高速鐵路偏壓隧道出洞方案

盧明軒

摘 要：文章通過對京沈客專東伍嶺隧道進口出洞工程的分析總結，重點介紹了偏壓式隧道的反壓處理及洞內出洞的施工控制技術和安全注意事項，工程施工后滿足了施工要求，達到了預期效果，為今后類似工程的施工提供參考。

關鍵詞：反壓混凝土加固 超前大管棚 出洞 監控量測

1.工程概況

京沈客專東伍嶺隧道進口位于河北省承德市安匠鄉，緊鄰承唐高速，由于隧道進口段山體十分陡峭近乎于直立山體，不具備進洞條件，故在線路左側設置一條165m的橫洞進行輔助施工。隧道進口與安匠跨承唐高速公路大橋沈陽端橋臺對接，洞口段采用偏壓式明洞襯砌+倒斜切式緩沖結構洞門。如圖1所示為東伍嶺隧道進口正面圖。

2.隧道出洞總體施工方案

2.1隧道出洞方案比選

2.1.1洞內小導洞出洞

從橫洞向東伍嶺隧道進口掘進，采用三臺階臨時橫撐法工法進行開挖；采用雙層小導管超前支護措施加固，在開挖至距離明暗分界30m處，采用 5×6m的小導洞開挖貫通。 小導洞采用I22的工字鋼鋼架加固處理，并施做臨時仰拱，小導洞貫通后，及時進行洞口邊仰坡開挖防護，并施工作業平臺，確保施工安全，同時利用施工平臺從洞外進行超前大管棚作業。然后按照三臺階臨時橫撐的施工方法整體出洞。

優點：洞內小導洞直接出洞，可以節約工期。小導洞斷面較小對圍巖的擾動輕微，開挖作業的安全性可以保證，洞外施工大管棚作業難度較小，施工質量可控。

缺點：距離明暗分界線5m左右有一處薄弱帶，圍巖厚度只有2m，施工過程中可能有坍塌的風險，山體為偏壓結構，施工過程中可能造成洞身位移。

2.1.2洞外加固后整體出洞

施工洞外反壓混凝土里程至明暗分界處，反壓混凝土高程超過洞頂高程，對洞身左側起拱線處最薄弱處圍巖厚度約2m處進行包裹加固處理，從橫洞向東伍嶺隧道進口掘進， 采用三臺階臨時橫撐法工法進行開挖；采用雙層小導管超前支護措施加固，在開挖至距離明暗分界 30m 處擴大開挖面做管棚工作洞室，從洞內施工超前大管棚支護處理，然后按照采用三臺階臨時橫撐法工法整體出洞。

優點：反壓混凝土能平衡整個山體的側向壓力，防止山體的右側壓力過大，對整個洞口造成傾斜位移。洞內超前大管棚的施工能保證整個出洞開挖作業的安全。

缺點：工期過長，洞外反混凝土的施工周期過長。需要進行先進行樁基處理，189根樁施工完畢需要3個月時間，反壓混凝土共15層，18000方左右，施工工期需要2個月，會造成洞內施工的滯后，洞內施工長管棚需要擴大隧道半徑作為工作洞室，且從洞內施工管棚灰塵較大，管棚角度難以控制，管棚施工質量較差。

綜合以上結論，最后決定采用方案二進行東伍嶺隧道進口出洞作業：洞門基底采用樁基+預應力錨索，樁基背后回填C25混凝土，側方偏壓段采用回填混凝土作為反壓處理，反壓混凝土基礎采用直徑0.8m的樁基進行加固處理；洞門仰坡采用預應力錨索+主動防護；洞門及明洞襯砌回填及反壓混凝土均采用C25混凝土。洞內采用超前大管棚超前支護施工，三臺階臨時支撐法進行開挖，開挖中加強監控量測，結合洞內圍巖量測點數據及時進行信息反饋指導施工，及時采取補強措施，使隧道施工始終處于安全控制之中。具體施工流程如下：洞口底板孔樁→逐級施作錨索及錨固樁→分段施工反壓混凝土→施工平臺→洞頂臨時噴錨→正洞小里程大管棚→開挖及支護→二襯及仰拱施工→暗洞出洞→明洞及洞門→洞口主動防護網→明洞及洞門回填→擴大門洞。

2.2洞外山體加固處理

（1）在山體承壓側即線路左側段以及隧道基底與地面間的部分采用C25混凝土進行澆筑回填，澆筑區應與現場地形緊密結合并澆筑密實?；靥罨炷粱撞捎肅25混凝土換填及樁徑80cm的C35混凝土灌注樁灌注樁加固處理。

（2）隧道基地回填混凝土正面設置一排直徑150cm，間距2.5m的C35混凝土灌注樁，并在樁間設置預應力錨索。

（3）原則上所有樁樁基礎入弱風化凝灰巖≥2m。設計的樁底及樁頂高程依據地質填繪的巖層情況確定，實際位置應以現場驗槽確定。

（4）樁間設置腰梁及預應力錨索，預應力錨索設置位置詳見橫斷面圖，錨索長度25m，錨固段10m，設計錨固力500kN。

2.3洞內出洞實施方案

由于隧道進口山體垂直陡峭，隧道洞口處于半山腰位置距離地面30m，無法進入設備進行加固處理。故采用先洞內大管棚超前預注漿的超前支護施工，隧道施工至距離明暗分界里程30m時停止掌子面開挖，對掌子面進行整修，形成管棚管棚工作室，同時網噴封閉掌子面及各臺階，然后進行管棚施工。然后三臺階臨時橫撐法施工出洞，同時保證安全步距緊跟仰拱、襯砌施工。二襯施工距離仰拱為12m，仰拱距離開挖面≤20m，上臺階出洞后進行邊仰坡刷坡處理，形成一個穩定的洞口支撐體系，再從洞內至洞外施工中下臺階，貫通隧道。

2.4洞內凈空位移量測、拱頂下沉量測

（1）洞內凈空位移量測、拱頂下沉量測，主要采用精密全站儀和反射片，凈空變化量測應以水平測線量測為主，斜測線為輔雙結合的方式進行，利用水平測線和斜測線形成的三角形更能準確的了解圍巖的位移變化情況。量測拱頂測點與基準點之間的相應高程差，本次所測高差與上次所測高差相比較，差值即為本次沉降值。本次所測高差與初始高差相比較，差值即為累計沉降值。

（2）洞外圍巖變形監測：因為東伍嶺隧道進口出洞為偏壓式結構，故出洞前利用人工在洞外，洞頂、洞口淺埋區、承壓區面等四周布設監控量測點，布設間距為2m左右，監控兩側點用錨桿嵌入巖石，外貼反射片。共布設13個點，觀測用全站儀免棱鏡測量。

（3）監控量測結果：開挖過程中，嚴格控制循環進尺，及時施作支護體系。同時加強圍巖的監控量測，關注圍巖變形情況，使所有不安全因素均處于受控狀態中。凈空變化、拱頂下沉量、及洞外圍巖變形情況測應在每次開挖后12h內取得初讀數，且在下循環開挖前必須完成。經過系統量測結果統計在開挖過程中，單循環斷面最大收斂值為13mm，單循環最大沉降值為9mm，但在24h后趨于收斂無異常變化。噴射混凝土表面無裂縫或僅有少量微裂縫，圍巖基本穩定。

3.隧道出洞安全注意事項

（1）隧道洞洞身支護施作后及時進行收斂點和沉降點的布設，并及時測量，隨時掌握支護的變化情況，指導和確定下一步支護類型的確定和二次襯砌施作，要做到監控數據及時和施工相結合，確保萬無一失。

（2）洞口段土、石方開挖環境復雜，開挖區臨近京承高速公路，施工便道，及跨承唐高速特大橋的橋臺位置，下方有橋梁抗滑樁的施工，爆破前需跟相鄰交叉施工作業人員做好溝通，做好現場安全防護設施，圈定爆破施工范圍，放置警戒標志。

（3）出洞后應及時做好邊仰坡的穩定工作，要及時對不穩定的圍巖做好清危工作，同時對周邊圍巖做好臨時噴錨加固工作，在進行后續施工。

（4）出洞施工過程中要盡塊保證圍巖封閉成環，要嚴格控制步距，盡量做到仰拱距離開挖面≤35m，二次襯砌距離開挖面≤47m。

4.結束語

綜上所述，東伍嶺隧道進口出洞工程共歷時27個月，順利完成。文章結合工程實際情況對這種偏壓，地形陡峭的高風險隧道出洞方案及過程進行了系統總結，為類似工程提供了技術支持和經驗。

參考文獻：

[1]TB10003-2016.鐵路隧道設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2017.

[2]劉凱.鐵路偏壓隧道臨界狀態判定研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2017.