隧洞洞臉高邊坡被動防護網的施工方法研究

唐毅+尹潔

摘要： 一直以來，隧道邊坡的安全防護施工是保證隧洞安全施工的重要前提。西藏某隧道進口地形較平緩，洞口工程地質附近隧道長約 30m 位于第四系全新統沖積砂層中，砂層自穩能力極差，風積砂層及沖洪積砂層為可液化砂土，工程地質條件較差。為保證隧道洞口施工人員及設備安全，在隧道進出洞口上方設置被動防護網，攔截下落的巖石，以起到良好的防護作用。通過理論數據與實際結果動態比較的方式，優化被動防護網的施工工藝，服務隧道安全防護問題。

Abstract： Safety protection construction of tunnel slope has been an important prerequisite for safe construction of tunnel. A tunnel in Tibet has a relatively flat terrain， and the tunnel near the tunnel portal engineering geology is about 30m long and is located in the fourth series new alluvial sand layer. The self-stabilizing ability of sand layer is very poor， and aeolian sand layer and alluvial sand layer belong to liquefiable sand， so the engineering geological conditions are poor. In order to ensure the safety of the construction personnel and equipment， the passive protective net is arranged above the entrance of the tunnel to intercept the falling rocks， so as to play a good protective effect. Through the dynamic comparison of theoretical data and the actual results， the passive protection network construction technology is optimized to serve the tunnel security protection.

關鍵詞： 隧道；洞口段；邊坡落石；安全防護；被動防護網

Key words： tunnel；tunnel portal section；slope rockfall；safety protection；passive protective net

中圖分類號：U213.1+58 獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0107-03

0 引言

在地下洞室開挖過程中，破碎圍巖向洞內開挖臨空面產生位移，設計線內外存在邊仰坡及直立開挖面，如遇強降雨等惡劣天氣，使得邊坡應力平衡被破壞，會導致滾石、垮塌、滑坡等現象的發生，對洞口施工人員、設施造成嚴重威脅。某新建隧道進口里程D3K223+865，出口里程D3K225+572，全長1707m為單線隧道，最大埋深約560m，洞身范圍內線路縱坡為-9‰/1707m單面坡，設計軌面高程為3226.30m。緊鄰S306省道隧道進口地形較平緩，分布厚約1m 的風積砂層，洞口工程地質附近隧道長約30m 位于第四系全新統沖積砂層中，砂層自穩能力極差，風積砂層及沖洪積砂層為可液化砂土，工程地質條件較差。基巖強風化層自穩能力稍差，且隧道出口段落為淺埋，隧道出口D3K225+528～+557 段洞口附近發育圍巖落石，工程地質條件較差，由于受到雅魯藏布江河谷深切作用，其地區內地下水埋深大，屬于中等、弱富水性；主要接受大氣降水補給。邊仰坡開挖后易發生垮塌、滑脫等，一旦發生事故，輕則延誤工期，重則造成群死群傷。

因此，考慮邊仰坡及直立開挖面可能發生的崩塌落石、風化剝落等狀況，在隧道進出洞口上方設置被動防護網，攔截下落的巖石，以起到良好的防護作用，確保洞口施工人員及設備安全。通過理論數據與實際結果動態比較的方法，優化被動防護網的施工工藝，可以對后期施工提供一定的指導經驗。

1 設計概況

進口端洞口上方沿天溝外側設置被動防護網一道，防護網高5m，總長70m（線路左側長35m，右側長35m），出口段沿天溝外側設置一道被動防護網，防護網高5m，總長82m（線路左側長32m，右側長50m），被動防護網位置可根據現場施工后現場地形地質情況酌情調整。

2 施工方法及工藝

2.1 被動防護網施工工藝流程

被動防護網施工工藝流程，見圖1。

2.2 施工方法

2.2.1 施工準備

查看現場地質及坡面尺寸，發現與設計有較大出入或可以優化設計的，須在設計方案允許的范圍內提出調整或變更。清除坡面防護區域內對施工造成安全威脅的浮土、浮石，對不利于施工和影響系統安裝后功能正常發揮的局部地形（局部堆積體、凸起體、植被等）進行適當修整。在坡面上修建好材料搬運和人員行走的臨時通道，根據坡面的防護特點，做好施工安全防護措施。

2.2.2 測量放線及定位

按設計并結合現場實際情況逐一對被動防護網鋼柱基座，上、側拉錨孔的位置進行測量定位。鋼柱基座放線時，各鋼柱基座位置應盡可能設在同一等高線上。嚴禁放線在防護山體的陰影地段。鋼柱間距一般為10m，鋼柱基座的定位，須滿足最大的攔截范圍，防止危石從防護網上方飛越。endprint

2.2.3 基礎施工。

①鋼柱基座基礎施工

1）當被動防護網鋼柱基座的位置基礎為巖石時，用鑿巖機在基座基礎位置鉆鑿錨孔，鉆鑿深度為1m；再放入基座地腳螺桿并用C20砼澆注；其次在澆注面用薄層C20細石混凝土抹平基礎面；再將基座板套入地腳螺桿，用螺母將其緊固。

2）當被動防護網鋼柱基座的位置基礎為覆蓋層（土質）時，首先對覆蓋層進行開挖，開挖尺寸必須符合標準（80cm×60cm×1m）；其次對下部基巖直接鉆鑿錨桿孔，再放入地腳螺栓并用砂漿進行灌注；最后校正地腳螺栓的位置，用C20砼對基座基坑進行澆注，形成復合基礎，保證地腳螺栓的埋入深度。

3）當被動防護網鋼柱基座基礎存在高低不平時，應優先采用調整基座位置的辦法來使基座盡量設置在同一高度；當用調整基座位置的辦法無法使基座達到同一高度時，采用對現場基礎高凸處進行削整降低高度、在低凹處則用混凝土澆筑調高基座位置來滿足要求。

4）本防護能及為1000kJ，網高H=5m的系統；當采用其它高度時，鋼柱型號按表1。

②錨桿基礎施工。

施工流程為放線→復核→鉆孔→清孔。錨桿基礎開挖的最小尺寸與被動防護網高（m）及鋼繩錨桿長度（m）/抗拔力（kN）選用分別見表2、表3。

2.2.4 預埋錨桿

錨桿采用2×？準16鋼繩錨桿，長度3m。局部區域根據需要可增補固定錨桿，增補錨桿長度3m；錨桿孔應與基巖面盡量垂直。在每一孔位處鑿深深度不小于錨桿外露環套長度的凹孔，一般口徑為20cm，深20cm。按設計深度鉆鑿錨桿孔并清孔，鉆孔孔深應比設計錨桿長度長5～10cm以上，孔徑不小于？準42；受鑿巖設備限制時，每根錨桿的兩股鋼繩可以分別錨入兩個孔徑不小于？準35的錨孔內，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為15～30°，以達到同樣的錨固效果；當局部孔位處應底層松散或破碎不能成孔時，采用斷面尺寸不小于0.4m×0.4m的C20砼基礎置換成不能成孔的巖土段。

2.2.5 灌漿

施工流程為砂漿配制→放入錨桿→注漿→侯凝。注漿材料選用M35水泥砂漿，并摻入水泥重量20%的粉煤灰。錨桿應能完全放入錨孔內。若錨桿環套外露長度超過5cm，須重新用錨桿鉆鑿，以確保錨桿安裝到位。注漿宜采用機械注漿，水泥砂漿應拌和均勻，一次拌和的砂漿應在初凝前用完，并嚴防石塊、雜物混入。要求灌注密實，邊搗固邊灌注，防止錨桿孔眼內有空氣，影響錨桿錨固質量。桿體插入孔內長度不應小于設計規定的95%。安裝完成后不得隨意敲擊錨桿，3d內不得懸掛重物或進行下道工序施工。

2.2.6 安裝鋼柱上、側拉繩

將鋼柱順坡向上放置并使鋼柱柱腳位于基座處。將繩的掛環掛于柱頭掛座上，再將繩另一端穿過對應的上拉錨桿雞心環后用繩卡暫時固定。將鋼柱緩慢抬起并對準基座，然后將鋼柱柱腳插入基座中，最后插入連接螺桿并擰緊。通過調整繩長度，將鋼柱調整到設計的安裝傾角后，張緊繩并用繩卡固定。

2.2.7 安裝消能裝置（減壓環、減壓板）、上（下）支撐繩、邊柱固定繩、輔助繩

①上、下支撐繩減壓環安裝：將上、下支撐繩分別穿過減壓環，距鋼柱2m為宜，放置于輔助繩外側。

②上拉繩、側拉繩減壓環安裝：將上拉、側拉鋼絲繩分別穿過減壓環，調整后距鋼柱2m為宜。

③減壓板：減壓板的安裝位置及方法同減壓環。

④支撐繩作為被動防護網的重要受力構件，其直徑比較大，為了消減落石沖擊的能量，支撐繩上都穿有一定數量的減壓環，因而每根支撐繩重量比較大。為了施工方便，被動防護網在安裝時一般按每50m進行分段。

⑤輔助繩：

1）當支撐繩是雙繩時：輔助繩也是雙繩，一根支撐繩上安裝一根輔助繩，并對稱安裝在鋼柱兩側，長度距鋼柱左右各1.5m；

2）當支撐繩是單繩時：輔助繩對稱安裝在鋼柱兩側，長度距鋼柱左右各1.5m；

3）輔助繩自由端預留0.5m；輔助繩繩卡的緊固力為8.7kgs。

⑥邊柱固定繩安裝：用邊網固定繩一端繞過鋼柱柱頭（不得壓住上支撐繩），再穿個基座底部的銷筒，與另一端頭搭接1m，用3個繩卡固接。

2.2.8 環形網安裝

將環形網按編號，并在鋼柱之間按照對應的位置展開；用一根鋼絲繩起吊環形網上緣網孔與上支撐繩平行，采用卸扣或繩卡將環形網與上支撐繩聯結，同時也可將環形網與下支撐繩聯結，此后起吊繩可松開抽出。重復上述步驟直到全部環形網與上支撐繩聯結，并側向移動環形網使其位于正確位置，用卸扣縫合環形網。

2.2.9 格柵網的安裝

格柵網鋪掛在環形網的內側，應疊蓋環形網并向外折疊15cm，用扎絲將環形網與格柵網聯結在一起。格柵網底部與下支撐繩用扎絲固接，并沿斜坡向上敷設0.5m左右，用一些石塊將格柵網底部壓住。用扎絲將格柵網固定到環形網上，每平方米固定約為4處。每張格柵網連接處應疊蓋5cm。

3 結語

被動防護網施工應嚴格按照有關的施工規范、規程進行，達到最大有效防護面積，盡量減小防護網與地面的間隙，并對可能出現問題制定切實有效的防范措施。實際案例應用結果表明，在隧道開挖前，通過采取必要的防護網防護措施，確保了隧道洞口開挖的安全性，被動防護網施工技術解決了仰坡及直立開挖面危石的防護問題，對仰坡及直立開挖面危石的防護發揮了重要作用。采用理論數據與實際結果動態比較的方法，優化被動防護網的施工工藝，以期對地質條件不良的隧道安全防護問題提供實踐經驗指導。

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