順層地質條件下淺埋偏壓隧道施工技術

薛旭濤 徐 杰 艾姣姣 孟凡凱 馬曉君

1.中建四局第一建筑工程有限公司 廣州 510800 2. 中國建筑第四工程局有限公司 廣州 510000

0 引言

我國鐵路、公路工程隧道穿越惡劣地質條件的情況時有發生，尤其是在貴州地區，多為山地，在此修筑隧道經常會受到圍巖條件差的影響，施工難度大，因此加大順層地質條件下隧道施工技術的研究，對于提升鐵路、公路施工質量具有十分重要的意義。正習高速公路是貴州省“六橫七縱八聯”高速公路規劃網“一橫”德習高速公路的重要組成部分，也是遵義市骨架高速公路規劃網的主要路段，全長約130.059km，雙向四車道，設計時速80km/h。

天鵝穴隧道是正習高速重點工程，進口位于坡度為30°左右的斜坡上，表層為強風化鈣質頁巖，下伏為中風化鈣質頁巖，基本無匯水條件，洞口開挖深度約6.50m，右線出口右側為長距離偏壓隧道，由于開挖處巖土工程性能差，遇水不穩定，隧道施工需考慮坍塌、邊坡失穩等隱患。綜合考慮決定在洞口前16m采用環形開挖留核心土法，超前大管棚支護的形式施工。

1隧道偏壓處治方案

天鵝穴隧道洞口處圍巖軟弱，由于順層地質的特性，采用錨桿注漿的加固措施對洞口處邊坡加固，加固效果有限，部分位置出現滑坡現象。

針對前期施工出現的問題，考慮到貴州當地的巖質本身特有的物理力學特性，以及施工過程中巖質的變化，決定采用組合加固措施對洞口進行加固，主要措施如下：

①左線明洞加長12m至ZK126+995，洞門形式不變，洞頂進行覆土回填，消除左線隧道右側邊坡仰坡轉角處洞頂孤石掉落的安全隱患；

②右線隧道YK126+976.5-YK127+008段洞內二襯混凝土受力鋼筋由原設計φ20調整為φ25，增強二襯抗偏壓能力；

③左線右側ZK126+995-ZK127+018洞門間增設混凝土邊坡擋墻，坡比1:0.25，高度5m，擋墻與巖層間設聯系筋，墻頂以下2m范圍內采用耕植土回填，其余部分采用C20片石混凝土回填，減少隧道偏壓。

2 進洞施工

2.1 邊仰坡開挖及防護

做好防排水系統后，根據設計圖紙和放樣結果，自上而下分層開挖，邊開挖邊支護。仰坡采用1：0.75放坡，邊坡采用1:0.5～1:1，石方采用人工手持風鎬配合挖掘機開挖；較大孤石或硬質石頭采用緩膨脹炸藥破碎。禁止采用大爆破，必要時采用松動控制爆破。

坡面設3.5m長Φ22或Φ25砂漿錨桿，梅花形布置，間距1.2m，掛φ8鋼筋網，網格間距20×20cm，表面施作10cm厚C20噴射砼。

2.2 明洞施工

洞口段開挖到隧底標高后，進行地基承載力試驗，當地基承載力達到要求時方可進行下道工序施工；若基底地基承載力達不到設計要求，采用M7.5漿砌片石或C20片石砼換填，驗收合格后方可進行仰拱施工。明洞基礎承載力不小于250KPa。施工時需注意以下幾點：①仰拱應結合拱墻抓緊進行，使結構盡快封閉；②仰拱澆筑前應清除積水、雜物、虛渣等，并施作混凝土墊層后進行鋼筋施工；③仰拱模板使用仰拱移動模架，模板的平整度、剛度應符合要求，砼澆筑時要振搗密實；④仰拱施工前，超挖在允許范圍內時，應采用與襯砌相同等級的砼進行澆注；超挖大于規定時，應按設計要求回填，不得用洞渣隨意回填，嚴禁片石侵入仰拱斷面；⑤仰拱砼達到設計強度的70%以上后，仰拱回填混凝土；⑥仰拱及仰拱回填施工時，注意按設計要求埋設縱橫向排水設施。

2.3 環形開挖預留核心土法暗洞施工

1)施工工序：超前支護→上部弧形導坑開挖→弧形導坑初期支護→左右邊墻交錯開挖→邊墻初期支護→核心土開挖→仰拱及其回填施工→拱、墻防水層及二襯。

2)基本施工順序見圖。

圖1 環形開挖預留核心土法示意圖

1、依次上環形導坑開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

2、施作上環形導坑初期支護①；

3、邊墻交錯開挖V、VI；

4、邊墻初期支護②、③；

5、核心土開挖IV；

6、跳槽開挖下斷面Ⅵ；

7、仰拱施工④；

8、仰拱回填施工⑤；

9、二次襯砌施工⑥。

3) 施工注意事項：

①左右邊墻導坑交錯開挖，初期支護緊跟開挖，交錯落底，避免上斷面兩側拱腳同時懸空，單側每次落底長度視圍巖情況而定，一般情況下不大于2m；

②施工中應加強監控量測，根據圍巖變化及量測信息指導隧道開挖施工，若圍巖等級與設計不符，應立即上報并調整施工方案。

3數據分析及應用

1)量測數據采用時態曲線和回歸分析法，對圍巖穩定性、支護結構狀態做出分析。

2)發現數據異常，及時發出警報，并暫停開挖，加大監控量測頻率，上報相關單位，待恢復穩定后方可繼續施工。

3)對隧道的實時監控量測能很好地反應施工中隧道圍巖和支護的一個狀態，總而保證隧道施工的安全穩定，也能通過數據反應出的異常合理調整支護工藝。

4 結語

1）順層地質條件下偏壓隧道施工進洞處，應對洞口邊坡進行針對性加固，采用組合加固的形式會取得更好的效果。2）對于軟弱圍巖，隧道在挖掘時使用環形開挖預留核心土法施工，降低施工風險，提高隧道施工質量。3）通過對復雜地質條件下偏壓隧道施工技術進行理論研究和實際應用，研究出切實可行的施工技術來解決施工時的安全問題和質量問題，建立適用于貴州地區丘陵地形的淺埋偏壓隧道施工的經驗總結，為之后的類似項目提供相關指導。