試析復雜地形地質條件下隧道進洞施工技術

◎ 中鐵十九局集團第一工程有限公司 易春林 蔣 莉

復雜地形地質條件會造成部分的洞口呈現一種偏壓現象。有的洞口屬于高壓集中區，受力狀態差、巖石破碎松軟。因此洞口在淺埋時，圍巖會體現出很差的自穩性。圍巖沒有自穩性，就無法形成洞口。因此，在復雜地形地質條件下，洞口的巖體都需要加強加固。

在復雜地形地質條件下進洞，需要解決三個主要的問題，即坡腳坍塌、仰坡滑落、隧道頂板冒落。隧道洞口開挖以后，坡腳處于仰坡和隧道頂板的交叉處，該處一直處于一維受力的狀態。不進行加固處理，很容易坍塌。坡腳坍塌，就會造成仰坡和頂板不穩定。進洞施工時，仰坡屬于二維受力，很容易滑落。而隧道頂板屬于懸臂梁結構，穩定性本來就很差，所以會發生冒落。需根據地形地質的具體情況，對三者綜合加固處理。一處失穩，就會造成進洞施工困難甚至無法實施。而復雜地形地質的預加固方法主要有管棚法和錨噴法等。還需選擇良好的開挖方式，一般采用短進尺、分部段、弱爆破的方式。施工要定期的測量，及時掌握支護加固和圍巖的變化動態。

1 工程概況

某鐵路隧道位于江西省境內，隧道全長14372m，進口里程為DK380+681；出口里程為DK392+665。隧道內設3座輔助坑道。該鐵路隧道經過的地段多為山區，以構造腐蝕中山為主，地形險峻，山谷低深，植被繁密。自然坡度大約為30～60度，溝谷的類型多屬切溝，表現為“V”字形。隧道內部有著比較多的斷層，水流量比較大，而且地質復雜。

2 洞口的地形地質狀況

該鐵路隧道的出口屬于帽檐式洞門，洞口里程是DK392+665，隧線分界里程為DK392+665，明暗的分界處里程為DK382+640。在襯砌時，選用C30型的鋼筋混凝土。洞口在坡面之上而且比較陡峭，洞口出口部位連接著一條縣道，明暗開挖處的中心離縣道有12m，而隧道挖有8m的深度。隧道出口屬于頂部動載隧道洞口，而且是偏壓深埋。洞口60m段為V級的設計圍巖，場地比較狹窄。

3 施工組織措施

在開始隧道進洞施工之前，先做好跨線公路的防護，完善好洞口的排水。仔細的布設監控量測點，并開始測量放線。該隧道的出口使用明挖法來開挖明洞，并預先分段、分層，用挖掘機開挖。拱的上部分，需要放坡開挖，拱的下部分，垂直邊坡開挖。在必要環節需要用微振動爆破的方式來開挖，人工挖掘機刷仰坡。在施工完畢以后，根據設計需要開展防護措施。防護方法和措施有濕噴混凝土、鋼橫撐的防護、砂漿錨桿或者是掛鋼筋網。在其之后，用長管棚的辦法，偏壓抑制、并做好套拱施工。規劃好科學合理的隧道開挖辦法。一旦開挖完隧底以后，便可以開始勘探隧道底部的地質情況。對勘探的結果進行分析，實施地基處理，再開始仰拱施工。分析監控量的測試結果，根據洞外混凝土的結構做好明洞的襯砌。襯砌的外緣選擇復合防水板或者土工布材料。防水層鋪至墻腳泄水孔處和墻頂開挖時，在外側3cm的施工部位選擇M10型號的水泥砂漿，防止在回填期間把防水層扎破。

4 隧道進洞施工技術方案

4.1 周邊縣道的防護

該隧道的洞頂和縣道只差12m的距離。下穿縣道要保證公路的安全和穩定。根據設計文件和鉆孔勘探結果發現，該地區有著比較穩定的地質條件。為了保證安全性，在未開展施工前建設一個1m×1m的連續混凝土防撞墻。防撞墻的防護范圍在離洞頂左右各22m。設四個減速帶在縣道路面上，彼此的為35m的間距。依據設計文件，處理邊仰坡，并在縣道邊緣的土路上排打兩排的小導管，做好注漿處理。噴錨的方法對土路肩進行封閉，避免遭受雨水侵蝕。檢測洞口的左高邊坡，一旦發生變形或者是位移的現象，就要及時的準備加固。

4.2 超前長大管棚的施工技術

對該鐵路的地形進行分析，可發現其對隧道出口存在一定的限制，導致“零”挖洞的辦法難以得到使用。通過測量斷面之后發現，地形地質明暗的分界處里程DK382+644處，可進行混凝土導向墻的制作，此處便長管棚的起點。長管棚施工先做好導向墻，等到導向墻達到強度需求之后，利用預留下的孔口鉆孔來鉆孔和安裝好長管棚。注漿完畢以后固結好鋼管、孔壁內、圍巖中間隙，對并圍巖和管棚進行固定，使其足夠緊密。以便對鋼管的強度有所提高。結束開挖后，應采用拱形鋼架進行支撐，使其以保持棚狀，足夠緊密。發揮出超前的支護作用。從而避免圍巖發生坍塌和地表出現下沉。這樣不但可以對施工安全有所保證，還可對隧道本身的穩定性有一定的保證。

4.3 拱套加固的施工技術

大管棚施工之后，以明暗分界的區域向里程5m內做拱套，拱套選擇C30型號的混凝土，并且保持0.8m的厚度。拱套選擇明洞襯砌的外緣尺寸作為內緣尺寸。拱套之內設置好鋼架，鋼架為拱套內外緣的中心。彼此相鄰的鋼架縱向連接螺紋鋼間距為1m，成60度的鋼架夾角，為鋼架內翼緣處。套拱施工步驟是從拱部往邊墻。邊墻為側邊施工，等到開挖為左側，墻拱套便可以支設仰拱部拱架，與兩側邊墻相連，形成閉合環，從而增強拱架整體穩定。

4.4 洞口偏壓抑制

測量實際斷面發現，明暗的分界處里程DK382+644的前后5m存在著明顯斷面。長管棚右側起到了支撐偏壓和擴大拱腳的作用。長管棚的施工之后，棚架也將洞口偏壓消除。為了保證支撐的安全性，在洞頂和坡面上設置好地面變形、沉降的觀測點。如果問題產生，及時處理。

4.5 洞口段洞身掘進

該隧道為V級的圍巖出口段，進行開挖時選用雙側壁導坑法。施工前要做好相應的準備，例如布置炮眼、爆破參數、施工進尺控制等。爆破時要保證弱爆破、強支護，而且要做到親兩側和早封閉。根據規范進行操作，并監控分析洞身的結構，提供支護的參數。 等到隧道開挖進尺之后，要緊跟著實施仰拱和二襯施工，形成封閉受力環，并用二襯剛性結構消除圍巖的余變，保證掘進洞口的成功。

4.6 監控測量

洞口的測點布置，需要滿足相關的監控測量規程。該隧道功能布設19個監測點，并且根據實際情況在DK382+621斷面設置9個監控點，彼此為5m的間距。并在左側仰坡上設置3個變形觀測點，彼此為8m的間距。另設6個沉降觀測點。在長管棚施工時，邊仰坡兩天1次檢測，公路監測點3天一次。施工時要實時和階段分析監控量測的數據。實時分析是指及時分析每天的監控量數據，發現問題需要提交報告。同時若是以月、周等這樣的階段性時間進行分析，便可將其視為階段分析。通過對變化的規律進行監控，可發現應對施工情況進行評價，并進行分析后寫成報告，以便為后期的施工提供指導作用。

結束語：

復雜地形地質條件下隧道進洞施工，由于受到薄弱地質狀況的影響，圍巖容易遭受擾動，施工風險性大。通過地形地質的具體情況，采取管棚法、加固拱套以及錨噴法等施工技術，可以有效的控制好不穩定的圍巖。通過進行監測測量的方式對施工進行指導，對設計和施工進行動態化的管理，并對復雜地形下隧道施工的數據進行提高，提供相關施工經驗，以便在后期的隧道施工中有足夠的實踐經驗和理論依據做支持。