巖溶地區淺埋偏壓隧道進洞施工技術及質量控制探討

鐘瑞強

在隧道施工過程中，不良地質的出現是十分常見的，尤其是處在地下河管道、巖溶地區的隧道，容易誘發隧道塌方、冒頂、涌水等安全事故的發生，給隧道施工帶來非常高的安全風險。文章結合工程實例，采取長大管棚、套拱加固、設置反壓墻等施工措施，既可以提高安全系數，又能增加仰坡的穩定性，而且能夠節能減材保護環境，減少因大刷、大挖及大范圍回填對山體及植被造成破壞，對現有土地資源具有良好的保護作用，對于社會民生的影響具有積極作用，為今后不良地質段隧道進洞施工提供參考。

巖溶地區;淺埋偏壓隧道;進洞施工;技術要點;質量控制

U455.4A321133

0 引言

隨著我國隧道建設工程量的不斷增加，不良地質條件下的隧道施工十分常見，這類施工具有一定技術難度和施工風險，尤其是處在地下河管道、巖溶地區的隧道，由于整體性和穩定性差，在進洞施工的過程中，經常會出現突水、突泥等現象，嚴重的甚至會出現塌方、冒頂、涌水等安全事故，而且事故發生后的處治工作難度較大，嚴重危害著工程的安全。因此，在巖溶地區偏壓隧道施工過程中，應采取合理的施工管理方法和質量控制措施，實現安全、經濟、高效進洞，確保隧道施工安全。

1 工程概況

新柳南高速公路吾排隧道位于來賓市忻城縣思練鎮吾排村東側約200 m處，為分離式+小凈距隧道，屬長隧道，右洞起止樁號YK72+060～YK73+660，設計長度為1 600 m，左洞起止樁號ZK72+040～ZK73+660，設計長度為1 620 m。該隧道區屬廣西典型的喀斯特地區，地形起伏較大，溝谷較發育，隧道由北至南先后穿越南北向的溝谷下方和東西向的巖溶石峰，隧道進出口及洞身溝谷內多被第四系覆蓋，山體地表基巖大面積出露。隧道洞口段位于巖溶石峰坡角與下方洼地的過渡部位，淺層溶巖較為發育，巖體較破碎，穩定性較差，隧道施工開挖若在暴雨條件下，常出現滑坡、崩塌等現象。

2 施工技術要點及質量控制措施

2.1 施工方案

2.1.1 施工要求

本工程隧道洞口為Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及巖溶發育地段，地質條件較差，施工難度較大。為保護環境及隧道安全，要求盡可能采用零開挖進出洞的方式;洞口邊仰坡開挖前必須先修建截水溝;保證小凈距隧道進口的圍巖穩定及安全;進出洞前需解決洞口的偏壓問題。

2.1.2 施工工藝流程

為了順利進洞，本工程根據隧道洞口地形、地貌和地質條件，設計采取超前大管棚配合鋼架進行預支護。隧道進洞施工工藝流程：進洞前準備工作→超前大管棚支護→超前小導管支護→預留核心土法掘進進洞→初期支護→二襯支護→明洞施工→洞門施工。

2.2 洞口環境處理

2.2.1 地表清理

本工程對隧道洞口上方及側方的孤石、可能滑塌的表土、樹木進行清理，不可大范圍開挖破壞原有地貌。隧道洞口路基紅線50 m長度范圍按照路基施工要求進行清表處理。

2.2.2 截水溝、排水溝施工

（1）本工程隧道洞頂截水溝應與兩側路基邊溝排水順接，不得沖刷路基坡面、橋臺椎體、農田屋舍，土質截水溝、排水溝應隨挖隨砌。本工程隧道洞頂設置60 cm×60 cm×120 cm的梯形截水溝，防止洞外地表水進入洞內，截水溝根據現場實際地形接入路基邊溝，溝槽宜采用水泥砂漿或漿砌片石，或采用混凝土鋪砌溝底，使排水順暢，并盡可能多地保留地表原有植被，融入洞口地形地貌。

（2）洞口兩側排水溝尺寸大小為30 cm×40 cm，接入周邊地表排水體系，洞內施工排水接入場地排水系統，保證場地內排水通暢。隧道洞口在明洞前設置30 cm×40 cm的截水溝，防止洞外地表水進入洞內。截水溝頂面成品鑄鐵格柵蓋板，格柵與混凝土水溝接觸面采用3 mm厚不等邊角鋼L50×32 mm，鋼格柵與混凝土預留槽口要結合密貼。

2.2.3 仰坡施工

（1）本工程隧道洞口開挖采用明挖施工，按設計開挖邊線，分臺階自上而下逐層開挖，并及時進行邊仰坡掛網錨噴防護，防止圍巖長時間暴露而風化剝落，或因雨水浸泡而滑坍。施工時遇到石質導致挖掘機無法有效作業時，采用控制爆破作業，以減少對原地層的擾動，防止爆破震動。

（2）每層開挖后應及時進行邊仰坡防護，隧道進出口端邊仰坡面防護均為長3.5 m的 22 mm藥卷錨桿，均掛 8 mm間距20 cm鋼筋網，錨桿按梅花形布置，應根據實際開挖情況，視邊坡的穩定性增減錨桿。

（3）本工程隧道仰坡噴射10 cm厚的C20混凝土防護，噴射施工時，水泥、集料、水、速凝劑等原材料質量需滿足相關規范要求。噴射施工前，清除邊仰坡面的浮石和墻腳的巖碴、堆積物;先在巖面噴射一層（3 cm厚）混凝土，然后安裝鋼筋網，鋼筋網與壁面的間隙為30 mm，用環向鋼筋和錨釘或鋼架固定，再復噴混凝土至設計厚度。

2.2.4 超前大管棚施工

（1）隧道進口左右洞均采用31根30 m（包括了2 m套拱長度）的 108 mm×6 mm熱軋無縫鋼管超前大管棚配合鋼架保證施工進洞安全，環向間距40 cm。為了保證鉆孔方向，采用C30套拱作長管棚導向墻。

（2）套拱施工應在暗洞超前支護施作前進行，套拱內設3榀Ⅰ20b工字鋼，布設31個 127 mm孔口管，孔口管與Ⅰ20b工字鋼焊為整體，套拱混凝土為C30混凝土，套拱基礎混凝土為C20混凝土。

（3）管棚施工順序應自下而上，必要時搭設施工平臺。管棚應嚴格注漿，凝固后再施作下一道工序，保證管棚與周圍巖體形成完整體系，具有足夠強度和剛度。鉆孔完成后及時安裝管棚鋼管，避免因時間過長出現塌孔，應逐個鉆孔后立即安裝管棚。

（4）注漿前應先進行注漿現場試驗，確定注漿施工參數，注漿過程中在管棚孔口必須有止漿措施，注漿結束后用M30水泥砂漿封孔，以增強管棚剛度。注漿采用隔孔灌注，注漿壓力初壓為0.5～1.0 MPa，終壓為2.0 MPa，并按實際情況結束注漿。鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙應充滿漿液，注漿量及止漿應滿足設計要求。嚴格按照規程施工作業，防止爆管、爆漿。注漿應交錯進行，從低到高，從下而上。

2.3 進洞開挖施工

2.3.1 暗洞施工

（1）隧道進洞施工貫徹零開挖的理念，禁止大刷大挖，盡量減少隧道施工對原有地貌的破壞，洞口段開挖方式以機械或人工開挖為主，以局部淺孔松動爆破配合，洞口土石方自上而下分層開挖，結合正洞環形開挖預留核心土法，預留進洞臺階（核心土），以確保圍巖結構穩定和施工安全。

（2）洞口石方開挖采用淺孔小臺階爆破，爆破后，應及時清除松動石塊，提前采取相應的工程防護措施，防止洞口段出現地層滑坡、崩塌等事故，保證施工人員的安全和邊仰坡的穩定。

2.3.2 明洞、洞門施工

（1）本工程隧道按設計要求設置偏壓墻，明洞段挖到設計標高后，及時清理基底，檢驗基底地質和承載力情況，對地基承載力進行檢測，若其基底承載力不符合設計要求時，則采用地面注漿措施預加固方法進行處理。

（2）明洞襯砌采用C30防水混凝土澆筑，明洞拱墻部由內至外敷設1層HDPE自粘防水卷材防水板+1層350 g/m2無紡土工布+2 cm厚的M20砂漿保護層進行防水。

（3）明洞頂部回填土和種植土層下鋪設一層30 cm厚隔水黏土層。洞頂匯水通過設置墻背排水溝引水排走，在偏壓端墻式洞門耳墻頂部時，采用DN400柔性鑄鐵管將墻背排水溝的水流引入路基排水溝或其他天然溝渠中。明洞洞內其他排水管溝同暗洞一體設置。

（4）明洞及洞門施工時避開雨季，并與洞口段襯砌結構整體澆筑，以增強洞門的穩定性。應在雨季來臨之前，完成洞口的永久性排水設施，以利于洞口的排水和安全。

2.4 超前地質預報

本工程隧道進洞施工的時候使用超前地質預報和超前水平鉆進行多方位的探測，對未開挖地段進行地質預測和分析，確定合理的開挖、支護參數，以制定合理的施工方法和支護方式。

2.5 監測監控

本工程隧道進洞施工過程中的監測監控方法以洞口段地表下沉觀測、拱頂下沉觀測、洞室周邊位移變形監控量測以及洞內外觀察和施工調查為主。監控量測工作在隧道主管工程師的領導下由監控量測組負責，及時進行數據分析和信息反饋，對施工情況進行評價并提出施工建議。

3 施工效果

本工程針對隧道洞口為Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及巖溶發育地段，采取零開挖進洞的施工方法，并采取了一系列施工質量控制措施，不僅能夠保證工程安全，使施工過程集約化，有利于緊湊施工過程中的工序安排，同時避免傳統進洞方式的資源浪費，在節約材料和人工的基礎上，實現了隧道進洞的經濟合理性，降低項目運營成本，實現品質路橋的目標。

4 結語

綜上，在巖溶地區淺埋偏壓條件下，隧道進洞施工風險較大，本工程隧道采取長大管棚、套拱加固、設置反壓墻等施工措施，既可以提高安全系數，又能增加仰坡的穩定性，而且能夠節能減材、保護環境，減少因大刷、大挖及大范圍回填對山體及植被造成破壞，對現有土地資源具有良好的保護作用，對于社會民生具有積極影響。本工程隧道施工方法在隧道進洞施工中的應用具有操作性指導意義，對類似工程的施工具有良好的示范作用。

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