滑坡堆積帶偏壓隧道進洞施工技術

摘要：結合小磨公路勐臘四號隧道工程實例，介紹洞寬11.3m的隧道在滑坡堆積帶的進洞施工技術，包括增設抗滑樁和偏壓墻、明洞暗作、引排地表水、大管棚和小導管超前支護及短進尺臺階分部開挖等。

關鍵詞：山嶺隧道；滑坡堆積帶；進洞；施工技術

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)29-0037-03

1 工程概況

勐5臘4號隧道位于云南省西雙版納勐臘縣，是昆曼國際大通道小磨高速公路勐臘段的控制性工程之一。隧道起訖里程為K119+120～K119+435段。全長315m，為單線雙向隧道。設計為單心圓單拱結構，凈寬為11.3m，凈高7.45m。隧道所處地區(qū)屬構造剝蝕中低山地形地貌區(qū)，所穿越山嶺植被茂密。區(qū)域沖溝、山間盆地發(fā)育，山頂波狀起伏，山坡坡度一般小于40°。隧道小勐養(yǎng)端地勢較陡，進洞處在斜坡上且上面覆蓋層較薄。坡面為茂密的植被所覆蓋。本地氣候屬熱帶雨林，夏季多雨、高溫。

隧道出露地層由白堊系下統(tǒng)曼崗組(K_1m)紫紅色泥質粉砂巖、褐黃、褐紅、紫紅色砂巖和第四系殘坡積(Q_el+dl)褐、紫紅色亞黏土組成。土層較薄，分布不連續(xù)。巖面節(jié)理發(fā)育。隧道區(qū)內巖層產(chǎn)狀較陡，為123°∠12°。在隧道區(qū)內無斷層通過，屬構造穩(wěn)定區(qū)。Ⅱ類圍巖段圍巖為褐紅、暗紅色礫巖及紫紅色泥巖，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，以全一強風化、碎石土狀為主，少量碎石狀；巖體呈碎(石)狀壓碎結構。圍巖拱頂無支護時可產(chǎn)生較大坍塌，側壁常有掉塊、小坍塌出現(xiàn)。

2 隧道特點及施工方案

2.1 工程特點及難點

(1)隧道所處山區(qū)植被茂盛，山體蓄水量大，巖層裂隙比較發(fā)育，降水滲入巖層，裂隙水豐富，能夠形成小的滲水匯流，雨季能形成暫時的噴涌現(xiàn)象。

(2)該隧道進口段地質條件復雜，洞口段地層為第四系滑坡堆積層，層厚25m～30m，隧道穿越強風化紫紅色泥質粉砂巖地層。呈土夾石結構，節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖石破碎。

洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，與線路呈25。的夾角，左側山體陡峻，右側山體覆蓋層薄，是典型的偏壓、斜交隧道。巖層穩(wěn)定性、自承能力都比較差。進洞段圍巖等級為V級。明洞如采用常規(guī)方法施工，可能因對滑坡堆積帶的破壞引起整個山體失穩(wěn)，造成大面積山體崩塌。

(4)滑坡堆積帶沿隧道縱向呈小角度方向延伸，滑坡堆積帶對該隧道的影響長度達80m。

2.2 進洞施工方案

針對上述地質、地形特點，為保證在此不穩(wěn)定的堆積層下進 洞的安全，決定維持原山體現(xiàn)狀，盡量減小對原山體的破壞，采 取延伸洞口設置明洞的施工措施。洞口原山體坡面與線路斜交25°，且偏壓嚴重，為減少邊墻受到的不平衡力矩及山體的縱橫向推力，因此采用明洞暗作和偏壓墻相結合的施工方案，并在偏壓墻下施作抗滑樁，以提高進口處明暗洞整體穩(wěn)定性。本著“先做抗滑樁和偏壓墻、明洞暗作、引排地表水、大管棚及小導管超前預支護、短進尺環(huán)形分部開挖、強支護勤量測襯砌緊跟”的原則確定了進洞施工方案，施工流程見圖1。

3 施工方法及工藝

3.1 抗滑樁施工

先進行抗滑樁施工，在隧道進口端K119+125～K119+140偏壓墻基礎底設置8棵抗滑樁。左側4棵為1.5m×1.2m×10m，右側4棵為1.5m×2m×8m。鎖口、護壁均采用C20鋼筋砼，樁身采用C25鋼筋砼。

3.2 偏壓墻施工和明洞暗作

待抗滑樁施工完畢后，進行偏壓墻施工。明洞采用明洞暗作的方法施工，先開挖外邊墻側土石方，開挖完成后，澆筑外邊墻，外邊墻的澆筑方法為先施作下邊墻，從墻底至二襯支承梁耳墻上方，因為山體會對二襯有一定的偏壓力，二襯拱部可能會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，造成二襯變形。將二襯的支承梁放于外邊墻上，這樣的目的是為了到時候施作二次襯砌時可直接把二襯的支承梁放置到外邊墻上，使二襯的大部分偏壓力承受到外邊墻上。二襯支承粱上方外邊墻應盡快施作，以達到外邊墻整體受力的目的。外邊墻施作結束后，待砼強度達到設計強度75％以上時，回填水泥穩(wěn)定土并夯實，要求密實度不小于85％，填至開挖輪廓線外2 m一4m。

明洞暗挖施工采用φ108長管棚超前預支護和分部臺階法開挖、復合式初期支護和鋼筋砼二次襯砌。

(I)打設36m長西108mm大管棚，大管棚鉆進明暗洞結合部不少于8m，主要施工步驟為：①測量出工字鋼的準確位置，搭設工作臺。②在操作平臺上搭鉆機工作臺，鉆機就位。③鉆桿在套管內鉆進，并取出巖芯。觀察巖芯，記錄地質情況。④鉆孔到達沒計里程后開始下管。管棚按設計要求鉆設梅花形布置的小孔，然后逐節(jié)推進到鉆孔內，節(jié)與節(jié)之間用長15cm的絲扣連接，并用電焊焊接牢同。每節(jié)鋼管不等長，有利于減少隧道縱向同一橫斷內的接頭數(shù)。⑤注漿漿液為水泥漿，水灰比為1:0.8。注漿后，在漿液擴散范圍內巖層被膠結，即在開挖輪廓線外，形成一個水泥漿與破碎圍巖固結成的硬殼，穩(wěn)定了巖體，減少了地表沉降。注漿壓力控制在0.3MPa～1.0MPa之間。

(2)采用以人工風鎬配合挖掘機分部臺階法開挖，對于個別孤石采用尋根弱爆破的措施處理，減少對圍巖的擾動；每循環(huán)進尺控制在0.5m左右，上臺階超前3m～5m。

明洞暗作段I 20cm字鋼鋼拱架間距設為0.5m，系統(tǒng)錨桿間距110cm×110cm，長3m，在靠近山體一側錨桿間距加密加長，間距為55cm×55cm，長度5m。鋪設兩層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚25cm。在鋼拱架拱腳處設鎖腳錨桿，每個拱腳2根，尺寸為42mm，長度2.0m。

跳槽開挖下半斷面，先施作外邊墻初期支護，上下斷面開挖過程中支護必須緊跟施作。施工中嚴格遵循“管注漿超前、弱爆破、短進尺、少擾動、強支護、早成環(huán)、勤量測、二次襯砌緊跟”的原則，每開挖50cm后，立即噴射混凝土封閉巖面(包含掌子面)，目的是在同巖變形前及時封閉圍巖，預防支護過程中小塊體塌落而影響施工安全，還可以作為鋼筋網(wǎng)的保護層，防止鋼筋網(wǎng)銹蝕。然后將新鋼架單元與預埋鋼架單元連接穩(wěn)固，進行錨噴支護，完成一個循環(huán)，拆除豎向支撐型鋼。洞口段上導坑完畢后(進洞12m)，再進行下臺階開挖，完成后掛網(wǎng)封閉掌子面，初期支護全部封閉完成后，不能局限初期支護變形穩(wěn)定才可以施工洞身襯砌，而需要及時施工洞身襯砌，確保洞室穩(wěn)定。

(3)外邊墻及初期支護完成后，施作防水層并使用全液壓襯砌臺車及時施作二次襯砌，仰拱待上部二次襯砌完成后再行施作。

3.3 隧道進洞段防排水系統(tǒng)

隧道出口位于較大的山體匯水溝溝底，加之斷層一破碎帶基巖裸露，風化裂隙比較發(fā)育，有利于降水入滲形成基巖裂隙水，給隧道施工、運營造成很大不便。所以，必須對出口段的地表匯水及基巖裂隙水進行處理。處理原則：以排為主，防、排、堵相結合。盡早做好洞外防護工程及坡頂截水溝，以避免洞口施工時發(fā)生溢流和滲漏，并做好防洪設施。在富水地帶，由于巖層裂隙滲水量大，在隧道原設計基礎上增設環(huán)向透水盲管，管徑為50mm，縱向間距為8m。此外，在隧道邊墻下角設φ100mm的透水管；對洞頂回填砂礫土進行注水泥漿止水；在襯砌厚度變化處設沉降縫，用止水帶防水。

3.4 暗洞進洞

(1)明洞暗挖至暗洞(K119+145)時，大管棚應還在起作用，盡早打設小導管，導管沿上半斷面150°輪廓線布置，環(huán)向間距0.4m，仰角15°，一排每環(huán)設45根，縱向搭接長度為1m。120cm工字鋼鋼拱架間距設為0.6m，系統(tǒng)錨桿間距110cm×110cm，長3m。鋪設兩層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚25cm。在鋼拱架拱腳處設鎖腳錨桿，每個拱腳2根，尺寸為42mm，長度2.0m。

(2)采用環(huán)形分部開挖法，較硬巖采用預裂爆破，周邊眼距為40cm，如果巖層較軟，以人工風鎬配合挖掘機開挖為主，只在拱腳、墻腳才少量使用爆破，循環(huán)進尺0.6m左右；挑幫問頂后并做地質素描，初噴同時需對掌子面也進行封閉；出碴；打設系統(tǒng)錨桿并測量；安裝鋼支撐、鋼筋網(wǎng)；復噴混凝土；跳槽下半斷面開挖及支護；施作仰拱；二次襯砌。

4 監(jiān)控量測

4.1 現(xiàn)場監(jiān)控量測的目的

現(xiàn)場監(jiān)控量測是本隧道信息化施工的核心技術之一，對圍巖支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行監(jiān)測，保障施工安全，為評價和修改初期參數(shù)、力學分析及二次襯砌施作時間提供信息依據(jù)，是確保施工安全、指導施工程序、便利施工管理的重要手段。

4.2 監(jiān)控量測項目

勐臘4號隧道以洞內外觀察、拱頂下沉、凈空收斂、圍巖內部位移、淺埋隧道地表下沉為施工監(jiān)測項目。

4.3 量測結果

進口段拱部下沉最大為38mm，地表下沉最大為26mm。洞內凈空收斂及圍巖內部位移均在允許范圍內。

5 結束語

經(jīng)過我們精心施工，順利地通過了進口淺埋、偏壓、滑坡堆積層。施工中的幾點體會如下：

(1)在不穩(wěn)定的斜交及偏壓的山體進洞，采用明洞暗作施工方法有效減小了山體的縱橫向推力，加強了洞口的穩(wěn)定和施工的安全。

(2)在地質復雜的洞口施工，進暗洞需小心謹慎，嚴格遵循“先支護、后開挖、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則施工：若初期支護變形不穩(wěn)定，需要及時進行二次襯砌施工，確保洞室的安全。