崩塌工況下隧道淺埋偏壓洞口段明洞暗做施工技術研究

摘要 隧道洞口工程施工，極易擾動崩塌體，一旦發生坍塌事故，將會對施工安全和施工進度造成嚴重影響。基于此，文章針對崩塌工況下隧道淺埋偏壓洞口段明洞暗做施工技術進行研究，結合實例項目從施工工藝原理、工藝流程及操作要點進行分析，并提出相關質量控制要點及安全環保措施，為我國隧道工程施工安全提供借鑒。

關鍵詞 隧道工程;洞口;偏壓;明洞暗做;施工技術

中圖分類號 U231.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0141-03

收稿日期：2022-03-17

作者簡介：鄭彬（1986—），男，本科，高級工程師，研究方向：公路、橋梁、隧道的施工、養護技術管理。

0 引言

隧道施工一直是交通建設項目工程重難點。隧道洞口多從山體側面開挖，由于山體構造的澆筑密實性;擋墻施工現特殊性，山體側面普遍存在不同程度的淺埋偏壓現象，一旦處理不善，受施工擾動影響，極易造成坍塌事故[1]。針對此情況，某山嶺隧道工程，壓洞口段采用了反壓回填、明洞暗做的施工技術，取得了良好的工程效果。

1 工程概況

某隧道工程，需在山體側面開挖隧道進洞口，發育一處崩塌體，揭露為花崗巖，在地表形成巖堆層厚多在5 m左右，局部可達10 m。若采用傳統邊坡加固后，直接開挖洞口工藝施工，風化巖基巖挖除后，將呈臨空狀態。該地氣候溫潤，夏季多雨，一旦雨季雨水匯入風化巖內，極易造成嚴重的滑塌災害，嚴重影響施工和后期運營安全[2]。經項目參與各方多方研究，擬定采用反壓回填工藝，穩定邊坡，采用明洞暗做方案，替換原設計明洞施工方案，降低施工對崩塌體的擾動。

2 隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做工藝原理

隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做工藝原理如下：

2.1 反壓回填

使用錨桿對進洞口偏壓邊坡進行噴錨處理，錨桿呈梅花形布置;另一側澆筑大體積混凝土擋墻，對偏壓邊坡形成阻擋支撐作用，邊坡與擋墻間的回填土，用導管注漿處理，注漿硬化后與土體結合形成深層固結層，改善邊坡周圍土層受力性能，形成對偏壓邊坡的有效支撐，避免邊坡滑塌災害。

2.2 明洞暗做

對回填土注漿后，采用回填土下進洞方案，替換原明洞施工方案，使原淺埋偏壓構造變成深埋構造，降低進洞施工對崩塌體的擾動，有效防治隧道施工和工后運營期發生崩塌災害，保證隧道洞口施工和隧道運行安全。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程（見圖1）

3.2 施工準備

清理邊仰坡作業基面，挖除坡面上植被、浮土、危石，避免受施工擾動或環境水侵蝕，造成滑坡、滾石災害，影響施工安全;施作施工排水設施，減少環境水、施工用水沖刷地表;施工期間做好邊坡沉降監測，保證施工安全[3]。

材料與設備數量計劃見表1及表2。

3.3 邊仰坡噴錨注漿處理

仰坡采用砂漿錨桿錨固，按設計圖紙和施工方案，采用人工手持風鑿機在坡面上鉆設1.5 m×1.5 m梅花形錨孔，操作要點如下：

（1）采用普通硅酸鹽水泥砂漿，砂料粒徑≤3 mm;砂漿配比根據實驗室數據與試驗施工數據綜合確定，確保砂漿稠度、和易性符合注漿施工要求;砂漿應隨拌隨用，嚴禁長時間放置。

（2）鉆設的錨孔孔徑，比錨桿直徑大15 mm，實際鉆孔深度與設計值偏差≤50 mm。

（3）注漿從孔底開始，根據注漿深度，緩慢上提導管，直至鉆孔注滿流出，保證注漿均勻、飽滿填充錨孔;施工時應注意，注漿壓力≤0.4 MPa，注漿管口應保持在砂漿液面以下，保證注漿施工質量。

3.4 修筑自然坡坡腳擋土墻

根據坡角處地質構造特點，合理采用小型挖機配合人工的方式，清理坡腳浮土、修整坡角曲線，以避免施工過渡擾動坡面造成垮塌事故，再開挖擋墻基礎，基礎強度達到設計之后，方可澆筑混凝土擋墻[4]。

3.5 修筑偏壓擋墻

擋墻澆筑施工完畢后，在擋墻與偏壓邊坡之間填筑土方，并注漿加強，形成深層固結層，可有效支撐整個偏壓邊坡段，減少施工和后期隧道運營階段的邊坡滑塌風險。

（1）擋墻基底開挖：為避免施工過度擾動邊坡，采用挖掘機配合人力開挖，為避免邊坡失穩，采用分段開挖方式作業，作業段開挖完畢后，即施作混凝土擋墻，再進行下一段基底開挖。

（2）地基處理：為保證基底承載力，避免工后不均勻沉降造成擋墻開裂，遇淤泥或軟弱土層時，需換填砂石土或灰土等。

（3）基礎與墻身模板：基礎與高度在4 m以下的墻身，采用鋼模拼裝;墻身超過4 m部分，采用二次立模法安裝墻身模板。

（4）基礎混凝土施工：基底采用分段開挖施工，整段采取一次澆筑施工，保證基礎混凝土結構整體性。

（5）擋墻墻身混凝土施工：為保證墻身混凝土與基礎混凝土頂面結合強度，施工前，需先對基礎頂面作鑿毛處理，再架設墻身模板;墻身采用分段、分層施工，整段一次性澆筑完畢，單層澆筑厚度控制在30 cm左右，采用分層澆筑、分層插入振搗施工，保證墻身澆筑密實性。擋墻施工現場見圖2。

3.6 碎石土回填

擋墻養護至設計強度后，擋墻與偏壓邊坡間，采用碎石土回填至超過洞頂5 m處，采取分層回填、分層碾壓的施工方案，單次回填層厚控制在50 cm左右，保證回填土密實性。回填施工現場見圖3。

3.7 小導管安裝及注漿

對整個偏壓淺埋段隧道中心線兩側各20 m反壓回填部分，采用φ50 mm導管進行注入1∶1水泥漿加固，注漿壓力0.5～2.0 MPa，注漿孔采用梅花形布置，保證注漿與周圍土體結合均勻性，形成深層固結層結構[5]。

3.8 洞口施工

洞口采用長管棚支護，待管棚安裝完畢，并施作注漿加固后，采用預留核心土法工藝進行洞口開挖，施工時應嚴格控制每循環進尺長度，單次進尺長度在1.2 m以內，保證洞口壁穩定性;循環工序施工完成，通過監理驗收后，方可施作循環支護。

4 施工質量控制要點

（1）在檢測施工材料的質量時，應當嚴格按照各項指標，對原材料質量及規格進行全面檢測，盡可能選擇有質量保障，生產規模較大的實力材料生產廠商，并建立長期合作關系。在材料進場之前，要查驗出廠合格證，將材料規格與設計要求做好比對，待最后抽樣檢查結束后，不合格的材料進行及時處理，禁止直接用于施工。

（2）鉆孔施工應保證技術人員全程在場指導，監理人員旁站監督，確保鉆孔按照設計圖紙，從高到低依次進行。

（3）嚴格做好回填土注漿施工質量控制，保證注漿量符合設計要求;若注漿量超限，注漿壓力未達到設計和施工要求，應根據現場情況合理調整漿液濃度繼續注漿，保證注漿施工質量。

（4）建立健全質量控制體系。設置項目經理為質量控制小組的主要負責人，組建包括總工程師、技術員、現場施工員、施工班組負責人等人員的專業技術團隊，合理分工強化職責，及時發現并解決問題，進一步提高技術交底工作的效率。

（5）培養專業質監人員的責任心。質監人員作為施工現場的監測員，應當具備充分的責任意識，按照規范要求進行質量巡檢。對于重要的施工工序，需要盡好全程旁站的職責，用自身的專業技術素養指導工作，保障施工質量。若發現質量不合格的情況，應及時上報，在規定期限內做好整改[6]。

5 安全、環保措施

（1）結合隧道工程施工特點，制定施工場地安全管理制度，成立以項目經理為組長的安全管理小組，監督各項安全管理制度落實，實現精細化的安全管理，嚴懲違規作業行為，切實保證施工安全。

（2）施工前，嚴格按照規范流程進行技術和安全交底，施工現場設立專職安全人員，全程進行安全施工監督，嚴格落實班前安全教育制度。

（3）施工區域，設置醒目的警示標志，加強出入管理，嚴禁無關人員進入場地，嚴禁作業人員在安全設備佩戴不合格的情況下進入場地;加強圍巖動態監測，保證圍巖狀態監測的準確性;拆卸鉆桿時，由專人現場進行統一指揮，保障施工安全。

（4）成立以項目經理為主要負責人的環保管理機構，認真學習國家、地方環保法規，并貫徹落實;積極與有關部門協同，進行施工場地和周圍環境狀態監測，督促項目全員自覺遵守環保法規。

（5）設立專用排漿溝、集漿坑，對施工過程中產生的廢漿、污水進行集中收集和無害化處理，防止隨意排放廢漿、污水。

6 效益分析

6.1 經濟效益

若采用傳統工藝，將偏壓擋墻布設在隧道外側頂，在項目交付運營后，受偏壓、位移等多種因素影響，造成墻體開裂，影響隧道洞口運營安全。

使用該工程采用的技術工藝施工，擋墻距離隧道較遠，且偏壓邊坡與擋墻之間，回填了沙石土并進行注漿加固，可形成對偏壓邊坡的有效支撐，改善擋墻受力條件，有效保證隧道洞口運營安全，降低隧道洞口、明洞開裂、冒頂風險，且無須反復維修擋墻，可降低約60%的后期維護成本。

6.2 社會效益

該工程采用的明洞暗做施工技術，可有效提升隧道施工和后期運營階段的安全性能，降低施工和后期運營階段的安全風險，且該技術無須采用大型施工設備，技術工藝相對簡單，可有效降低施工成本，同時，該技術對同類工程具有廣泛的適用性，可有效保證同類隧道工程施工和運營安全，社會效益顯著。

7 結論

綜合上述，該工程在崩塌工況下，針對隧道淺埋偏壓洞口段施工，采用的明洞暗做施工工藝，在施工階段可有效降低崩塌體崩塌事故，保證施工安全;在運營階段，回填土可有效支撐偏壓邊坡，分散擋墻受力，避免擋墻受邊坡偏壓、位移等因素影響，造成開裂等問題，可提升隧道洞門安全性能，保障隧道運營安全，降低后期維護成本，延長隧道洞門使用年限。同時對該工程驗證，該技術經濟效益和社會效益顯著，工藝簡單，適用性強，可在同類項目中推廣應用。

參考文獻

[1]趙鶴泉， 梁昊慶， 錢煒駿. 淺埋段地鐵隧道正上方基坑施工對隧道變形的影響[J]. 建筑施工， 2021（10）： 2193-2195.

[2]趙紅飛， 黃海濤， 劉繼文， 等. 高鐵隧道穿越淺埋段圍巖變形規律分析[J]. 安徽建筑大學學報， 2019（6）： 52-55+94.

[3]歐陽璐. 大跨徑淺埋偏壓隧道進洞方式數值模擬研究[J]. 西部交通科技， 2019（6）： 86-92.

[4]劉杰， 王俊杰， 郭建軍. 水平軟硬交互地層中淺埋偏壓隧道圍巖壓力計算方法[J]. 科學技術與工程， 2022（4）： 1649-1655.

[5]嚴濤， 李坤杰， 牟智恒， 等. 變坡條件下淺埋偏壓隧道圍巖壓力解析法[J]. 西南交通大學學報， 2020（3）： 531-536.

[6]胡煒， 喻渝， 譚信榮， 等. 順層偏壓隧道破壞特征及支護措施研究[J]. 地下空間與工程學報， 2020（S1）： 450-456+510.