滑坡軟弱層地段隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

李祥云

(中國中鐵二局股份有限公司，四川成都　610000)

滑坡軟弱層地段隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

李祥云

(中國中鐵二局股份有限公司，四川成都610000)

摘要:以蘭渝鐵路四方山隧道段進(jìn)洞施工為例，介紹了三臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土進(jìn)洞施工方法和基底軟弱層換填處理方案，并從進(jìn)洞準(zhǔn)備、邊、仰坡防護(hù)、拱頂土體加固、進(jìn)洞開挖等方面，闡述了隧道進(jìn)洞施工技術(shù)，經(jīng)施工監(jiān)控量測證明，該施工方案快速、安全，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:隧道，滑坡體，洞口，進(jìn)洞施工

1　工程概況

四方山隧道位于四川省廣元市境內(nèi)，處于蘭州至重慶新建鐵路線LYS-10標(biāo)段，全長7 868 m，設(shè)計時速200 km/h客貨共線電氣化雙線隧道，最大埋深420 m。該隧道最小開挖斷面積125.6 m2，最小開挖凈空高度11.1 m，最小開挖寬度12.8 m，屬大斷面鐵路隧道。

隧道進(jìn)口段下穿滑坡體，滑坡前緣臨溝，長期受溝水沖刷，后緣為一緩坡平臺，主軸方向N10°W，主軸長約220 m，滑體厚4 m～12 m，滑面位于11 m～13 m處，滑坡面積12.47萬m2，滑坡體積約80萬m2～100萬m2，屬大型土質(zhì)淺層滑坡。隧道垂直于滑坡主軸方向通過。該滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，但隧道施工開挖容易導(dǎo)致失穩(wěn)。隧道進(jìn)口采用雙側(cè)擋墻式洞門，洞門及擋墻背后土體設(shè)12根抗滑樁預(yù)加固，保證施工和運營期間滑坡穩(wěn)定。隧底基礎(chǔ)位于粉質(zhì)粘土( Qdl + col4)部分，采用φ300 mm樹根樁滿堂加固。洞頂土層采用φ75 mm鋼管樁注漿固結(jié)。洞口地質(zhì)情況見圖1。

圖1　隧道洞口縱斷面圖

2　施工方案的選擇

暫時處穩(wěn)定狀態(tài)的滑坡體，可能因施工擾動而誘發(fā)其失穩(wěn)，洞口滑坡體的預(yù)加固工程措施必須在隧道進(jìn)洞前完成，以確保施工安全。四方山隧道進(jìn)口段如何快速施工，關(guān)鍵在隧道開挖和隧底軟弱層的加固方案比選。

1)初步擬定隧道進(jìn)口段采用三臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法或中隔壁法開挖，其優(yōu)缺點比較見表1。

2)隧底軟弱層的加固方案，設(shè)計采用樹根樁加固，施工中變更為混凝土換填。樹根樁施工機(jī)械受隧道凈空制約，初期支護(hù)墻腳位置難以施工，存在質(zhì)量缺陷，施工速度較慢;混凝土換填無質(zhì)量死角，施工簡單迅速，費用較低。

表1　開挖方案的比選

綜合比選，四方山隧道進(jìn)口滑坡段采用三臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法開挖進(jìn)洞、基底軟弱層采用混凝土換填，有利于隧道快速進(jìn)洞。

3　隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

3.1進(jìn)洞準(zhǔn)備

按設(shè)計要求提前做好洞口防排水系統(tǒng)、φ75 mm鋼管樁注漿固結(jié)洞頂上覆土體、抗滑樁預(yù)加固滑坡體，為洞口邊、仰坡開挖提供條件。

3.2邊、仰坡防護(hù)

抗滑樁混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，分層開挖并臨時防護(hù)邊、仰坡。坡面開挖成型后，噴10 cm厚C25混凝土防護(hù)。為確保噴層密貼、坡面土層穩(wěn)定，在噴層內(nèi)設(shè)3.5 m長φ22砂漿錨桿并掛設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)片。

3.3隧道洞口段拱頂土體預(yù)加固

隧道洞口路基采用三臺階預(yù)留核心土開挖成型后(見圖2)，為確保進(jìn)洞安全，在進(jìn)入暗挖前按設(shè)計要求施作兩排45 m長φ108長管棚注漿加固圍巖，使隧道拱部形成傘狀棚體結(jié)構(gòu)，提高上覆土體自穩(wěn)能力。

管棚導(dǎo)向墻采用兩邊弧形掏槽預(yù)留核心土施工，以核心土作為土胎內(nèi)模澆筑導(dǎo)向墻體C25混凝土，導(dǎo)向墻內(nèi)輪廓線較隧道設(shè)計開挖線放大27 cm，作為洞口段隧道施工預(yù)留變形量。導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)3榀Ⅰ20b的工字鋼架以增加其剛度，兩邊分別采用3根2 m長φ32砂漿錨桿與1號、2號抗滑樁鎖定(見圖3，圖4)。

導(dǎo)向墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計的75%后，利用洞口5 m長× 9 m寬的核心土作為施工平臺，進(jìn)行管棚鉆孔、頂管、注漿作業(yè)。

圖2　隧道進(jìn)洞三臺階法施工縱斷面圖

圖3　管棚導(dǎo)向墻正面布置圖

圖4　導(dǎo)向墻鎖腳詳圖

3.4進(jìn)洞開挖

管棚管注漿完成達(dá)到強(qiáng)度后，分三臺階開挖進(jìn)洞。以挖掘機(jī)開挖為主，盡量避免爆破作業(yè)。上臺階預(yù)留核心土弧形導(dǎo)坑開挖，中臺階兩邊掏槽預(yù)留核心土開挖，下臺階按隧道斷面全寬開挖。每級臺階長度3 m～5 m，開挖高度與圖3所示相同。

1)上臺階開挖:弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土的設(shè)置，以挖掘機(jī)能施工為宜，開挖進(jìn)尺控制在0.6 m(即一榀鋼架)。環(huán)形開挖成型后，立即噴5 cm厚C25混凝土封閉掌子面及拱部，安裝Ⅰ20b工字鋼架。鋼架腳采用擴(kuò)挖圍巖形成“大腳板”基礎(chǔ)，并用4 m長φ42小導(dǎo)管(管內(nèi)插入Φ20螺紋鋼筋)注漿鎖腳。鋼架完成后，迅速復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，以減少圍巖的暴露時間。

2)中臺階開挖:開挖進(jìn)尺控制在一榀鋼架間距內(nèi)，兩邊掏槽開挖后，順接上臺階初期支護(hù)工字鋼架，鋼架腳縱向用槽鋼連接，槽鋼通過φ25砂漿錨桿與鄰近抗滑樁錨固，以提高鋼架的支撐效果，減少支護(hù)下沉量(見圖5)。

圖5　鋼架鎖腳示意圖

3)下臺階開挖:按隧道斷面全寬開挖，開挖后及時鋼架落底鎖腳并噴射混凝土封閉圍巖。開挖進(jìn)尺不超過一榀鋼架間距。

4)仰拱開挖:下臺階開挖距洞口40 m左右，采用拉中槽兩邊預(yù)留土柱的方式開挖，拉槽長度控制在5 m內(nèi)，預(yù)留土柱采取兩側(cè)交錯、單側(cè)跳槽開馬口、接長工字鋼架于基巖面的方法施工。仰拱開挖支護(hù)完成3 m后，安裝模型澆筑基底換填混凝土及仰拱混凝土，使隧道斷面盡早封閉成環(huán)。

4　施工監(jiān)控量測

四方山隧道進(jìn)口段主要進(jìn)行了洞外地表水平位移、洞內(nèi)拱頂下沉和周邊收斂量測。

1)水平位移觀測:本段處于滑坡體中，隧道邊、仰坡位移觀測是監(jiān)控量測的重點。施工期間量測結(jié)果顯示，邊、仰坡水平位移最大值為5 mm，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2)拱頂下沉和周邊收斂:洞口段圍巖以粉質(zhì)粘土為主，地質(zhì)狀況較差，量測斷面每3 m設(shè)一組。量測結(jié)果顯示，僅在進(jìn)洞后5 m處中臺階開挖時拱下沉量稍大(累積最大下沉量15 mm)，其余地段下沉量均在8 mm以內(nèi)。隧道周邊收斂變化量均處正常狀態(tài)。由此可見，中臺階鋼架鎖腳于抗滑樁上有效的控制了鋼架下沉，起到了較好的支承受力作用。

5　施工體會

1)滑坡地段隧道如何做到快速安全進(jìn)洞，關(guān)鍵在于選擇適合工程特點的施工方法和有效的技術(shù)措施。四方山隧道進(jìn)口滑坡段改中隔壁法為三臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法開挖進(jìn)洞，減少了施工步驟，避免了工序眾多而相互干擾，在快速進(jìn)洞方面取得了較好的效果。

2)基底軟弱層加固處理，受隧道凈空制約，樹根樁施工機(jī)械難以施展，選擇基底換填充混凝土，在基底加固和施工進(jìn)度方面都可取得明顯的效果。

3)四方山隧道進(jìn)口進(jìn)洞方法的施工實例，既保證了滑坡體的穩(wěn)定，有效的控制了施工安全風(fēng)險，又提高了隧道進(jìn)洞施工的速度，為類似工程的施工積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn):

［1］TZ 204—2008，鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］.

［2］TB 10204—2002，鐵路隧道施工規(guī)范［S］.

［3］關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

Tunnel construction technologies of soft landslide stratum section

Li Xiangyun
( Bureau of China Railway Group Co.，Ltd，Chengdu 610000，China)

Abstract:Taking tunneling construction of Sifangshan tunnel section of Lan-Yu railway line as an example，the paper introduces three-step arc tunneling construction methods and soft bottom stratum replacing scheme.Starting from aspects of cave entrance preparation，side，back slope protection，arch roof soil reinforcement and tunnel excavation，it describes tunneling construction technologies.Through construction monitoring，it proves that: the construction scheme is fast and safe.Therefore，it is worth promoting.

Key words:tunnel，slide，cave entrance，tunneling construction

作者簡介:李祥云(1974-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-29

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0194-02

中圖分類號:P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A