成昆鐵路楊家灣隧道進洞綜合技術(shù)研究

王 磊 楊 波 周小杰

(1.中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都 610031； 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都 614202)

1 工程概況

新建成昆鐵路楊家灣隧道位于四川省攀枝花市米易縣白馬鎮(zhèn)(如圖1所示)。設(shè)計速度160 km/h，客貨共線，雙線電力牽引，隧道進口里程D1K530+555，出口里程D1K533+785，全長3 230 m，單洞雙線。

圖1 楊家灣隧道地理位置

隧道進口位于一大型巖堆體前沿右側(cè)，巖堆體主要成分為粉質(zhì)黏土夾碎石土、角礫土及塊石土，隧道段厚度為5～40 m。該巖堆體堆積物表層結(jié)構(gòu)較松散而下部較密實，整體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，屬停止發(fā)展、穩(wěn)定巖堆。

在施工大管棚時，洞頂以上出現(xiàn)多條裂縫，裂縫最大寬度約為4 cm，長度約為23 m。受線路右側(cè)蓄水池漏水以及連續(xù)降雨影響，隧道洞身線路右側(cè)蓄水池附近巖堆體地表再次出現(xiàn)多條弧形張拉裂隙，裂隙長5～30 m，寬2～25 cm，下錯2～20 cm不等，且裂隙持續(xù)發(fā)展、變形，危及現(xiàn)場施工安全，如圖2所示。

圖2 蓄水池附近裂縫

已有許多學(xué)者和工程技術(shù)人員對隧道進洞施工技術(shù)進行了研究。在騾坪隧道的施工中，林承華等[1-2]計算了天然邊坡及降雨后邊坡的安全系數(shù)，并采用削坡、注漿等工程措施進行加固處理。唐沅[3]采用理論分析及數(shù)值模擬的方法對城市淺埋偏壓隧道洞口的邊坡穩(wěn)定性進行了研究。張鵬元[4]以中寨隧道出口處滑坡為例，對滑坡產(chǎn)生的原因進行分析，并提出了相應(yīng)的工程綜合治理措施。李曉旭[5]基于PLAXIS有限元軟件，分析了溫嶺隧道滑坡的位移、塑性點及安全系數(shù)并提出了綜合治理措施。朱益兵[6]采用理論分析結(jié)合數(shù)值模擬，研究了連拱隧道洞口高陡邊坡的穩(wěn)定性并提出了相應(yīng)的控制技術(shù)。姜鵬[7]等以姜家梁隧道洞口段滑坡為工程案例，對兩級抗滑樁和接長隧道明洞加抗滑樁這兩種滑坡處置方法進行對比分析。毛露露[8]對碎裂巖體高陡邊坡的洞口穩(wěn)定性進行了研究。王亞瓊[9]等依據(jù)青藏高原某隧道實例，對滑坡體進行監(jiān)測、分區(qū)處理并評價其穩(wěn)定性。李沿宗[10]根據(jù)地表變形、抗滑樁位移、應(yīng)力以及降雨量等數(shù)據(jù)，對某隧道洞口的滑坡進行預(yù)警分析。黃磊[11]等分析了隧道洞口災(zāi)害案例，并提出了“明洞暗做、反壓回填”的處理措施。苑雪飛[12]介紹了洞口處于半明半暗、偏壓地形時，采用非對稱護拱進洞的施工方法。張濤[13]等以老虎山隧道為例，介紹了大跨度小凈距隧道的進洞施工方法。王立川[14]等介紹了富水昔格達軟弱易滑地層中采用PBA技術(shù)的進洞施工方法。張運良[15]等以太真隧道為例，采用數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場測試，分析了隧道邊仰坡滑塌的原因，并提出了相應(yīng)的防護加固措施[16-17]。

2 工程處理措施

對于滑坡體，采用預(yù)加固樁及錨索框架梁；對于洞口段，采取“樁基托梁+護拱”的結(jié)構(gòu)形式。施工措施見圖3。

具體施工措施如下：

(1)施作洞口排水系統(tǒng)，并夯填處理地表裂縫及水池，加強對地表水的截流、引排。

(2)施作隧道洞身段預(yù)加固樁及樁頂坡面錨索框架梁(B區(qū)域)。

(3)采用φ76 mm鋼管樁注漿加固圍巖(A區(qū)域)。

(4)施作錨固樁及坡面錨索框架梁(C區(qū)域、D區(qū)域)。

為保證坡面穩(wěn)定性，在垂直于滑坡體主軸方向的隧道右側(cè)設(shè)置21根錨索樁，樁間距(中-中)為6 m，樁身采用C35混凝土灌注。

隧道上方樁頂坡面設(shè)置錨索框架梁(C35鋼筋混凝土)，節(jié)點間距3 m×3 m，共設(shè)置3排，框架內(nèi)采用灌草防護。

(5)施作明洞段托梁樁基并灌注至設(shè)計高程。

隧道洞口兩側(cè)施作φ150 mm鉆孔灌注樁，樁基穿越軟弱層面嵌入基巖，可大幅減少邊坡刷坡范圍(如圖4所示)。同時，樁基可承受因明洞開挖引起的側(cè)向土壓力，有效控制邊坡側(cè)向位移及滑動。

圖3 隧道洞口綜合處理措施平面

圖4 明洞托梁樁基示意(單位：cm；高程：m)

(6)樁基頂部采用托梁連接，托梁頂部設(shè)置護拱，護拱后緣頂緊導(dǎo)向墻，為導(dǎo)向墻提供水平反力，可有效控制導(dǎo)向墻的外移擠出、開裂、變形，導(dǎo)向墻基礎(chǔ)置于托梁之上，能有效控制導(dǎo)向墻的下沉，如圖5所示。

圖5 樁基護拱托梁(單位：cm；高程：m)

(7)護拱襯砌達到設(shè)計強度后，回填C20混凝土及土石至實際回填線，然后施作明洞襯砌，如圖6所示。

圖6 回填C20混凝土及土石示意(單位：cm；高程：m)

(8)施作隧道洞門及洞口相關(guān)附屬設(shè)施。

3 監(jiān)控量測

為驗證錨固樁對洞頂上方巖堆土體的控制效果，在施作錨固樁加固措施前，在隧道洞口滑坡巖堆體地表周邊布置了多個監(jiān)控點位，對沉降進行監(jiān)控量測。同時，洞內(nèi)也布置了監(jiān)控測點對洞周收斂進行測試，如圖7和圖8所示。

圖7 洞口滑坡巖堆體地表下沉監(jiān)測結(jié)果

圖8 洞周收斂監(jiān)測結(jié)果

通過圖7可以看出，在加固措施施作前，各個測點下沉量呈“斷崖式”急劇增加，測點下沉最大值可達25 mm；洞頂施作錨固樁等加固措施后，測點仍有一定的下沉，隨后，加固措施開始發(fā)揮作用，測點下沉逐漸呈緩慢穩(wěn)定趨勢，下沉量在很長一段時間內(nèi)基本穩(wěn)定并呈小幅度波動，伴隨著排水等措施的應(yīng)用，測點開始緩慢回彈，并逐漸恢復(fù)到正常值。

從圖8可以看出，洞口的滑坡巖堆體下滑也會對洞內(nèi)的洞周位移產(chǎn)生影響，在施作加固措施之前，洞周收斂隨著巖堆體的下滑也呈“斷崖式”急劇增加，收斂最大值可達到8 mm，隨著加固措施的施作，洞周收斂有著明顯的恢復(fù)，隨后在小范圍波動中保持穩(wěn)定，并逐漸回復(fù)到正常狀態(tài)。

4 結(jié)論

介紹了成昆鐵路楊家灣隧道進口處巖堆體的處置綜合技術(shù)：施作錨固樁及坡面錨索框架梁,對工程滑坡進行預(yù)加固；施作明洞段托梁樁基并進行排水處理。施作這些加固措施后，有效地控制了洞口上方巖堆體的下滑趨勢，而且可以同步控制洞內(nèi)、洞周收斂。