淺談隧道復雜地質情況下淺埋偏壓段施工

張玉石

(貴州省公路工程集團有限公司)

淺談隧道復雜地質情況下淺埋偏壓段施工

張玉石

(貴州省公路工程集團有限公司)

探討了一定條件下(洞口存在松散堆積體;洞口淺埋巖石風化十分嚴重;洞口承受偏壓)小七孔隧道進口處的施工工藝，重點討論了施工中的地表加固、小導管施工、洞口管棚、堆積體和嚴重風化巖段的開挖及支護等技術。

隧道施工;淺埋偏壓;堆積體;施工技術

1 工程簡介

小七孔隧道進口位于貴州省獨山縣境內，出口位于貴州省荔波縣境內，屬于分離式公路中長隧道，左幅隧道起訖樁號為ZK25+763～ZK27+475，全長1 712 m，最大埋深為158 m，右幅隧道起訖樁號為YK25+755～YK27+450，全長1 695 m，最大埋深149 m。進、出口段的覆蓋層厚度多為2～8 m，覆蓋材料可以是堆積土、碎石土、松散砂黏土和嚴重風化巖的地層等。洞身處于剝蝕低山區，地勢高低起伏，植被發育。進口淺埋段的地質條件很差，呈Ⅴ級圍巖。隧道進口處易現左側偏壓，出口處是右側偏壓的原因是隧道沿坡腳穿行的地段較長。進口洞口的最淺埋深是2 m，不易成拱;偏壓導致隧道受力不均勻。因圍巖松散、淺埋偏壓、地層富水、基底軟弱同時存在加大了施工難度。怎樣安全穿過淺埋偏壓段是此工程的難點。

2 施工措施

總施工預案是：超前支護，分部開挖，地表固結，增強施工支護，早封閉圍巖，堅持監控量測。為了保證此段隧道的結構和施工安全，需對下面方案實施篩選。(1)在淺埋的偏壓段進行開挖路塹施作明洞;(2)先設擋土墻用于地表回填，接著開挖;(3)在洞口設立長管棚。

方案一的缺點：需要進行額外的開挖面邊仰坡的防護且隧道開挖和明洞段的施工造成排水不夠暢通。方案二的不足：此地的淺埋偏壓是個沖溝，回填對沖溝和地表排水的影響很大。綜合分析幾種方案的特征，聯系現場的實際狀，決定使用洞口長管棚，對洞身實施超前小導管支護，詳細施工方案如下。

(1)地表注漿的固結 ：對YK27+450～YK27+430段的隧道地表堆積體實施注漿固結，注漿孔φ=108 mm，間距為1 m×1 m，布置成梅花形，注漿管為φ=89 mm鋼花管，水泥：42.5級，水灰比例為0.5∶1 ～2∶1，注漿壓力不小于2 MPa。

施工需注意：①控制鉆孔的深度，位于洞身兩側的鉆孔須嵌入巖層，拱頂部位須防止侵入開挖的輪廓線;②注漿順序：先兩側后中間，開始注漿的水灰比略大，之后減小;③注漿時應該觀察邊、仰坡和洞頂的排水系統，盡可能的減少破壞，同時完成修補。

(2)洞口的清理：地表固結7 d以后，實施洞口段清潔，整平場地、邊和仰坡支護，同時馬上設立場地排水系統。

(3)長管棚的超前預支護 ：隧道洞口使用20 m管棚預注漿的超前支護以利于開挖。管棚設立套拱，套拱使用C25混凝土，其截面尺寸為0.6×2 m，為滿足長管棚的施工精度，鋼架邊緣設φ=140的導向鋼管，鋼管和鋼架焊接。管棚是φ=108鋼管連接形成的，環向距離40 cm，外插角是10～30，鋼花管須鉆10～16 mm的注漿孔，孔與孔距離11 cm，布置也是梅花型，尾部的止漿段不鉆孔，長度110 cm。管棚注漿的水灰比為1∶1，注漿壓力是0.5～2 MPa。

(4)開挖和支護。對洞口在堆積體或嚴重風化巖出的使用三臺階七部法實施開挖。淺埋段不易成拱，易坍塌，遵循“短進尺，勤量測，早封閉，強支護，”的規則。a.上臺階：開挖前實施長為4 m的單層小導管的超前支護，環向距離30 cm，每環拱部有53根支護，外插角是8～12度。人工開挖時預留沉降量15 cm。每次進尺速度0.6～0.8 m/次，開挖后對導坑周圍的主體結構進行初期支護及臨時支護。b.中臺階：中臺階開挖時間與上臺階施工有關，分三次開挖，先開挖②，施作主體一側的初期支護后接著開挖③，施作另一側的初期支護，然后開挖④。c.下臺階：開挖下臺階，馬上封閉初期支護。先機械開挖⑤，結合人工修整，接著接長鋼架，墊入槽鋼，設錨桿，鉆設徑向錨桿后復噴4 cm的混凝土，然后開挖⑥，開挖步驟與⑤一樣，接著開挖下臺階的中心部分⑦。d.仰拱開挖和填充：開挖⑧即隧底余部。采用仰拱棧橋法灌筑邊墻的基礎和仰拱，對隧底進行混凝土填充。分析監控量測結果后，進行一次性灌注，適時施作二襯混凝土。

3 其他辦法

(1)洞口處加固。洞口段施工時洞口出現滑塌變形的情況。洞口的導向墻外移超過15 cm，洞口的混凝土護拱出現多處下沉開裂;進口邊仰坡屢次滑塌，威脅施工安全。施工中不僅使用地表錨桿注漿，為確保洞口的安全，還采用了調整鋼花管設計的辦法進行注漿，將線路右邊靠洞門處坡進行鋼板樁防護。

(2)襯砌背后的二次注漿。為改變圍巖受力情況及隧道防水能力，在圍巖襯砌段的背后注漿。

(3)超前地質估測。一般使用TSP201、水平鉆孔及地質雷達弄清前方的地質狀況，進行預防處理，防止因盲目施工導致隧道塌方，獲得良好的的效果。

4 實施效果評估

通過以上工程嚴格實施處理辦法，優化排水系統，增強超前預支護，尤其是三臺階七部的施工應用，提升圍巖的承載力，推遲圍巖的自穩效果，讓隧道掘進順利。此外，也提升了復合式襯砌的安全性和可靠性。然后進行對初期支護和洞頂地表的測定，每種結果都符合施工的相關規范。對該段采用以上提到的施工技術，實施動態管理，獲得預期的效果，平均掘進速度為60 m/月，及時避免滑坍變形，此隧道施工會順利穿過淺埋偏壓段。

5 結束語

由于地質復雜，增強排水治水的基本工作以使施工順利進行。水對是軟巖、破碎圍巖的隧道施工很不利。此隧道地處降雨較多地區，加上隧道口有松散堆積體，充分補給地下水，加大了施工難度。在施工時，此工程需促進地表水的引排，提高邊坡和工作面土體穩定性，做到工作面的無水作業施工，確保洞內掘進順利及初期支護的質量，獲得預期的工程目標。

［1］關寶樹.隧道施工要點集［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445.7

C

1008-3383(2012)06-0105-01

2012-04-16

張玉石(1974-)，男，貴州德江人，工程師，主要從事道路橋梁與渡河工程。