工具體過程

1)淺埋段暗洞開挖。三臺階預留核心土方法具體施工步驟如下:a．利用上循環(huán)架立鋼架施作超前支護。分部開挖，每循環(huán)進尺0．6 m，同時每循環(huán)進尺一次，掌子面噴5 cm厚的混凝土封閉。分部施作1部周邊初期支護。b．滯后于1部2 m左右交錯開挖2，3部，噴5 cm厚混凝土封閉開挖面，施作初期支護。c．滯后于3部4 m～6 m左右交錯開挖4，5部，施作初期支護。d．分臺階開挖6部。e．開挖7部及時封閉仰拱初期支護。f．澆筑該段的仰拱及仰拱填充混凝土(仰拱及填充分次施作)。g．根據(jù)監(jiān)控量測資料分析，待初期支護收斂后，利用襯砌臺車一次性澆筑二次襯砌。

側壁小導坑開挖法施工工藝流程圖見圖1～圖3。

2)明洞段上部施工。明洞上部施工采用機械進行明挖式施工(見圖4)。a．機械開挖明洞拱部120°范圍并留核心土，每次開挖長度不超過5 m，兩側邊坡為1∶1并噴射5 cm厚混凝土進行防護，中心核心土人工進行修整。詳見明洞開挖基槽示意圖。b．人工配合機械開挖條形基礎，在基礎底鋪設10 cm厚砂墊層，再安裝護拱鋼架，護拱安裝結束后澆筑基礎。c．基礎澆筑完畢后再噴射混凝土。條形基礎具體尺寸及鋼筋布置見圖5，圖6。d．在噴射混凝土上鋪設防水板并進行回填。

3)明洞段暗洞洞身開挖。洞身開挖采用側壁小導坑工藝進行施工，主要采用人工配合機械掘進。

4)側壁小導坑開挖。a．利用上循環(huán)已安裝好的護拱，人工配合機械開挖1部，開挖高度4．3 m、寬度1．5 m，開挖循環(huán)進尺0．6 m～1．2 m，掌子面及核心土處噴5 cm厚的混凝土進行封閉。b．滯后于1部2 m開挖2部，施作初期支護。c．滯后于2部2 m～3 m開挖3部，施作初期支護。d．滯后于3部2 m～3 m開挖4部。e．滯后于4部5 m～7 m開挖5部，及時封閉初期支護。

5)施工具體要求。a．隧道施工堅持“短進尺、強支護、早封閉、勤量測、襯砌緊跟”的原則。b．開挖方式均采用人工配合機械開挖，在開挖1，2，3部時，如果周邊圍巖有坍塌現(xiàn)象時，對其進行噴射混凝土封閉，必要時要先打一些錨桿，掛設鋼筋網(wǎng)片再噴射混凝土進行封閉。c．開挖臺階高度可根據(jù)施工機具、人員等安排進行適當調整。d．中下臺階鋼架設鎖腳錨管，以確保鋼架基礎穩(wěn)定。

4 結語

目前，楊家壩隧道淺埋段(泥石流溝)及明洞的施工已經(jīng)完成，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示:水平收斂前3天平均為5 mm/d，拱頂下沉前3天平均為2 mm/d，以后趨于穩(wěn)定，10 d后無變化，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)均符合規(guī)范要求，安全處于可控狀態(tài)(見圖7～圖9)。

通過對楊家壩隧道出口淺埋段及明洞的施工，為以后的隧道施工積累更多的經(jīng)驗。

[1] 趙志江．超淺埋暗挖隧道施工技術[J］．現(xiàn)代隧道技術，2011(3):29-30．

[2] 鐵路工程隧道施工技術指南[M］．北京:中國鐵道出版社，2008．