高邊坡隧道洞口安全防護(hù)施工技術(shù)

魏　立

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北三河　065201)

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高邊坡隧道洞口安全防護(hù)施工技術(shù)

魏立

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北三河065201)

摘要:結(jié)合具體施工實例，分析了隧道出口施工中存在的問題，并制定了高邊坡隧道洞口段防護(hù)施工方案，介紹了洞口段防護(hù)施工過程，并總結(jié)了施工中應(yīng)注意的事項，指出該方案的實施效果良好，解決了該高邊坡隧道洞口段的安全防護(hù)問題。

關(guān)鍵詞:隧道，洞口段，安全防護(hù)，預(yù)應(yīng)力錨索，高邊坡

0　引言

目前，在中西部鐵路施工中，山嶺隧道越來越多，受地形及線路限制，隧道進(jìn)口、出口洞門距地面高差很大，洞口段邊、仰坡高陡，在雨水、風(fēng)雪及自然災(zāi)害的作用下，會形成落石、危巖等，危及行車安全、給旅客帶來意外傷害［1］，因此洞口段的安全防護(hù)越來越突出。新建蘭渝鐵路馬家山隧道出口洞口段根據(jù)現(xiàn)場情況，采用帽檐式洞門形式并結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索、主動防護(hù)網(wǎng)等施工措施［2］，為類似隧道洞口段安全防護(hù)提供了工程借鑒。

1　工程概況

1．1工程基本概況

新建蘭渝鐵路馬家山隧道為單洞雙線隧道，長7 435 m，地處西秦嶺高中山區(qū)，山大溝深，山坡、谷坡較陡，地面高程2 100 m～2 660 m，相對高差560 m。隧道洞身通過地層主要為三疊系下統(tǒng)板巖、板巖夾砂巖。

馬家山隧道出口端為理川河大橋，其中橋臺設(shè)計為進(jìn)洞式，即一端橋臺在隧道內(nèi)。出口洞口段處于基巖風(fēng)化層中，斜坡及坡頂覆蓋有第四系全新統(tǒng)坡積、洪積砂質(zhì)黃土及碎石類土，巖體受區(qū)域構(gòu)造作用影響，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面多為方解石填充，巖體物理力學(xué)性質(zhì)差。馬家山原始地貌見圖1。

圖1　原始地貌

1．2原設(shè)計情況

馬家山隧道洞門原設(shè)計為臺階式洞門，出口端自然坡度約40°～60°，洞口邊仰坡采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，在洞門右線側(cè)設(shè)置一重力式混凝土擋墻，洞門端墻背后及洞頂水溝露空部分采用水泥砂漿漿砌片石砌筑。

2　存在問題及解決方案

2．1存在問題

馬家山隧道出口由于修筑公路對原地表進(jìn)行刷坡，造成實際坡度較陡，約70°，下方為縣級公路，靠洞口側(cè)公路路面比隧道內(nèi)軌頂面低15．6 m，比橋臺底部開挖線低8．5 m。因為修建公路刷坡原因造成實際地貌與原設(shè)計不符，原地表已經(jīng)被破壞，巖體松散，十分陡峭，穩(wěn)定性差，經(jīng)常出現(xiàn)山體掉石塊，散落在道路上。按照原設(shè)計施工的話必須對原地貌再次進(jìn)行刷坡，初步估算約有3萬m3刷方量，工程量非常大且對原地貌再次破壞，洞門段的安全防護(hù)隱患大，一旦出現(xiàn)意外，將嚴(yán)重危及與之相連的橋梁及行人、車輛安全。

2．2解決方案

因洞口段圍巖為風(fēng)化巖、節(jié)理、裂隙發(fā)育，按照原設(shè)計一是對原地貌有較大破壞，二是安全隱患多。因此對原設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整，洞門調(diào)整主要有兩種方案選擇:方案1是改臺階式洞門為接長明洞，即取消原洞門設(shè)計，將隧道直接從洞內(nèi)延長為跨公路明洞;方案2是不調(diào)整原隧道長度及洞口位置，即取消原洞門設(shè)計，隧道拱部在墻身基礎(chǔ)上向上延伸、呈喇叭口向外擴(kuò)展，調(diào)整為斜切帽檐式洞門形式。同時在確定洞門形式的基礎(chǔ)上增加預(yù)應(yīng)力錨索及SNS主動防護(hù)網(wǎng)對洞口段圍巖及邊坡進(jìn)行加固和防護(hù)。

若采用方案1的話，從隧道拱頂?shù)焦仿访嬗屑s25 m的高差，再加上2 m左右明洞基礎(chǔ)，整個明洞整體高度將高達(dá)27 m，明洞直墻段也有15．6 m高，且橫跨整個縣級公路，又成為一個不穩(wěn)定因素，并且還需將公路改移到距離明洞位置較遠(yuǎn)的地方，即從旁邊河道中間通過，對河道進(jìn)行路基填筑施工，整個改移道路長度約1．5 km，一是安全隱患極大，二是經(jīng)濟(jì)成本投入大，三是施工周期長。

對比方案1，方案2僅僅是在原洞門里程位置將隧道拱部沿邊墻部分向上、向外逐漸呈喇叭口狀擴(kuò)展，有以下幾條好處:1)基本不擾動原始地貌;2)道路不需要進(jìn)行重新修筑;3)建設(shè)周期短; 4)建設(shè)資金投入少，效益好;5)施工安全風(fēng)險小。

綜合對比兩種施工方案，決定在馬家山隧道出口洞口段防護(hù)措施采用方案2進(jìn)行施工。

3　洞口段防護(hù)施工過程

3．1總體施工方案

根據(jù)測量組放線，施工時首先在洞口下方堆洞砟至隧道底板開挖線→清理洞口邊仰坡段危石、浮土等及施工洞頂截水溝→在洞砟上沿山體架立雙層外腳手架作為施工平臺→利用作業(yè)平臺施工預(yù)應(yīng)力錨索及SNS主動防護(hù)網(wǎng)→洞口外圍加固后施工斜切帽檐式洞門。主要施工部分如下。

3．2腳手架搭設(shè)施工

根據(jù)邊坡加固范圍以及地形特點，作業(yè)平臺決定采用扣件式鋼管腳手架搭設(shè)?？奂侥_手架由鋼管桿件、扣件，底座，腳手板，安全網(wǎng)等組成［3］。使用時要求腳手架與山體之間采用剛性連接，呈“Z”形設(shè)置抗拔連接點。連墻體的鉆孔采用φ50的鉆頭打孔，方向水平鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度1 m，采用φ48×3．5鋼管與腳手架扣件連接，伸入巖壁鋼管錨固長度不得少于鉆孔深度的2/3。在巖壁上施作安全繩吊環(huán)的錨桿，吊環(huán)嚴(yán)禁扣在腳手架上，必須單獨布置。腳手架搭設(shè)時其橫縱向水平桿、立桿、連墻體、剪刀撐、斜撐、上下人坡道、安全網(wǎng)、安全繩等必須嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行［4］。

3．3預(yù)應(yīng)力錨索施工

預(yù)應(yīng)力錨索原理是通過鉆孔把不穩(wěn)定圍巖串連起來，通過張拉，將受拉體植入邊坡剪切面以下增加剪切面上的摩阻力，以提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力。其特點是施工工程量小，投入少，對圍巖及周邊環(huán)境擾動小等［5］。

錨索位置由測量組根據(jù)設(shè)計及實際地形確定，預(yù)應(yīng)力錨索采用兩級錨固，其組成部分主要由錨固段、自由段和錨墩段三部分組成，每一部分準(zhǔn)備工作均需事先完成［6］。錨索施工過程中關(guān)鍵是測量定位無偏差、鉆孔深度和角度正確、錨索編織和下錨及時、注漿飽滿、錨墩垂直錨索軸線、張拉抗拉拔力合規(guī)等［7］，同時施工時試驗室做好各種材料檢測工作及注漿漿液的配合比調(diào)整。

3．4SNS主動防護(hù)網(wǎng)施工

SNS主動防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)原理是用鋼絲繩網(wǎng)、錨桿等組成柔性網(wǎng)覆蓋在風(fēng)化的斜坡或巖石坡面上，通過覆蓋坡面來提高危巖穩(wěn)定性，阻止落石發(fā)生。其特點是適應(yīng)性強(qiáng)、防護(hù)強(qiáng)度高、施工簡單、周期短、投入費用低［8］。

首先對防護(hù)區(qū)的浮土及浮石清理，以錨索位置為基礎(chǔ)，每4根錨索組成一個防護(hù)網(wǎng)單元格，將橫縱向支撐繩固定在已施工錨索上并拉緊，然后在單元格內(nèi)鋪設(shè)鋼絲繩網(wǎng)，鋪設(shè)時從上往下鋪掛并縫合扎結(jié)。材料及施工要求嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

3．5斜切帽檐式洞門施工

馬家山隧道出口洞門改傳統(tǒng)正切形狀為倒切形狀，更好的適應(yīng)了工程。

首先測量組根據(jù)切坡大小及帽檐輪廓線參數(shù)計算出控制點數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行洞門基礎(chǔ)施工，待達(dá)到強(qiáng)度脫模，將臺車行走至設(shè)計位置固定后進(jìn)行內(nèi)模安裝、鋼筋綁扎、外模安裝及堵頭模安裝，待尺寸檢查無誤后進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土澆筑時在洞門兩側(cè)左右交替進(jìn)行，防止左右側(cè)混凝土高差造成臺車偏壓，達(dá)到脫模時間后進(jìn)行脫模，按要求養(yǎng)護(hù)［9］。

馬家山隧道完工后效果見圖2。

圖2　完工后效果

4　施工注意事項

1)施工前需修建臨時便道，將洞口下方原縣級公路改移至安全距離外，對臨時便道進(jìn)行加固處理，保證通行不受影響，也不會對河道行洪造成任何影響。在道路兩端路面處修筑路面擋墻并設(shè)置相關(guān)防護(hù)和安全警示標(biāo)志。

2)洞口段施工大部分為高空作業(yè)，在施工時一定要做好高空落物攔截措施，施工人員必須佩戴安全繩等防護(hù)用品，防止墜落。腳手架基礎(chǔ)必須牢實，與山體之間采用剛性連接，其外側(cè)必須設(shè)置安全網(wǎng)，搭設(shè)規(guī)范，防止高空落物出現(xiàn)事故。

3)加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)控量測，在洞內(nèi)及地表處設(shè)置觀測點，及時對量測數(shù)據(jù)分析并及時反饋［10］。同時加強(qiáng)施工過程中的安全巡查，對發(fā)現(xiàn)的隱患采取措施，有險情立即處理，確保施工安全。

5　結(jié)語

針對馬家山隧道出口高邊坡洞口段地形、地貌及現(xiàn)場實際情況，通過先施工預(yù)應(yīng)力錨索對隧道洞口周邊圍巖加固，然后創(chuàng)造性的采取SNS主動防護(hù)網(wǎng)與錨索結(jié)合方式對洞口邊、仰坡進(jìn)行防護(hù)，同時將洞門形狀進(jìn)行調(diào)整，改臺階式為斜切帽檐式洞門，并且又專門對傳統(tǒng)帽檐式形狀進(jìn)行更改，改為更適合現(xiàn)場的倒切式洞門，在基本保持原始地貌情況下有效的解決了馬家山隧道出口洞口段安全防護(hù)問題，并縮短了工期，降低了施工風(fēng)險，減少了資金投入，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前隧道洞口段各種安全防護(hù)措施很多，如何在復(fù)雜多樣的施工環(huán)境中找到一種或幾種措施有效的結(jié)合起來，以最小的投入來解決隧道洞口段的安全問題在今后施工中應(yīng)繼續(xù)探索研究。

參考文獻(xiàn):

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［10］TB 10121—2007，鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程［S］．

The safety protection construction technology of high slope tunnel portal

Wei Li
(China Railway Tunnel Group Second Department Limited Company，Sanhe 065201，China)

Abstract:Combining with the specific construction example，this paper analyzed the existing problems in tunnel exit construction，and developed the protection construction schemes of high slope tunnel portal section，introduced the protection construction process of portal section，and summarized the matters that should be paid attention to in construction process，pointed out that the scheme had good effectiveness，solved the security protection problem of high slope tunnel portal．

Key words:tunnel，portal section，safety protection，pre-stressed anchor cable，high slope

作者簡介:魏立(1983-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-21

文章編號:1009-6825(2016)01-0177-02

中圖分類號:U458

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A