巖溶地區淺埋偏壓隧道進洞施工方法

李文學（中鐵十八局集團有限公司，天津300222）

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巖溶地區淺埋偏壓隧道進洞施工方法

李文學
（中鐵十八局集團有限公司，天津300222）

摘 要：隧道安全進洞是隧道整體施工的基礎，特別是巖溶地區淺埋偏壓隧道的進洞施工，具有一定技術難度和施工風險。結合云桂鐵路布王戈一號隧道施工實踐，介紹了洞口排水、邊坡開挖及防護，洞口預加固樁防護，明洞開挖導向墻施工，大管棚超前支護等一系列施工措施，保證了隧道進洞的順利進行，并可為今后不良地質段隧道進洞施工提供參考。

關鍵詞：淺埋偏壓；隧道進洞；預加固樁；導向墻；大管棚；注漿

1　工程概況

云桂鐵路布王戈一號隧道位于彌勒～石林板橋區間，雙線隧道，左右線線間距為4．6 m，設計為15．5‰的單面上坡；全隧均位于半徑為5 500m的左偏曲線上，進口里程DK650＋310，出口里程DK650＋680，全長370m，隧道最大埋深約20m，進口DK650＋310～＋435段為明洞段，長125m。

1．1工程地質

布王戈一號隧道，屬滇東南中低丘陵地貌，地形起伏較小，地面坡度較緩，自然坡度10～40°，局部較陡。DK650＋460～DK650＋620為布王戈村落居民區。上覆第四系全新統坡洪積松軟土、粉質粘土；坡殘積紅黏土、細角礫土，下伏基巖為石炭系中統威寧組灰巖。地震動峰值加速度為0．15g，地震動反應譜特征周期為0．40s。

1．2氣象水文地質

本隧道所經地區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，直接承受印度洋及太平洋水氣補給。從南寧至昆明，地形起伏較大，隨著地勢的不斷增高，以及海洋面的遠離，各地氣候也存在著一些差異。其氣候特點是溫暖濕潤，雨量充沛，夏季長而炎熱，冬季短偶有奇寒，有明顯的干濕兩季之分。

地表水不發育，主要接受大氣降雨補給。地下水以巖溶水及少許土層孔隙潛水為主。下伏基巖均灰巖，白云巖，為可溶巖，含水性和透水性好；主要接受大氣降水補給，地下水埋藏較深。據附近相同地層取水試驗，據《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》，環境作用類別為化學侵蝕環境及氯鹽環境時，對混凝土結構無侵蝕性。

1．3不良地質及特殊巖土

本段不良地質為巖溶，特殊巖土為紅粘土。

1．4施工重難點

（1）正值雨季，洞口邊坡必須邊開挖邊防護，防止出現邊坡滑塌，危害洞門施工。

（2）洞口導向墻施作里程為DK650＋435，左右兩排預加固樁因地質條件原因，沒有施工平臺，施工組織過程中，必須先為預加固樁提供施工平臺，并保證預加固樁的施工質量，經檢測合格后，再進行洞門導向墻施工，確保導向墻施工時，洞頂土體不出現開裂滑移。

（3）導向墻進行開挖施工時，必須保證導向墻基礎有足夠的支撐力，大管棚施工數量、長度、注漿量滿足設計要求。

2　隧道進洞總體方案

2．1施工順序

施工結合洞口地形、地貌和地質條件，并針對進口段工程的特點和難點，制定以“預加固樁加固，進口明洞分層開挖，大管棚超前支護，洞身開挖，加強支護，盡早封閉，監控量測，襯砌緊跟”為原則的總體施工方案，進洞施工順序如下：測量放樣→洞口排水→洞口及明洞開挖→邊仰坡防護→預加固樁施工→導向墻施工→洞門施工→洞身施工［1］。

2．2洞口天溝排水系統

首先對洞口附近的地形、地貌及地質條件進行復勘與調查，確認與圖紙一致后，組織測量放樣，按設計斷面尺寸、坡比準確定出開挖邊線、開挖深度，準確定出洞口位置，放出邊仰坡及天溝、截水溝位置，洞口開挖前，先做好洞頂天溝，并與四周的排水系統連通，形成統一的排水體系。

2．3洞口邊坡開挖

本隧道位于土質角礫土或粉質黏土中，隧道最大埋深拱頂以上20m，地形較陡、沖溝發育區，洞口開挖山體不穩定，洞口邊坡開挖堅持邊開挖邊防護的原則，開挖完成后及時根據開挖后的巖石情況對邊、仰坡坡面施作掛網噴錨防護措施，以防破壞坡面的穩定性和整體性［2］。施工中切實做好邊仰坡穩定性的監控量測工作，發現異常，及時分析原因，在必要時進行加固。

2．4洞口防護

洞口采用預加固樁進行防護，洞口明暗分界里程為DK650＋435，沿線路中線方向右側DK650＋369～DK650＋435，設置1～12＃預加固樁，截面尺寸為2．5m×1．75m，樁長16m，樁間距6m；左側DK650＋429～DK650＋435段，設置13～14＃預加固樁，截面尺寸為2．5m×2．5m，樁長20m，樁間距6m（見圖1（a）、圖1（b））。

圖1 預加固樁與洞口相對位置（單位：cm）

2．5預加固樁施工［3］

2．5．1測量定位

施工平臺完成后，按照設計圖紙，準確定位預加固樁四個角點和樁中心樁位，樁位放樣誤差10 mm。設置地表截水、防排水設施。

2．5．2人工挖孔

（1）先開挖1．5m樁身，做好護壁及鎖口，鎖口高1．2m，上部0．5m、壁厚0．5m，下部0．7m、壁厚0．3m，鎖口高出地面0．2m。

（2）鎖口及護壁均采用C20鋼筋砼現澆。

（3）孔樁開挖必須跳槽開挖，待相鄰孔澆筑砼并達到設計強度的75%后再進行中間孔開挖。

2．5．3孔內通風、照明及排水

地面以下10m開始必須用鼓風機進行送風，保持孔內有足量的新鮮空氣。孔內照明采用低壓照明，在孔底設置集水井，及時使用潛水泵排除孔內積水，防止水浸泡，確保孔內施工安全，當滲水量較大時應連續抽水。

2．5．4棄砟運輸

每孔樁原地面下挖1．5m后，即在樁孔上架立垂直運輸支架，使用小型卷揚機作為運輸棄砟設備，棄砟運輸流程如圖2所示。

圖2　加固樁棄砟運輸示意圖

2．5．5護壁施工

（1）護壁采用?8mm鋼筋、C20砼現澆，砼采用早強砼，縮短拆模時間，確保施工安全。

（2）樁孔開挖每段深度為1m，模板采用定型模板，模板尺寸同樁身尺寸，模板高度為0．9m，預留10cm澆筑砼，每節豎向鋼筋預留15cm伸入下一節，提高護壁的整體性。

（3）模板采用拆上節支下節重復周轉使用，模板之間采用蝴蝶扣連接。在模板的上下端各設置一圈腳手架支撐作為內側支撐。

2．5．6聲測管安裝

2．5．7砼澆筑

（1）樁孔開挖至設計標高后，綁扎鋼筋，對孔底虛渣進行清理、排除積水，滿足要求后方可進行砼的灌注。

（2）砼灌注采用干式灌注法，在澆筑過程中采用竄筒，保證竄筒端部距砼澆筑面不大于2m，防止產生離析。每澆筑0．5m振搗一次，保證樁體砼的密實度。

（3）每個樁身砼一次性連續灌注完畢，中途不得停滯，防止出現施工縫。

2．5．8樁基檢測

按《鐵路工程基樁檢測技術規程》（TB10218—2008）執行，采用聲波透射法進行預加固樁檢測。2．6導向墻施工

當洞口及明洞上半斷面開挖至明暗分界處時，施作導向墻（見圖3），導向墻采用C20混凝土，截面尺寸1m（長度）×0．8m（厚度）。為保證長管棚施工精度，導向墻內設2榀I20b型鋼鋼架，鋼架外緣設?133mm×5mm孔口管。

圖3　導向墻及內導管布置圖（單位：cm）

（1）開挖：施工測量放樣后，預留核心土開挖至導向墻兩側基底，基底要保證堅實。

（2）架立型鋼：采用定位的I20b型鋼鋼架，在鋼筋加工場加工后，運至現場進行拼裝。連接處采用16mm厚的鋼板通過M28高強螺栓進行連接。

（4）立模：在導向墻底架設I20型鋼，縱向間距0．5m，型鋼之間采用22mm的縱向鋼筋連接成受力的整體；之后在型鋼上鋪設鋼模作為底模；在底模外端采用鋼模架設端模，端模外側采用腳手架斜撐，內側采用14mm的鋼筋加固支撐牢固，頂模采用木模施工。

（5）澆筑混凝土：混凝土利用拌合站供給，罐車運輸，采用插入式振搗棒振搗密實。

（6）養護拆模：混凝土澆筑施工完成后，進行灑水養護，常溫下不得小于14d。

2．7大管棚注漿預支護

2．7．1方案設計

圖4　大管棚正面布置圖

2．7．2施工工藝

大管棚采用鉆機鉆孔，利用套管跟進的方法鉆進及長管安裝一次性完成，采用高壓注漿泵注水泥漿液，注漿壓力0．5～1．0MPa。

2．7．3注漿

注漿前進行現場注漿試驗，根據現場實際情況調整相關參數。注漿結束后用M10水泥砂漿充填管棚，以增強大管棚強度。

單根鋼花管的注漿量按Q＝πR2Lη估算。式中：R為漿液擴散半徑，取0．6L0；L0為管體間距；L為注漿段長度；η為地層孔隙率。

注漿應由上而下、兩側對稱注漿；壓力逐漸由小加大。

2．7．4施工注意事項

洞口長管棚施工前，施工長管棚導向墻，測量定位準確預埋套管，并用測斜儀控制鋼套管的傾斜度，利用導向墻控制長管棚傾斜度；同時，鉆進過程中利用測斜儀檢查長管棚鋼管的傾斜度，嚴格控制管棚打設方向。

為保證長管棚支護效果，嚴格控制管棚的外插角，盡量減小外插角，同時防止長管棚侵入開挖凈空，洞內管棚尾段與鋼架焊接，形成共同支護體系，提高支護效率。

3 結束語

通過采取以“預加固樁加固，進口明洞分層開挖，大管棚超前支護，洞身開挖，加強支護，盡早封閉，監控量測，襯砌緊跟”為原則的一系列施工措施，成功的保證了巖溶地區淺埋偏壓隧道安全進洞，可為今后不良地質段隧道進洞施工提供一些參考。

參考文獻

［1］王顯勇．淺埋軟巖偏壓隧道洞口施工技術［J］．城市建設理論研究，2012（15）：2095－2104

［2］李振民．淺埋順層偏壓隧道進洞施工小結［J］．中國科技信息，2012（8）：77

［3］中交股份滬昆客專貴州段工程第二項目部橋梁架子三隊．路塹樁間擋土墻施工技術交底［EB／OL］．［2015－10－01］．http：／／wenku．baidu．com

Construction Methods for the Lead－in Section of a Shallow－Buried and Obliquely－Pressurized Tunnel in the Karst Area

Li Wenxue
（The 18th Bureau Group Co．Ltd．of China Railway，Tianjin 300222，China）

Abstract：The safe leading－in is the basis of the construction of the whole tunnel．Especially the construction of shallow－buried and obliquely－pressurized tunnels in karst areas is somewhat difficult in technology and risky in construction．With the practical construction of the leading－in section of Buwangge Tunnel One of the Yunnan－Guizhou Railway as an example，the draining for the leading－in，the excavation and protection of the side slope，the provision of the pre－consolidating piles for the entrance，the open－cutting for the construction of guiding walls，the advanced support of large－tube sheds and other construction measures are introduced in the paper．With these technical measures adopted，the successful leading－in is smoothly accomplished．The present paper may serve as a useful reference for the construction of other tunnels in geologically－poor areas．

Key words：shallow－buried and obliquely－pressurized；entrance of a tunnel；pre－laid consolidating pile；guiding wall；large－tube shed；slip－casting

作者簡介：李文學（1981—），男，工程師，主要從事隧道工程施工與管理工作 285873020＠qq．com

收稿日期：2015－10－08

中圖分類號：U455．49

文獻標識碼：B

文章編號：1672－3953（2016）01－0053－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．014