隧道洞口險要地勢施工

高　建

?

隧道洞口險要地勢施工

高建

江蘇東南工程咨詢有限公司

行業曲線

本文結合福建省南平市延平區至順昌縣高速公路A4標皂樹隧道工程為背景，結合現場地質、地形情況、施工工期要求，闡述了隧道洞口地質條件差的情況下所采用的施工方案、工藝等。我們在現場對于河谷、沖溝路段，為了“保護環境、保護生態”，遵循“早進晚出，洞門零開挖”原則，應避免采用高邊坡等防護形式，減少對隧道洞口原生植被的破壞，避免洞口土石方大面積開采，確保隧道洞口邊、仰坡的穩固。本工程是確保施工質量、安全的前提下所取得的些許經驗，希望能和同行們相互學習、互相交流，共同在隧道洞口施工中有所創新。

工程概況

南平延順高速公路皂樹隧道起迄樁號為右洞YK27+495～YK27+914，長419m；左洞ZK27+477～ZK27+918，長441m；左右洞平均長430.00m，屬短隧道。采用分離式雙洞布置，隧道右洞進口處在直線段上，出口處在半徑為2000m的平曲線上，隧道左洞進口處在直線段上，出口處在半徑為1400m的平曲線上；右洞縱坡為0.518%，左洞縱坡為0.624%。皂樹隧道進出口成洞面洞頂最小覆蓋層厚度分別為：左洞進口2.45m、右洞進口2.26m；左洞出口2.26m、右洞出口2.45m。

隧址區屬剝蝕丘陵地貌，隧道軸線大致呈南東-北西走向，穿越一狹長梳狀山脈，地形起伏大，地表植被較發育，覆蓋層較厚。進口處地面高程185～190m，出口處地面高程190～192m，隧道軸線最高點高程274m，相對高差約89m。進口側山坡自然坡度約38～43°，出口側山坡自然坡度約33～38°。隧道區位于當地侵蝕基準面之上，無地表水系經過，地表水總體較貧乏，隧址區地下水主要為基巖裂隙水，水量較大。地處福建閩北山區，春季雨水頻繁，夏季常有暴雨，經常引發山體滑坡、泥石流等地質災害。皂樹隧道洞口段不良地質主要是：邊仰坡陡峭、危巖落石、淺埋偏壓、滑坡堆積體等。本文結合南平延順A4合同段皂樹隧道右線進口洞口工程施工經驗，淺談應對洞口復雜條件下施工工藝。

洞口邊坡及仰坡陡峭

原設計：皂樹隧道右線進口原設計洞門樁號 為YK27+495， 成 洞 面 樁 號 為YK27+510，YK27+495～+510段為明洞工程，采用明挖法施工，洞門為端墻式。成洞面開挖要求左側邊坡開挖高度26m（三級坡），明洞回填后永久邊坡尚有約18m高（二級坡），成洞面及臨時邊坡支護形式為L=5m注漿小導管（間距100*100cm）+鋼筋網片+噴10cm厚C20混凝土，永久支護為M7.5漿砌片石拱形骨架。

現場實際地質情況：經仔細測量后，該段左側邊坡地表自然坡度達40°，仰坡自然坡度達36°。開挖里程樁號為YK27+495，現場揭露的地質情況：為素填土層+可塑狀坡積粉質粘土+全風化變粒巖+砂土狀強風化變粒巖，左右側邊坡坡腳有少量滲水以及有大量淤泥需要換填，YK27+503洞頂覆蓋層約1.5m，YK27+510右側仰坡處于小型滑塌帶且無支護。若按原設計施工，洞口段會形成很大的開挖面，對原有山體邊仰坡的穩定性破壞較大，左側洞頂噴射砼永久邊坡防護視覺效果差，右側臨時開挖會波及小型坍塌，可能會產生更大坡面防護。隧道洞口邊仰坡及圍巖自穩能力差，這種情況下如何迅速、安全地進洞，防止坍塌，就直接成為隧道進洞工期的關鍵因素。

變更方案：針對以上存在問題，結合現場實際，為更好地貫徹“零開挖”和“不破壞就是最好的保護”理念，確定施工方案如下。

圖1　右線進口邊坡防護原設計圖

圖2　右線進口成洞面原地貌

圖3　洞頂右側邊坡沖溝

皂樹隧道進口右洞成洞面進行適當的調整，將成洞面樁號由原設計YK27+510變更為YK27+503。

YK27+503～+510段由原設計明洞變更為暗洞施工，襯砌型式二襯維持明洞結構不變，初支參照ZDK-1型施工，相應的進洞施工輔助措施大管棚從YK27+510～+520段變更為YK27+503～+520段。

大管棚施做后，要求洞頂淺地偏壓段進行必要的回填反壓，回填土應采用三合土或灰土，必要時可地表注將或從洞內小導管注將加強支護，確保拱頂土體板結穩定。

進洞邊、仰坡臨時支護按原設計要求進行，因地下豐富，要求拱腳兩側各增設2根Φ100mm平孔排水，洞口兩側做好盲溝引排水。

施工邊坡開挖前應做好洞頂截水溝，洞口邊、仰坡防護加固措施實施后方可進行洞口工程施工。

隧道進口開挖應采用“短進尺、強支護、早閉合”，洞掘進不超過30m，應先完成明洞和洞口段二襯作業，確保隧道洞口施工安全。

未覆蓋竹林其經營成本支出平均為1 132元/667 m2，其中購買肥料250元，農藥22元，平常管理用工860元。覆蓋竹林其經營成本支出平均為9 110元/667 m2，其中覆蓋物成本為4 223元，約占總成本的46.35%；肥料、農藥521元，約占總成本的5.72%；管理用工4 366元，約占總成本的47.93%。由此可見：雷竹林不進行覆蓋，基本沒有收益，如果算上自家挖筍的用工，那可能還要虧本，說明覆蓋是必要的；而對于覆蓋竹林的成本支出，通過我們近幾年減肥增效、科學覆蓋的培訓，生產資料成本有所下降，但管理用工的成本仍接近一半，說明勞動力的投入是影響竹農實施規模化適度經營的主要因素之一。

洞頂沖溝以及危巖

原設計：皂樹隧道右線進口明洞樁號為YK27+495～YK27+510，長度15m，支護類型為Z0。明洞洞頂右側（行車方向右側）邊坡無防護措施。

現場實際地質情況：隧道右線進口地處山凹，明洞右側YK27+500-515（行車方向右側）具體邊坡地質條件情況為：

坡積粉質粘土，全風化變粒巖，砂土-碎塊狀強風化變粒巖，巖體極為破碎，呈碎裂狀，松散結構，表層為崩裂土，厚度約30～150cm，巖堆成分以細角礫土為主，結構密實，間距約0.5～1.5m，下雨極易造成山體滑坡，對日后行車構成安全隱患。

地表坡面自然陡峭，洞頂53m位置處存在幾處孤石，常年風吹日曬擊中列車及線路結構機率增大。

福建閩北山區位于亞熱帶季風氣候區內，四季分明，溫暖潮濕，雨量充沛，年降水量多達1544.2mm，4～6月為雨季，11月至次年2月為旱季，7、8月份常見暴雨，年平均蒸發量在1575.3mm左右。

根據歷史記錄2010年6月18日因強降雨發生過618山體滑坡，洞頂形成一條大沖溝。2014年8月19日因強降雨再次發生819山體滑坡，整個坡面植被被沖毀。

變更方案：在確保施工安全的前提下，針對以上情況，皂樹隧道進口右洞明洞進行加長，具體情況為：YK27+495～YK27+503段采用明洞暗做；YK27+503～YK27+481.5段為明洞加長段，明洞長度為21.5m，支護類型不變。在破土之前結合地形條件做好截水溝和施工便道的計劃，并且保護好自然綠化，同時減少環境破壞。按照邊坡破面穩定、平整美觀的標準進行開挖，控制好工序銜接，趁雨季來臨之前，加快明洞仰拱施做，盡早完成明洞工程。

淺埋洞口偏壓施工

地表注漿：首先對洞口及地表進行加固。對地表進行注漿加固，使其地表的土體相互嵌接，盡可能的提高土體自撐能力。采用盡可能垂直于地面的方法施打導管，并且嚴格控制導管長度，以達到拱部開挖線為標準，施打完成后進行注漿。保證對拱部以上的土體起到懸掛牽引作用，使其在開挖后形成整體，增加自身穩定能力。

反壓墻施工：套拱施工完成后盡早在受壓側施作重力式擋土墻，擋墻基底承載力要求不小于0.35MPa，擋墻長寬高尺寸分別為2*5*6m。首先進行擋墻基礎開挖，基坑深度為2m，基底呈反坡構造，加強抗傾覆與抗滑移能力。擋墻基礎為一次性澆筑完畢，當強度達到80%后，應立即澆筑墻身，以減少溫差，基礎頂面設置石筍，以增加粘結力。墻身用定型鋼模施工，每節墻身高度1.5m，一次立模澆筑成型。

超前長管棚：設于洞口，環向間距50cm，均采用節長3m、6mΦ108*8mm無縫鋼管，用15cn長的連接絲扣進行連接。并且在管內用水泥砂漿進行填充密實，以增加鋼管的剛度。施工工序為：施工管棚操作平臺→安裝套拱鋼架→安裝Ф133mm導向管→套拱模板安裝→C25套拱混凝土澆筑→管棚鉆孔→制安Ф108mm鋼管→管棚注漿。只有在長管棚施作完成后才能開始進洞開挖。

洞口段施工總結

洞口段工程施工以來，我們項目部按照設計圖紙及技術規范，結合現場實際情況，在監理工程師參與的情況下首先進行了較為詳細的技術交底和安全交底，鑒于隧道洞口段施工對于隧道工程的重要性，在施工中嚴把工程質量關，根據各工序的不同的技術要求，建立了不同層次的質量監督體系，是施工中每一道工序都處于可控狀態。對于偏壓、淺埋的隧道，應事先進行地表注漿、大管棚施工以及反壓墻施工。

通過此隧道洞口的施工，使我們項目部總結出了較為完成的施工方法，使人員和機械得到了很好的磨合，也積累了經驗，我們深知洞頂有危巖及崩塌體必須要及時進行處理，加成明洞長度，日后才能保證行車的安全，為以后的施工道路上創造了有利的經驗積累條件。

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.13.007