隧道洞口淺埋偏壓施工技術(shù)研究

蔣進(jìn)波

摘要：隧道洞口處在偏壓較嚴(yán)重地帶，施工難度相當(dāng)大，那龍2#隧道采用鋼管樁擋墻反壓土技術(shù)進(jìn)洞。采用超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)和鋼拱架網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，確保隧道安全進(jìn)洞，順利通過(guò)偏壓段。

關(guān)鍵詞：隧道；偏壓；進(jìn)洞；施工

1概況

廣西靖那高速公路那龍2#隧道位于廣西西部那坡縣城廂鎮(zhèn)那龍村西北側(cè)，地貌單元屬低山地貌。隧道進(jìn)出口均位于山腰處，山體自然坡度一般為35°～55°。該隧道為雙連拱隧道，全長(zhǎng)265m。淺埋偏壓現(xiàn)象主要出現(xiàn)在進(jìn)口段，該段地表為厚1.5～2.0m的殘坡積碎石土，下伏地層為強(qiáng)～全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，巖土破碎或呈土狀，成洞條件差，經(jīng)判定為Ⅴ級(jí)圍巖，不存在洞室涌水問(wèn)題，僅存在滲水及滴水現(xiàn)象。綜上所述，進(jìn)口段偏壓現(xiàn)象嚴(yán)重，圍巖差，施工難度大，安全順利的進(jìn)洞是本隧道施工的難點(diǎn)。

2偏壓隧道的判斷

那龍2#隧道進(jìn)口洞口K77+640--+670段圍巖為殘坡積碎石土，下伏地層屬為強(qiáng)～全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，巖土破碎或呈土狀，成洞條件差，為V級(jí)圍巖。該段傍山而行，且地表橫坡較陡，坡比為1：0.5～1：1.25屬典型的由地形引起的偏壓。另隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離在0.5m～3.5m之間，小于偏壓隧道規(guī)定的最小值（規(guī)范規(guī)定為當(dāng)隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離h在圍巖為V級(jí)的情況下，h<18m應(yīng)視為偏壓）因此本隧道進(jìn)口30米范圍為隧道偏壓段。另隧道洞口K77+640--+670屬?lài)?yán)重不穩(wěn)定地層，埋深僅為1～6m，大大增加了進(jìn)洞的施工難度。

3施工技術(shù)

3.1施工方法概述

軟巖偏壓隧道由于支護(hù)結(jié)構(gòu)受?chē)鷰r壓力不均勻，局部應(yīng)力大，易發(fā)生大變形造成結(jié)構(gòu)破壞。并且軟巖在開(kāi)挖后，洞壁巖體無(wú)法承受開(kāi)挖產(chǎn)生的高地應(yīng)力而發(fā)生破壞性變形，巖體松弛而掉塊引起坍方。因此在施工過(guò)程中應(yīng)遵循軟巖偏壓隧道的總體施工原則，選取合適的施工方法，采取必須的輔助施工措施，然后及時(shí)施工，控制有害變形。主要施工方法有超短臺(tái)階分部開(kāi)挖法和預(yù)留核心土短臺(tái)階分步開(kāi)挖法。以上兩種方法施工時(shí)，二次襯砌距掌子面不超過(guò)隧道跨度的2倍，掌子面對(duì)已施作初期支護(hù)的約束可有效的抵抗部分偏壓力。洞口偏壓段盡量減少仰坡開(kāi)挖，增設(shè)適當(dāng)長(zhǎng)度的偏壓式明洞，反壓回填后再進(jìn)入暗洞作業(yè)。

3.2輔助施工措施

采用調(diào)整和加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)支護(hù)可以解決偏壓?jiǎn)栴}，但只通過(guò)單一方式，在特殊地質(zhì)段內(nèi)施工較困難，結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大時(shí)存在支護(hù)易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象、處理費(fèi)用較高的缺點(diǎn)。針對(duì)不同地質(zhì)地貌，采取恰當(dāng)?shù)妮o助施工措施可解決以上施工過(guò)程的缺陷，也可較好的解決偏壓?jiǎn)栴}。常用的輔助施工方法有：

1、洞外回填反壓平衡法：此法適于隧道進(jìn)出口段存在偏壓。隧道進(jìn)出口段，交通方便，便于洞外施工。此方案施工工藝為在偏壓段隧道外縱向修建各種型式的擋土墻，然后在擋墻與隧道間回填土石，使隧道兩側(cè)土壓力偏異減小，同時(shí)可防止隧道施工中山體滑坡。

2、洞外地表注漿固結(jié)法：此法適于難于進(jìn)行洞外回填反壓，且圍巖經(jīng)注漿加固能明顯提高抗剪強(qiáng)度的偏壓隧道。

3、洞內(nèi)鋼管注漿固結(jié)法：此法適用于洞外無(wú)法進(jìn)行輔助施工，圍巖經(jīng)注漿加固能明顯提高抗剪強(qiáng)度的偏壓隧道。

4、徑向自進(jìn)式長(zhǎng)錨桿（錨索）：適用于圍巖破碎、松動(dòng)圈半徑大、注漿效果差、偏壓荷載大的偏壓隧道段。

5、設(shè)置臨時(shí)橫向支撐：此法適用于偏壓側(cè)初期支護(hù)變形大，易開(kāi)裂變形段，作用是控制和減小起拱線(xiàn)處偏壓側(cè)大變形。其施工工藝為，上導(dǎo)坑鋼架支立好后，在起拱線(xiàn)上用工字鋼橫向支撐，必要時(shí)，每榀橫向支撐用工字鋼縱向連接。

6、掌子面穩(wěn)定措施，適用于圍巖破碎、地下水豐富開(kāi)挖后掌子面無(wú)法自穩(wěn)的段落；穩(wěn)定掌子面的措施主要有預(yù)留核心土法、噴射砼封閉掌子面、掌子面打設(shè)錨桿、掌子面超前注漿法等。通過(guò)以上措施穩(wěn)定掌子面，避免發(fā)生掌子面失穩(wěn)坍塌，造成通天現(xiàn)象和誘發(fā)滑坡，加大隧道的偏壓。

3.3 那龍2號(hào)隧道進(jìn)口段施工技術(shù)

1、施工步驟

那龍2號(hào)隧道為雙連拱隧道，其出口處無(wú)法通達(dá)，進(jìn)口處場(chǎng)地狹小，結(jié)合該實(shí)際情況確定其施工步驟為：施工洞頂截水溝，開(kāi)挖邊仰坡，中導(dǎo)洞施工并貫通，右線(xiàn)隧道從進(jìn)口處開(kāi)挖并施作完二次襯砌，左線(xiàn)隧道從出口開(kāi)挖至偏壓段并施工完二次襯砌，掌子面封閉，施作洞口段偏壓擋墻，回填土，從進(jìn)口端施作108大管鵬，短臺(tái)階法開(kāi)挖偏壓段，施作二次襯砌。

2主要輔助措施

（1）偏壓擋墻

在隧道左側(cè)打設(shè)Φ108鋼管，鋼管嵌入地層中深度為12.5m，外露長(zhǎng)度按地形為7～9m不等，外露部分采用混凝土澆筑，鋼管保護(hù)層厚度10cm，鋼管橫向布置為5*0.5m，縱向排距1.0m。管內(nèi)注水泥凈漿，水灰比1：1，注漿壓力0.5～1.0Mpa。偏壓擋墻施工完畢后進(jìn)行回填，回填前回填土范圍地表需開(kāi)挖成0.5m*0.5m（寬*高）臺(tái)階，回填土分層回填，每層厚度不大于0.5m，且每層應(yīng)夯實(shí)。

（2）超前支護(hù)

該隧道超前支護(hù)采用“工20b”型鋼拱架，間距0.5m。超前支護(hù)采用雙層Φ42*4mm超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)4.5m，縱向間距2.5m，環(huán)向間距0.4m，在拱頂130°范圍布置。小導(dǎo)管從工字鋼腹部開(kāi)孔穿過(guò)，尾部焊接于鋼拱架上。注漿材料為水泥凈漿，水灰比1：1，注漿壓力0.5～1.0Mpa，終壓2.0Mpa。注漿自拱兩邊向拱頂進(jìn)行。注漿時(shí)注意觀(guān)察地面情況，若有溢漿情況則停止注漿。

洞外支護(hù)采用Φ108大管棚，管棚長(zhǎng)度40m，環(huán)向間距0.5m在拱頂135°范圍布置。

（3）超短臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖

由于掌子面穩(wěn)定性差，開(kāi)挖過(guò)程中易受偏壓和掌子面失穩(wěn)影響，隧道掘進(jìn)將非常困難，此時(shí)將掌子面分成如下圖所示四部分開(kāi)挖，交替進(jìn)行從開(kāi)挖到支護(hù)各道工序，開(kāi)挖順序?yàn)椋合乳_(kāi)挖1部，預(yù)留核心土長(zhǎng)度2～3米，下導(dǎo)坑與核心土距離為3～5米。工藝流程為：（1）開(kāi)挖上導(dǎo)坑，每循環(huán)進(jìn)尺和鋼拱架縱向間距相同，但每循環(huán)進(jìn)尺不應(yīng)超過(guò)1米，噴射C20混凝土4cm厚，及時(shí)按順序支立上導(dǎo)坑鋼拱架，打設(shè)徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)片，分兩次按設(shè)計(jì)厚度完成本次循環(huán)的C20混凝土和初期支護(hù)混凝土。（2）上導(dǎo)坑超前3～5米，從中部修建上導(dǎo)坑材料運(yùn)輸?shù)?。分部開(kāi)挖左右側(cè)下導(dǎo)坑，每循環(huán)開(kāi)挖2～3米，初噴邊墻C20混凝土4cm厚，支立邊墻鋼架。打設(shè)徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)片，焊鋼架連接筋，分次完成C20邊墻噴射混凝土。（3）左右側(cè)邊墻完成后，開(kāi)挖仰拱，按設(shè)計(jì)支立仰拱鋼拱架，噴射仰拱初期支護(hù)混凝土，綁扎仰拱鋼筋，澆筑仰拱及充填的混凝土。（4）保持二次襯砌和仰拱端頭距離為10-20米，鋪防水板，綁扎二次襯砌鋼筋，二次襯砌混凝土臺(tái)車(chē)定位，澆筑二次襯砌混凝土。

4結(jié)論

通過(guò)以上措施的實(shí)施，進(jìn)洞、開(kāi)挖均很順利，未出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故。每天進(jìn)尺1.0m，拱部最大下沉量48.5mm，周邊最大收斂值12.6 mm，地表最大下沉量80.5mm，地表滑移量為 32.5 mm。同時(shí)，回填后對(duì)原地形進(jìn)行了改造，避免了今后在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)次生安全質(zhì)量事故。