淺談偏壓隧道的出洞

秦柳江,趙 琳

(中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司)

1 工程概況

湖北滬蓉西高速公路是我國重點公路網(wǎng)主骨架“五縱七橫”的重要部分。夾活巖隧道為該國道主干線上的第二特長隧道,工程起始于湖北省長陽縣高家堰鎮(zhèn)魏家洲村,止于湖北省長陽縣賀家坪鎮(zhèn)白凡池村。左線長 5 107m,右線長 5 228m。最大埋深 770余 m,縱斷面為 1.98%的單向坡,平曲線最小半徑 920m;隧道結(jié)構(gòu)型式為穿越山體雙向四車道行駛高速公路隧道。

2 洞口情況

隧道地處構(gòu)造溶蝕 ～侵蝕中低山地區(qū),巖溶地貌發(fā)育,地形復(fù)雜,山嶺險峻,隧道進(jìn)口位于沿溪河左岸,地面標(biāo)高在250～1 296m之間,巖體為∈2qn3白云巖,圍巖穩(wěn)定性差,巖質(zhì)軟弱,洞口巖體風(fēng)化嚴(yán)重,較為破碎。隧道端頭均為深切峽谷,最大相對切割深度為 1 046m。隧道右洞口里程為K46+518,出口僅 6m就接魏家特大橋,洞口坡面到溝底最大高差 200余 m。坡面陡峭,地形坡度為 30°～60°。洞口右側(cè)為一沖溝,洞口嚴(yán)重偏壓。

3 施工原理

因隧道洞口圍巖較為破碎,為保證順利出洞,采取里內(nèi)外結(jié)合法:在洞內(nèi)靠近巖體側(cè),采用小導(dǎo)坑平坑形式出洞反挑洞內(nèi)的施工方法,同時洞外對 K 46+542～+K 46+518段進(jìn)行仰坡小導(dǎo)管注漿,穩(wěn)定周圍圍巖,洞外偏壓段修筑承壓擋墻,加固隧道支撐,緩解隧道洞身所受側(cè)壓力。小導(dǎo)坑超前貫通后,從小導(dǎo)坑調(diào)運(yùn)機(jī)械設(shè)備至洞口,再從隧道出洞口反向施工洞口邊仰坡開挖及防護(hù)。再進(jìn)行平導(dǎo)坑開挖地段的擴(kuò)挖和初期支護(hù)、隧道結(jié)構(gòu)襯砌、最后施工洞門。

4 施工控制要點

4.1 邊仰坡施工

小導(dǎo)坑出洞前,應(yīng)先進(jìn)行仰坡清理,先清除上部危巖,然后用全站儀測出仰坡起始位置,做好邊仰坡截水溝,截水溝中心線距邊仰坡開挖邊緣不小于 5m,以防雨水沖刷洞口,減少雨水滲透,減緩圍巖風(fēng)化。

4.2 擋墻施工

擋墻基礎(chǔ)地面設(shè)置 L=3.5 m的 Φ22砂漿錨桿,間距1×1m,露出基礎(chǔ)底面 0.5 m,起到連接作用。擋墻施工至隧道仰拱底標(biāo)高則暫停施工,以免隧道擴(kuò)挖時的仰拱及洞身開挖對擋墻質(zhì)量產(chǎn)生影響,待小導(dǎo)坑擴(kuò)挖立好工字鋼后,及時澆筑墻身至洞頂,擋墻頂設(shè)置 5∶1向下的坡度,與原山體協(xié)調(diào);在山體上也進(jìn)行 L=3.5m的Φ22砂漿錨桿連接,間距 1×1m,錨桿進(jìn)入擋墻 0.5m,連接原有山體,此時山體與墻身及工字鋼連接緊密,形成整體,山體的側(cè)壓力主要由擋墻傳至基礎(chǔ)。

4.3 小導(dǎo)坑出洞

小導(dǎo)坑采用 4×5m的凈空,保證施工機(jī)械能通過,在相對原隧道斷面不超挖的情況下,緊靠山體進(jìn)行開挖。堅持“短進(jìn)尺,弱爆破,快封閉,勤測量”的措施,每次掘進(jìn)不大于2m,當(dāng)斷面埋深小于 2m,則應(yīng)進(jìn)行鋼支撐加強(qiáng)支護(hù);保證安全的情況下,快速貫通隧道,以達(dá)到洞外施工條件。出洞后,檢查邊坡,對邊坡人工不能處理的危石、大的孤石用機(jī)械進(jìn)行清理或者加固處理,為小導(dǎo)坑擴(kuò)挖施工做準(zhǔn)備。

4.4 小導(dǎo)坑擴(kuò)挖

堅持“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、快加固、早成環(huán)、勤測量”的原則,開挖前,進(jìn)行超前小導(dǎo)管輔助,注漿一定要保證質(zhì)量;每次掘進(jìn)以一榀工字鋼架的間距為宜開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù),特別是工字鋼的安裝,保證及時、牢靠。

4.5 地表監(jiān)測

布點進(jìn)行地表下沉量測、拱頂下沉、周邊收斂量測是十分的必要。從小導(dǎo)坑開挖工作面前方,距離為隧道埋深與開挖高度之和處布置測點并開始測量,直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉,下沉基本停止時為止。量測數(shù)據(jù)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。須注意以下幾點:

(1)地表下沉量測與洞內(nèi)凈空變化和拱頂下沉量測布置在同一個橫斷面內(nèi)。

(2)應(yīng)繪制縱向下沉—時間曲線、橫向下沉—時間曲線,及時進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,一旦發(fā)現(xiàn)初支變形或地表下沉值過大,應(yīng)立即停止施工,撤離現(xiàn)場作業(yè)人員,待變形穩(wěn)定或在采取了有效的安全措施后,再進(jìn)行施工作業(yè)。

4.6 二次襯砌及回填

當(dāng)量測數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定時,即可進(jìn)行二襯施工。下一步即為擋墻頂?shù)幕靥?回填種植土,種植綠色植物,使洞頂和原山體地貌協(xié)調(diào)的結(jié)合。

5 結(jié) 語

對偏壓隧道洞口的開挖,改變了地表形態(tài),形成半路塹洞口邊坡、仰坡?？赡芤疬?、仰坡的坍塌或加劇偏壓、誘發(fā)滑坡等地質(zhì)病害。處理這些病害困難、費用高,投入運(yùn)營后,也極易受自然災(zāi)害的威脅。而采用小導(dǎo)坑出洞,再用明洞暗進(jìn)法進(jìn)洞,可較完整的保留地表植被,有效的保護(hù)洞口的自然環(huán)境及確保安全。也可使高速公路與自然環(huán)境和諧相處,構(gòu)建生態(tài)隧道。

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