隧道淺埋洞口段明洞暗做技術(shù)分析

李福貴

（青海省交通工程技術(shù)服務(wù)中心，青海西寧 810001）

0 引言

隧道洞口往往位于山體一側(cè)，有一定的淺埋偏移。常規(guī)的施工方法是先將邊坡補強后再開挖隧道，容易造成隧道冒頂崩塌。為了解決這一問題，某隧道洞口開挖采取“反壓回填、明洞暗做”的施工技術(shù)，保證施工安全的同時確保施工進(jìn)度。

1 工程概況

某隧道洞口處有一塊崩塌體，地質(zhì)成分為花崗巖，層厚5～10m。若按傳統(tǒng)的施工方案開挖，會挖除隧道洞口坡腳，使風(fēng)化層成為臨空狀態(tài)。

雨水進(jìn)入風(fēng)化層會導(dǎo)致巖體崩塌，存在較大的安全隱患。經(jīng)過各方協(xié)商以及專家實地考察后，決定采取“反壓回填、明洞暗做”的施工技術(shù)進(jìn)行施工，以保障施工安全。

2 隧道洞口反壓回填明洞暗做工藝原理

“反壓回填、明洞暗做”的施工技術(shù)原理如下：

其一，采用反壓回填法對洞口邊坡進(jìn)行錨固，錨桿呈梅花形排列，在邊坡與隧洞平行一側(cè)砌筑偏壓擋墻，再進(jìn)行注漿，以加固邊坡體，可提高邊坡體的抗剪能力，從而實現(xiàn)邊坡體整體受力均衡，確保洞口周圍土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

其二，明洞暗做是指在注漿后的回填土層下開挖，將淺埋變?yōu)樯盥瘢鞫锤某闪税刀矗詼p少施工對崩塌體的影響。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 施工準(zhǔn)備

清理邊仰坡作業(yè)基面，挖除坡面上的植被、浮土、危石，避免受施工擾動或環(huán)境水侵蝕，造成滑坡、滾石災(zāi)害，影響施工安全；施作洞頂截水溝、周邊排水設(shè)施，減少環(huán)境水、施工用水沖刷地表；施工期間做好邊坡沉降監(jiān)測，保證施工安全。

材料與設(shè)備數(shù)量計劃見表1及表2。

表1 主要材料表

表2 機(jī)械設(shè)備配置表

3.3 邊仰坡噴錨注漿處理

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

其一，采用普通硅酸鹽水泥砂漿，其粒徑≤3mm；砂漿配比根據(jù)試驗室數(shù)據(jù)與試驗施工數(shù)據(jù)綜合確定，確保砂漿稠度、和易性符合注漿施工要求；砂漿應(yīng)隨拌隨用，嚴(yán)禁長時間放置。

其二，鉆設(shè)的錨孔孔徑比錨桿的直徑大15mm，實際鉆孔深度與設(shè)計值偏差≤50mm。

其三，注漿從孔底開始，根據(jù)注漿深度，緩慢上提導(dǎo)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(yīng)注意，注漿壓力≤0.4MPa，注漿管口應(yīng)保持在砂漿液面以下，保證注漿施工質(zhì)量。

3.4 修筑偏壓擋墻

偏壓擋墻設(shè)于隧道入口偏壓區(qū)，可對偏壓區(qū)產(chǎn)生有效抵抗作用。

3.4.1 擋墻地基土方開挖

使用挖掘機(jī)配合人工作業(yè)，與墻體施工分段進(jìn)行。

3.4.2 地基處理

開挖地基后，如出現(xiàn)淤泥或松軟土體，應(yīng)及時采取換填等措施對土體進(jìn)行改良。

3.4.3 擋墻基礎(chǔ)與墻身模板安裝

模板為鋼模，墻體高度大于4m 時，采用二次立模的方式。

3.4.4 擋墻基礎(chǔ)澆筑

按照擋墻分段，逐段連續(xù)進(jìn)行澆筑。

3.4.5 墻身混凝土現(xiàn)澆

用混凝土罐車將混凝土運送至工地后，用輸送泵進(jìn)行分層混凝土澆筑，分層厚度為50cm。使用插入式振搗設(shè)備對混凝土進(jìn)行振搗。圖2為偏壓擋墻的施工情況。

圖2 偏壓擋墻施工現(xiàn)場圖

3.5 碎石土回填

偏壓擋墻滿足設(shè)計強度要求后，用砂土碎石分層回填，單層回填高度不大于50cm，層層壓實。回填總高度應(yīng)高于洞口頂部5m 以上，如圖3所示。

圖3 回填碎石土施工現(xiàn)場圖

3.6 小導(dǎo)管安裝及注漿

隧道頂部用Φ42mm 的小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，注漿長度為整個偏壓淺埋區(qū)，注漿孔為梅花形，以保證注漿的順利擴(kuò)散。

在隧道中心線兩側(cè)各20m 的范圍內(nèi)進(jìn)行注漿，漿液采用1∶1 水泥漿，并摻入水玻璃作為速凝劑，注漿的壓力值為0.5～2.0MPa，具體的注漿參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場實施情況調(diào)整。

3.7 洞口施工

監(jiān)測隧道頂部回填土的注漿強度，待其達(dá)到設(shè)計強度后可進(jìn)行隧道洞口開挖。隧道的開孔支撐可采用長管棚支護(hù)方案。

在管棚支護(hù)設(shè)置好后，進(jìn)行注漿。注漿施工完成后，通過預(yù)留核心土法開展隧道洞口開挖，每循環(huán)進(jìn)尺不得大于1.2m，在前一個隧道洞口施工周期內(nèi)提前完成下一階段隧道洞口施工部署。

4 施工質(zhì)量的控制要點

其一，嚴(yán)控進(jìn)場材料質(zhì)量，保證材料的質(zhì)量、規(guī)格符合設(shè)計要求；水泥、砂石等原材料需抽檢合格后，方可投入施工。

其二，鉆孔施工時，應(yīng)保證技術(shù)人員全程在場指導(dǎo)，監(jiān)理人員旁站監(jiān)督，確保鉆孔按照設(shè)計圖紙，從高到低依次進(jìn)行。

其三，嚴(yán)格做好回填土注漿施工質(zhì)量控制，保證注漿量符合設(shè)計要求；若注漿量超限，注漿壓力未達(dá)到設(shè)計和施工要求，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況合理調(diào)整漿液濃度，保證注漿的施工質(zhì)量。

5 安全、環(huán)保措施

其一，結(jié)合隧道工程的施工特點，制定施工場地安全管理制度。成立以項目經(jīng)理為組長的安全管理小組，監(jiān)督各項安全管理制度的落實，實現(xiàn)精細(xì)化的安全管理，嚴(yán)懲違規(guī)作業(yè)行為，切實保證施工安全。

其二，施工前，嚴(yán)格按照規(guī)范流程進(jìn)行技術(shù)和安全交底。施工現(xiàn)場設(shè)立專職安全人員，全程進(jìn)行安全施工監(jiān)督，嚴(yán)格落實班前安全教育制度。

其三，在施工區(qū)域設(shè)置醒目的警示標(biāo)志，加強出入管理，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入場地，嚴(yán)禁作業(yè)人員佩戴不合格的安全裝備進(jìn)入現(xiàn)場；加強地表沉降監(jiān)測，及時掌握洞口圍巖狀況；拆卸鉆桿時，由專人現(xiàn)場進(jìn)行統(tǒng)一指揮，保障施工安全。

其四，成立以項目經(jīng)理為主要負(fù)責(zé)人的環(huán)保管理小組，認(rèn)真學(xué)習(xí)國家、地方環(huán)保法規(guī)，并貫徹落實；積極與有關(guān)部門協(xié)同進(jìn)行施工場地和周圍環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測，督促項目全員自覺遵守環(huán)保法規(guī)。

其五，設(shè)立專用排漿溝、集漿坑，對施工過程中產(chǎn)生的廢漿、污水進(jìn)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

若采用傳統(tǒng)工藝，將偏壓擋墻布設(shè)在隧道外側(cè)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。

采用“反壓回填，明洞暗做”施工技術(shù)，擋墻距離隧道較遠(yuǎn)，且在偏壓邊坡與擋墻之間回填了砂石土，并進(jìn)行注漿加固，可形成對偏壓邊坡的有效支撐，改善擋墻的受力條件，可有效保證隧道洞口運營安全，降低隧道洞口明洞開裂、冒頂?shù)娘L(fēng)險，且無須反復(fù)維修擋墻，可降低后期維護(hù)成本。

7 結(jié)論

綜上所述，隧道淺埋洞口段“反壓回填，明洞暗做”施工技術(shù)可有效提高隧道洞口施工的安全性，同時確保施工進(jìn)度，延長洞口使用壽命，并能較好地抵御邊坡應(yīng)力。采用該技術(shù)施工的隧道洞口應(yīng)力分布均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以有效減少后續(xù)的維護(hù)工作，降低工程維護(hù)成本。為檢驗該技術(shù)的實際應(yīng)用效果，確保工程的安全性，在隧道洞口處設(shè)置10 個沉降觀測點，經(jīng)施工監(jiān)測，洞口位移、洞口頂及仰拱位置沉降等參數(shù)符合施工的設(shè)計要求，沒有發(fā)生裂縫、掉塊、塌陷等問題，證明該施工技術(shù)可靠實用，具有以下優(yōu)點：

其一，反壓回填工藝簡單，可就地直接獲取材料，快速施作偏壓擋墻與回填土方，不會影響施工進(jìn)度，同時提高隧道及邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保施工過程的安全性。

其二，對回填土采用導(dǎo)管注漿加固方案，使整個回填區(qū)與灌漿結(jié)合，形成一個完整的體系，從而改善原地質(zhì)條件。既可以有效地監(jiān)測邊坡坡面的沉降情況，又可以預(yù)防隧道的施工坍塌，最大限度地保證隧道的安全。

其三，對原淺埋地段進(jìn)行補強，把明洞改為暗洞，從而提高洞口的施工安全性，有效保證施工質(zhì)量以及邊坡穩(wěn)定。

其四，與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，該技術(shù)可有效降低后期隧道的維護(hù)成本，并且不會對施工造成任何不利影響。