隧道洞口施工地表預(yù)加固技術(shù)分析與應(yīng)用

尚高高

摘要：針對隧道洞口的圍巖的特征，分析了地表加固技術(shù)及其適用范圍和隧道洞口的施工原則，對隧道洞口地標(biāo)預(yù)加固技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r和應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。通過在施工過程之中使用地表加固技術(shù)，提高隧道洞口圍巖的物理力學(xué)的性能，使圍巖的自身穩(wěn)定性性能得到提高，減少圍巖松弛區(qū)域，將隧道口圍巖對初期支護(hù)的壓力降到最低。通過注漿管和錨桿等技術(shù)可以將巖土體懸掛起來，并運(yùn)用超前注漿的技術(shù)使坍塌體得到加固，將地表水下滲的通道及時封堵。

關(guān)鍵詞：隧道口 地標(biāo)預(yù)加固 分析與應(yīng)用

在一些山嶺地區(qū)，隧道口所處地區(qū)的圍巖性能差，地面的橫坡陡峭，很容易受地下水和地表水的影響。隧道口的部位都是處于淺埋的狀態(tài)之下，地質(zhì)條件和地形條件十分復(fù)雜，圍巖的性能十分不穩(wěn)定，載拱在隧道開挖的過程之中很難形成。隧道在開挖的過程之中很容易引起圍巖的松弛，使地面發(fā)生崩塌、偏壓、地表下沉和滑動。特別是在施工條件不佳的狀態(tài)之下，例如：雨季施工、淺埋偏壓、軟巖和陡坡等，更應(yīng)該注意進(jìn)洞安全的問題，以免在施工的過程之中引起大滑坡的現(xiàn)象。一旦發(fā)生洞口車體滑坡，不僅會使施工周期延長，造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，更會使人的生命財產(chǎn)安全遭受到巨大的損失。因此在隧道施工的各個細(xì)節(jié)之中，隧道口的穩(wěn)定是其關(guān)鍵，它影響到了隧道能否順利的進(jìn)行施工。當(dāng)坡面發(fā)生滑動、嚴(yán)重偏壓、地表下沉或者崩塌時，一定要在隧道開挖之前就采取地表加固技術(shù)，保證隧道施工的安全。

1、地表預(yù)加固技術(shù)和施工原則

在對隧道進(jìn)行設(shè)計時，要充分的考慮到進(jìn)洞的方案和洞口的位置，由于隧道洞口經(jīng)常受到地形、地物和路線走向的限制，所以對隧道洞口的選擇要符合以下三個特點。第一，隧道洞口的位置如果需要穿過山體。由于山體表層的巖石存在著穩(wěn)定性差和嚴(yán)重風(fēng)化的現(xiàn)狀，一旦隧道洞口開始施工，會使山體的坡面的平衡狀態(tài)受到嚴(yán)重的損害，引起滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。崩塌也可能出現(xiàn)在懸崖或者山體的陡坡之上，洞口處于這樣的位置周圍，及時圍巖具有良好的條件，也要先對仰坡山體進(jìn)行加固，然后再進(jìn)洞。第二，如果洞口周圍的圍巖十分軟弱，處于淺埋的地段，并且圍巖破碎的狀態(tài)十分嚴(yán)重，那么隧道口的洞口形成十分困難。第三，巖石或者山體的走向和隧道軸線斜交，洞口會承受山體的巨大偏壓。傳統(tǒng)的隧道洞口的施工方式會破壞山體原有的自然平衡狀態(tài)，尤其是挖掘仰坡的巖石時，一旦洞口的水文條件和地質(zhì)條件不理想，山體的穩(wěn)定性差，在施工的過程之中很容易出現(xiàn)坍塌、滑動等危害，給隧道的施工帶來極大的困難，嚴(yán)重影響了施工的進(jìn)行。在隧道洞口施工中遵循早進(jìn)洞、晚出洞的原則對山坡的穩(wěn)定是有很大好處的。在具體的施工過程之中，在早進(jìn)洞、晚出洞的原則之下，綜合自然進(jìn)洞的原則。即在洞口原有的自然坡面的條件之下，在一些輔助措施的條件之下使進(jìn)洞提前。這些輔助的措施包括：減少在施工之中對原始坡面植被的破壞，最大限度的保持山體的穩(wěn)定。第二，減少開挖的工作，特別是要減少山體清方等方面的開挖。第三，在施工過程之中，采取由下到上的方式，先對坡體進(jìn)行加護(hù)，然后再進(jìn)行挖掘，減少坡體會產(chǎn)生的危害。第四，在隧道洞口出現(xiàn)崩塌、泥石流或者滑坡的危害時，應(yīng)該先對災(zāi)害進(jìn)行治理，然后再進(jìn)洞。對于隧道洞口處于地質(zhì)復(fù)雜的淺埋地段、雨季施工或者圍巖不穩(wěn)定的不利條件之下，應(yīng)該廣泛的在施工過程之中使用自然進(jìn)洞的原則。解決隧道洞口的工程危害，可以針對洞口的特征和自然進(jìn)洞的施工理念，借助地表注漿等輔助性質(zhì)的措施使施工的進(jìn)洞期提前?？梢圆捎玫貥?biāo)錨桿、深孔注漿和高壓噴射注漿的方式對洞口進(jìn)行加固，減少在施工過程之中的防護(hù)成本，保護(hù)仰坡的穩(wěn)定性。隧道施工地表預(yù)加固措施的優(yōu)點有以下幾種。第一，減少工程的造價，使施工方便。第二，保證隧道在使用過程之中的安全性和穩(wěn)定性。第三，減少地表水的下滲，防止地表水軟化周圍的圍巖。第四，提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的能力，使圍巖承受的初期支護(hù)的壓力降低。

2、地表加固技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

地表加固輔助施工方法使用較多的地段是洞口段的施工。一旦在滑動帶設(shè)置了出洞口，在開挖之后很可能會產(chǎn)生基石滑動的危害。為了減少在開挖之后基巖面的滑動危害，應(yīng)該進(jìn)行高壓噴漿注射對地表進(jìn)行加固，防止坍塌和滑動的危害，為后期的隧道挖掘進(jìn)行準(zhǔn)備。在洞口施工的過程之中，地表注漿的使用也不斷增多。一旦隧道的洞口受到洞口淺埋或者地面的不對稱荷載的影響而產(chǎn)生偏壓，會使隧道的地面產(chǎn)生沉降，甚至使隧道的主體發(fā)生坍塌和滑移。在施工之前應(yīng)該沿著隧道的方向，順著地面和拱頂?shù)牟课辉O(shè)置地面的垂直錨桿。地表注漿所使用的材料多數(shù)是水泥漿和水玻璃和水泥的雙液漿等小顆粒型的注漿用料。這些注漿使用的材料結(jié)石強(qiáng)度比化學(xué)漿液要大很多，不同于以往的材料，對環(huán)境和地下水的污染少，是一種綠色的注漿材料。

3、地表注漿工程的實例

某個隧道的全長為780m，是一個雙車道的單向隧道。在滑坡體的邊緣設(shè)置了隧道的出口。洞口的埋深有2.5m?；麦w有明顯的周界，呈現(xiàn)出明顯的環(huán)谷地貌。隧道洞口前方的一些碎土石因為山溝水的沖刷作用，而被切割成為陡岸和狹溝。在中部和前部的滑坡體之中存在著很多水點，最終產(chǎn)生了具有軟塑狀的粘土。隧道和滑坡軸處于平行的狀態(tài)，隧道中部的寬度大約有60cm，隧道的厚度為9到15cm，隧道的下部寬度大致為60cm，是暫時穩(wěn)定的中型滑坡。一旦從洞口向下挖掘15.9cm之后，很容易產(chǎn)生新的山體滑坡，加大山體滑坡的危害，經(jīng)過勘察之后，選擇了地表鉆孔注漿的加固方案。使用地表鉆孔注漿的方式之后，使土體的物理學(xué)性能得到很大的改善，在經(jīng)過了鉆孔的檢查之后，證明注漿已經(jīng)填滿了土體的縫隙，大大降低了孔隙率，使圍巖強(qiáng)度提高了1到3倍。由洞口段向下挖掘之后，周圍圍巖的穩(wěn)定性沒有變化，只發(fā)生了及其微弱的滲水，在隧道內(nèi)部地表裂隙的滲水也有大幅度的減少。

4、結(jié)論

在隧道施工的各個細(xì)節(jié)之中，隧道口的穩(wěn)定是其關(guān)鍵，它影響到了隧道能否順利的進(jìn)行施工。當(dāng)坡面發(fā)生滑動、嚴(yán)重偏壓、地表下沉或者崩塌時，一定要在隧道開挖之前就采取地標(biāo)預(yù)加固技術(shù)，保證隧道施工的安全。通過在施工過程之中使用地表加固技術(shù)，提高隧道洞口圍巖的物理力學(xué)的性能，使圍巖的自身穩(wěn)定性性能得到提高，減少圍巖松弛區(qū)域，將隧道口圍巖對初期支護(hù)的壓力降到最低。注漿桿和錨桿的使用可以有效的防止隧道的冒頂和塌方，對坍塌體和礦洞的加固，可以使圍巖的整體得到強(qiáng)化。對地表水下滲的通道加以封堵，可以有效減少圍巖的軟化。在使用了地表鉆孔注漿之后，隧道洞口地段的圍巖強(qiáng)度提高了1到3倍。使隧道工程在注漿加固之后獲得了經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳潔.隧道工程的理論基礎(chǔ)與設(shè)計 [M]．北京：人民交通出版社，2005，40，47．

[2]王冬，朱乃蘇，陳志興．公路隧道洞口滑坡的機(jī)制分析和監(jiān)控預(yù)報 [M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1992，162—174．

[3]董素英．山嶺公路隧道進(jìn)洞施工方案淺析 [M]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2007，9(11)：159