某高速隧道洞口偏壓淺埋段處治及要點(diǎn)分析

賀 鋒

(山西新三公路橋梁建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限責(zé)任公司，山西 忻州 034000)

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某高速隧道洞口偏壓淺埋段處治及要點(diǎn)分析

賀 鋒

(山西新三公路橋梁建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限責(zé)任公司，山西 忻州 034000)

論述了確保隧道洞口施工質(zhì)量的重要性，從地表注漿、偏壓擋墻、超前大管棚等方面，介紹了隧道洞口偏壓淺埋段的施工技術(shù)，并探討了各環(huán)節(jié)的施工要點(diǎn)，旨在提升洞口的穩(wěn)定性，保證隧道的安全運(yùn)營。

隧道洞口，偏壓淺埋段，地表注漿，管棚

0 引言

近年來，我省(山西)經(jīng)濟(jì)迅猛增長，高速公路規(guī)劃網(wǎng)“三縱十一橫十一環(huán)”建設(shè)逐步成型。在公路建設(shè)中，隧道是穿山越嶺的重要構(gòu)造物，可有效克服溝深山高對施工的影響。我省公路隧道具有隧道長、地質(zhì)差、技術(shù)難、危險(xiǎn)大等特點(diǎn)，經(jīng)受了采空區(qū)、涌水、高地應(yīng)力、巖爆、瓦斯、巖溶地質(zhì)、大變形等一系列技術(shù)難題的考驗(yàn)，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)成就。

在隧道施工中，洞口淺埋偏壓段防止出現(xiàn)塌方和控制地表沉降是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對該部位采取安全、快速、合理、經(jīng)濟(jì)的處治措施，對確保隧道施工安全和質(zhì)量具有關(guān)鍵意義。在本文中，以某高速公路施工為例，介紹隧道洞口偏壓淺埋段安全施工的處治措施及要點(diǎn)，以期借鑒。

1 隧道洞口質(zhì)量的重要性

隨著我省公路鐵路建設(shè)的加快，山區(qū)隧道的應(yīng)用也越來越多。山區(qū)隧道一般所處位置的地質(zhì)條件復(fù)雜，完整性較差，很多洞口段圍巖松散破碎，自穩(wěn)性差，開挖邊仰坡非常容易造成山體原有平衡的破壞，因此隧道洞口往往成為地質(zhì)條件極為復(fù)雜的地段，開挖時(shí)極易坍塌。

隧道洞口段是施工的薄弱環(huán)節(jié)，一般進(jìn)出口附近是對隧道施工有影響的地段。洞口段的地質(zhì)地形條件通常較為復(fù)雜，地層的穩(wěn)定性一般較差，比較破碎，多屬堆積體、坡積、殘積、嚴(yán)重風(fēng)化或節(jié)理裂隙發(fā)育的松軟巖層；洞口附近山體覆蓋層一般較薄，若處于溝側(cè)或傍山時(shí)，洞口易偏壓，嚴(yán)重時(shí)會造成洞口段沿線路縱向和橫向發(fā)生位移。特別是大斷面隧道洞口段，其地質(zhì)情況一般軟弱松散，洞口段的施工比隧道洞內(nèi)施工更為復(fù)雜。

隧道洞口段施工應(yīng)特別注意施工質(zhì)量。以前采用的上導(dǎo)坑進(jìn)洞，木支撐支護(hù)，先拱后墻的施工方法，拱圈容易下沉開裂或受側(cè)壓開裂，且該法的圍巖變形較大，這對隧道的自穩(wěn)定是非常不利的。在現(xiàn)代隧道施工中，利用新奧法原理，預(yù)先加固松散的洞口段地表，將洞口段圍巖的自穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，通過施工支護(hù)實(shí)現(xiàn)洞口開挖后圍巖變形的控制，再通過先墻后拱的襯砌方法可有效抵抗側(cè)壓力，同時(shí)還能避免襯砌下沉，確保隧道洞口段開挖的施工安全和穩(wěn)定。

在公路工程中，隧道洞口與其他路段的施工不同，施工和運(yùn)營安全都受到采用的施工工法的影響，選擇合理有效的工法保證順利進(jìn)洞是隧道施工的一個(gè)關(guān)鍵。為確保進(jìn)洞安全,在新奧法原理下，很多成功的施工經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，如對拱頂巖體使用地表砂漿錨桿進(jìn)行加固，對洞口巖體使用聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行加固，選擇采用先進(jìn)的爆破手段將圍巖擾動降至最低等，這對確保洞口段的施工安全是十分有利的。

2 隧道洞口偏壓淺埋段施工

在某高速公路隧道施工中，地質(zhì)條件復(fù)雜，隧址區(qū)地形起伏，山勢險(xiǎn)峻，隧道軸線與黃土梁峁走向近于垂直。出口段巖石，圍巖類別為Ⅳ級、Ⅴ級，破碎嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差。厚度約10 m的第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土暴露于隧道上部地表，且在隧道上部偶有出露。洞口段位置水量較為豐富，施工難度較大。在施工中，為確保進(jìn)洞安全，選擇采取了“地表注漿+偏壓擋墻+超前大管棚支護(hù)”的進(jìn)洞安全措施，以有效確保施工和隧道運(yùn)營安全。

2.1 地表注漿

隧道洞口圍巖破碎，對進(jìn)洞施工影響較大，通過對洞口段進(jìn)行的注漿加固，在洞口巖石間形成良好的嵌接效果，使得洞口自撐能力和穩(wěn)定性顯著提升。

將導(dǎo)管沿垂直于地表方向打入地表后進(jìn)行注漿作業(yè)，導(dǎo)管入地深度以達(dá)到拱部開挖線為準(zhǔn)，導(dǎo)管直徑為50 mm。注漿后的導(dǎo)管可對拱部以上一定范圍內(nèi)的土體形成懸掛牽引，這對增強(qiáng)洞口開挖后的整體性和自穩(wěn)定性效果顯著。

洞口段注漿控制在縱向40 m，橫向自隧道中心線左右各15 m的范圍內(nèi)。間距2 m×2 m，梅花形布置。每根長度由橫斷面圖確定，管壁四周每隔15 cm交錯(cuò)布眼，眼孔直徑8 mm。

工藝流程：平整場地→孔位放樣→鉆孔→清孔→注漿管安放→堵塞注漿孔口間隙→水泥漿制作→開始注漿→檢查注漿效果。

2.2 偏壓擋墻

該隧道施工中，右洞出口位置的地形起伏較大，黃土層覆蓋在地表上，極易滑坡或垮塌。在施工中，為防止擾動造成的失穩(wěn)，在山體外側(cè)通過建設(shè)反壓擋墻，同時(shí)將片石混凝土回填在隧道頂部位置，可有效提高洞口的穩(wěn)定性。

在施工中，由于隧道口緊鄰河道，且黃土覆蓋層較厚，反壓擋墻建設(shè)應(yīng)采用C25鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)，樁長應(yīng)確保樁嵌入微風(fēng)化巖層不少于3 m，擋墻范圍在15 m，采用C25鋼筋混凝土，擋墻內(nèi)側(cè)隧道頂部回填C10片石混凝土。

在反壓擋墻施工前，由于洞口水量較為豐富，為防止水流入基坑導(dǎo)致失穩(wěn)，必須采取有效的防排水措施。在靠近山體一側(cè)采取必要的安全防護(hù)措施。基礎(chǔ)梁采用整體澆筑，擋墻采用分段澆筑方法，每段5 m。

2.3 超前大管棚

在隧道施工中，超前管棚是預(yù)防塌方和控制地表沉降的最有效措施。

施工順序：測量放出輪廓線→立拱架→導(dǎo)向管焊接→套拱混凝土→鉆孔→管棚安裝→注漿。

注漿時(shí)，可從拱腳起順序注漿，先注無水孔，后注有水孔。根據(jù)注漿孔的出水量合理確定注漿速度，一般是從快到慢。

在注漿過程中，注漿壓力會逐步升高，對發(fā)現(xiàn)的串漿應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處治，采取有效措施將串漿口封堵后，確保不再串漿時(shí)方可繼續(xù)作業(yè)。

為確保注漿充盈度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓值后，不得停止作業(yè)，應(yīng)繼續(xù)注漿不少于10 min。

注漿結(jié)束后，為確保管棚鋼管的強(qiáng)度和剛度，在鋼管內(nèi)緊密填充水泥砂漿。

注漿后須進(jìn)行凈空收斂及拱頂下沉監(jiān)測。該項(xiàng)目的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，70%的洞口變形基本上10 d左右完成，收斂變形基本上在20 d左右完成，最終的穩(wěn)定收斂量不到13 mm?？梢钥闯觯{后的隧道斷面凈空收斂穩(wěn)定速度較快，凈空收斂值較小，說明注漿效果明顯，洞口穩(wěn)定性提升顯著。

3 施工要點(diǎn)

公路隧道洞口的施工質(zhì)量要求較高，應(yīng)采取合理的施工方法，確保公路隧道洞口的施工質(zhì)量，為順利開挖洞體創(chuàng)造有利的條件。在洞口偏壓淺埋段施工中，應(yīng)堅(jiān)持以下施工要點(diǎn)：

1)開挖前，開挖方法應(yīng)綜合考慮圍巖及周圍環(huán)境情況后合理確定。對于軟弱圍巖等復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)，選擇采用中隔壁法、交叉中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法或環(huán)形開挖留核心土法為宜。當(dāng)圍巖完整性較好時(shí)，選擇采用臺階法開挖為宜。

2)重視地表沉陷監(jiān)測，嚴(yán)格地表沉陷控制，進(jìn)行合理的開挖進(jìn)尺控制。

3)重視初期支護(hù)效果，確保及時(shí)盡快的進(jìn)行支護(hù)施工。

4)對于自穩(wěn)能力較差的圍巖，可通過加固圍巖穩(wěn)定地層來提高其穩(wěn)定性。常見的有地表砂漿錨桿、超前管棚、超前小導(dǎo)管、注漿等工程措施。

5)采取有效措施做好圍巖變形控制。如爆破時(shí)應(yīng)盡量減少對圍巖的擾動、敷設(shè)拱腳錨桿提高圍巖的承載力等措施。

6)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)將節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境作為重要因素加以考慮。

4 結(jié)語

在隧道洞口施工中，要綜合考慮隧道特性及所處環(huán)境等因素，詳細(xì)勘察和分析隧道所處位置的地質(zhì)水文、地層結(jié)構(gòu)、巖石結(jié)構(gòu)等條件，合理制定施工方案，對隧道淺埋偏壓段采取安全、快速、經(jīng)濟(jì)的處治措施，將山體出現(xiàn)失穩(wěn)的可能性降至最低。

在本例中，該隧道洞口施工中采取了地表注漿、反壓擋墻、長大管棚三種處治措施，雖然施工困難且延緩了工期，增加了工程投資，但洞口穩(wěn)定性顯著提升，保證了隧道的整體施工安全，保障了隧道的安全運(yùn)營，確保了工程綜合效益的提升。

[1] 梁懷超.鐵龍灣隧道洞口偏壓淺埋段處理方案[Z].

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[3] 張紹斐.高速公路雙連拱隧道偏壓淺埋段施工的工藝與技術(shù)[J].交通世界：建養(yǎng)機(jī)械，2012(8)：62-63.

A high speed tunnel portal bias shallow section treatment and main points analysis

He Feng

(ShanxiXinsanHighwayBridgeConstructionMaintenanceLimitedLiabilityCompany,Xinzhou034000,China)

This paper discussed the importance of ensuring tunnel portal construction quality, from the surface grouting, bias retaining wall, advanced pipe shed and other aspects, introduced the construction technology of tunnel portal bias shallow section, and discussed the construction key points of each link, to enhance the stability of portal, ensured the safe operation of tunnel.

tunnel portal, bias shallow section, surface grouting, pipe shed

1009-6825(2016)26-0168-02

2016-07-05

賀 鋒(1975- )，男，工程師

U455

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