雙層小導管超前支護在楊白線楊樹莊隧道淺埋洞口段施工中的應用

關 耀

（山西路橋建設集團有限公司 陽泉分公司，山西 陽泉 045000）

隧道穿越風化嚴重的軟弱破碎巖體時，普遍采用新奧法施工。淺埋洞口段施工有的在洞內超前注漿加固，有的在淺埋洞口段施做超前管棚，但這些方法工程費用較高，施工復雜，水平巖層開挖過程中易出現大面積掉塊等缺陷。本文提出雙層小導管支護加固圍巖，對淺埋洞口段的加固效果很明顯，且施工方法簡便，技術易掌握，機械化配套程度要求不高，可以作為實際操作性較強的一種施工方法，較好地節省了施工費用。

1 雙層小導管超前支護工藝概況

超前小導管施工是伴隨著新奧法發展起來的一種超前預支護方法，是隧道超前預支護手段之一，沿隧道開挖輪廓線外一定距離，以一定外插角向開挖工作面前方打設38～50 mm的帶注漿孔的鋼管，長度一般為3.5～5.0 m，并進行注漿，填充和固結巖體及土石的空隙，形成一定厚度的固結體[1]。

2 雙層小導管超前支護工藝原理

在隧道開挖前，內側一層小角度斜外插角9°的注漿小導管，主要穩定固結即將開挖隧道外輪廓線附近的圍巖，形成第一層注漿固結圈，外側一層斜外插角40°的注漿小導管與第一層注漿圈形成搭接的范圍，形成第二層注漿加固圈，進一步加大圍巖固結地區的范圍，為小導管的梁效應提供良好的支撐，從而確保開挖過程中的安全，開挖后的洞口下沉得到控制。

3 雙層小導管超前支護的作用

a）改良工作面前方的圍巖結構，在開挖面以外形成厚度為0.5～1 m的加固圈。

b）超前小導管與鋼架、固結的地層共同形成超前支護結構，從而保證開挖工作面的穩定，防止開挖工作面松弛、坍塌[2]。

4 雙層小導管超前支護實際應用情況

4.1 工程介紹

楊白線楊樹莊隧道起訖樁號K0+633—K0+839，全長206 m，其中：明洞共13 m，Ⅴ級圍巖淺埋段37 m，Ⅴ級圍巖段28 m，Ⅳ級無仰拱圍巖段48 m，Ⅲ級圍巖段80 m；隧址區地處平定縣東北部，溶蝕構造中低山區，地形起伏較大，山溝多成V字型，隧道按二級公路標準設計，設計速度60 km/h，設計汽車荷載等級為公路-Ⅱ級，設計為雙向兩車道，建筑限界凈寬10 m，行車道7 m，限高5 m，隧道行車方向兩側設人行道。

4.2 雙層小導管超前支護現場實施

4.2.1 設計方案

結合楊白線楊樹莊隧道施工環境，設計出小導管在隧道淺埋洞口段施工中的施工方案。在實際操作過程中充分利用和改善了圍巖的自承能力，要盡可能地減少洞室的大小，先開挖一個小導洞再進而進行大導洞的開挖，這種以小洞開始的實際操作過程一定程度上降低了施工難度，也減少了對周圍山地坡體的影響。

用雙層小導管做支護，在拱部120°范圍內設置成約5 m的小導管，雙層排距也是0.4 m，單排環向分布間距0.4 m，保持間距，搭接長度在2 m，在淺埋洞口段35 m部分調整拱架間距，盡量減少到0.5 m以下，保證淺埋洞口段結構穩定，工程安全完成。

4.2.2 準備工作

在隧道開挖后首先要及時對邊仰坡進行封閉，可以通過噴漿來封閉，然后不斷開始拓寬輪廓面，其次做好小導管的制作，每根小導管的管口處都要設置加強環，用直徑42 mm，厚度4 mm鋼管加工制作而成，鋼管末端1.5 m以內不能鉆孔，以上按照一定間隔鉆孔，可以是間隔15 cm梅花型的孔，作為止漿段，所鉆孔位置不是直線的，兩孔之間是45°交叉分布的。在加工管尖部分時必須在氧焊切除缺口之后進行。總之，小導管的制作必須依靠施工方案的相關參數進行[3]。

在放樣時要考慮整體隧道的輪廓，根據在隧道施工中的導線控制網來準確放樣，了解清晰淺埋洞口段位置和路線布局，并結合邊仰坡坡度，走好第一步。

4.2.3 雙層小導管安裝的具體實施

4.2.3.1 施工工藝

圖1 施工工藝

4.2.3.2 施工方法

a）在測量放樣之后，使用YT-28鑿巖機按照標記進行鉆孔并安設小導管，鉆孔是交錯分布且呈梅花型的，鉆孔直徑大于鋼管直徑達20 mm以上。超前小導管按環向間距40 cm，呈內外層分布，內層圍繞環且有一定的間距，每排布置根數36根、外插角9°；外層每排布置根數和外插角數不同于內層，外部37根，外插角40°并留縱向4 mm搭接的距離。小導管是由鋼管加工制作，加工完成后前端呈錐形，管壁鉆眼10 cm交錯，尾部有加勁箍焊接。

b）檢查記錄 在隧道淺埋洞口段施工中要通過具體的數據記錄對施工過程進行檢查，記錄過程中要細致全面，真實可靠，借助一定的輔助工具，保證檢查質量。雙層小導管是用在穩定性不好的高跨度隧道，在使用之前考察清楚隧道圍巖狀況，避免在圍巖狀況良好的隧道用雙層小導管，對財力人力都是一種浪費。

c）注漿補漿 注漿是由水灰比0.9∶1來調制的水泥漿，且其比率幅度變化在0.1以內，水泥標號425號，注漿壓力為0.65～1.0 MPa，避免存在裂壓，還要保證注漿量，以設計量為準并考慮空口壓力的實際情況，合適的時候停止注漿。在注漿結束后一定要檢查其效果，未達標時要及時補漿。漿液的擴散要滿足填充，看注漿壓力是否達到注漿終壓，以判斷雙層小導管注漿對地層加固是否成功。

d）隧道的開挖 在進行一系列的安裝、配置、檢查之后，就可以開挖隧道。在開挖隧道開始到結束整個過程中都要保證有觀察小組，對形狀的變化哪怕是微小的變化都要進行測量記錄，保障施工全程的安全，等到整體達到設計要求才能進行下一步的模筑混凝。

4.2.3.3 雙層小導管在施工中的著重點

a）注意小導管打入的位置，嚴格按照設計位置及角度執行，在開挖輪廓線上的孔位誤差保證在10 cm以內，角度誤差保證在3°以內，并且注漿之前要在距離偏大的孔之間補管。

b）嚴格按照設計進行實際的操作，小導管打入長度要合理，如果出現小導管打入長度比設計長度短的情況，一定要在開挖1 m后進行補管并在補管后注漿。

c）在檢查工作質量的時候一定要做好記錄，逐次細致地進行，保證檢查質量。比如說可以畫草圖保證鉆孔、打管的質量，而對于孔位就可以做好編號記錄，以此保證檢查的質量[4]。

d）要注意施工過程中需要補管注漿的情況，嚴格保證注漿量，單孔注漿量是不得少于計算值的80%的，在固結不良或者厚度不夠時也要補管注漿。

5 施工驗證

在縝密的準備之后隧道淺埋洞口段雙層小導管超前支護的施工方案，在隧道淺埋洞口段運用雙層小導管超前支護，形成小導洞之后再進行大導洞的開挖，穩扎穩打，降低難度，達到設計的目的。該工程驗證了設計方案的可行性，為隧道淺埋洞口段超前支護試驗出更適合的方法。

6 淺埋洞口段雙層小導管超前支護方案的拓展

在施工工程中除了運用雙層小導管作輔助工具，更要形成隧道淺埋洞口段方案自己的優勢。比如說工程進行時不開挖或者減少開挖邊坡，保證坡體的穩定；在施工過程中盡量減少對生態環境的破壞；在進行拆遷臨時房屋設備等時，要盡量減少工程成本并降低一定存在的社會風險等。

7 結語

伴隨著國家經濟的不斷發展，國家對公路建設的工程不斷在增加，不論是為了減少大城市的擁擠還是為了方便各小城市的市民，隧道淺埋洞口段施工越來越被頻繁地操作。在交通不便利地區的公路建設一般都會建設相應的隧道工程，而隧道的建立是要挑戰山地丘陵所帶來的障礙，現階段對雙層小導管的輔助應用避免了之前的新奧法施工所帶的成本高、施工程序復雜、操作技術難度大的缺點，使隧道施工效率有了很大的提高，更加證明了雙層小導管的價值。本文通過分析一個隧道施工過程，簡述了雙層小導管工作的具體步驟，在細節上總結出了雙層小導管的優勢，加深了我們對隧道淺埋洞口段破碎地層設計的理解。