偏壓淺埋隧道洞口的施工技術(shù)

宋海峰

摘 要：施工難度較大是偏壓淺埋隧道進(jìn)洞施工技術(shù)顯著特征，尤其是在實(shí)際施工中還存在工序復(fù)雜以及圍巖應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)象，是這更是給施工工作的難度進(jìn)行加大。本文主要結(jié)合工程實(shí)例對偏壓淺埋隧道進(jìn)洞施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的探究，這對隧道施工自身的建設(shè)與發(fā)展有促進(jìn)作用，同時(shí)對社發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有積極意義。

關(guān)鍵詞：偏壓淺埋隧道；邊仰坡防護(hù)；管棚支護(hù)；分臺(tái)階預(yù)；留核心土

一、引言

在山嶺以及重丘地區(qū)對公路進(jìn)行修建時(shí)，不僅需要對地形以及高差進(jìn)行克服，同時(shí)還要充分考慮生態(tài)環(huán)境、資金投入以及里程數(shù)等因素。最終導(dǎo)致隧道口出現(xiàn)位置不理想的現(xiàn)象。當(dāng)隧道位于山地或者河水邊緣時(shí)，因其覆蓋巖較淺同時(shí)有圍巖風(fēng)化嚴(yán)重的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致圍巖軟弱破碎，不能實(shí)現(xiàn)對壓力的有效承受。這種現(xiàn)象不僅導(dǎo)致施工難度以及施工復(fù)雜性在不斷增加，同時(shí)對隧道施工的安全性存在較大威脅。偏壓淺埋隧道進(jìn)洞施工技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對上述現(xiàn)象的有效改善，因此在實(shí)際施工中必須結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)技術(shù)的合理運(yùn)用。

二、工程概況

我們主要結(jié)合實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)分析。某工程隧道等級(jí)為二級(jí)公路隧道，全長為760米，粉質(zhì)粘土、泥巖以及砂巖是穿越地段地層巖石的重要組成部分。地形低洼、橫坡較陡以及植被發(fā)育是隧道進(jìn)出口地段的顯著特征。圍巖層的粉質(zhì)粘土含有少量的碎石以及塊石，不僅厚度不穩(wěn)定，抗剪強(qiáng)度也很低。引起巖體破碎現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是圍軟硬不均勻，同時(shí)呈現(xiàn)出節(jié)理間隙發(fā)育的狀態(tài)。變形以及滑移現(xiàn)象普遍存在于隧道開挖過程中，為從根本上防止上述現(xiàn)象的出現(xiàn)必須對其進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)，這也可在一定程度上防止是洞口出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的現(xiàn)象。

該工程的偏壓淺埋的隧道洞口左側(cè)斜上方有一個(gè)水溝，是由于常年流水沖擊形成，泥巖以及頁泥巖是其周圍巖石的重要組成部分，風(fēng)化嚴(yán)重以及強(qiáng)度低是其顯著特征，這也是導(dǎo)致隧道左側(cè)出現(xiàn)承受能力較差現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因。由于上述因素的影響，突水、掉塊以及小型坍塌等現(xiàn)象經(jīng)常在施工中出現(xiàn)。左側(cè)拱腳巖石較為完整，巖石強(qiáng)度也呈現(xiàn)出較高的特點(diǎn)，相對于右側(cè)來說，左側(cè)山坡較為陡峭，因此具有圍巖應(yīng)力較大的特征。斜向上的山坡位于隧道右側(cè)45°左右，有較厚的覆蓋層。我們通過對整個(gè)圍巖應(yīng)力進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，左側(cè)拱頂在施工中是最為薄弱的環(huán)節(jié)，也就是說在實(shí)際施工中需要對其進(jìn)行重點(diǎn)注意。利用科學(xué)的手段以及方法對左側(cè)頂部進(jìn)行有效的加固，最終促使圍巖形成一個(gè)較好的整體，承重能力也可在這一過程中實(shí)現(xiàn)最大限度的發(fā)揮。這不僅對隧道施工工作的順利進(jìn)行有促進(jìn)作用，同時(shí)可在一定程度上實(shí)現(xiàn)對施工質(zhì)量的有效保障。

三、兩次進(jìn)洞施工情況

偏壓淺埋段覆蓋層淺，風(fēng)化嚴(yán)重，導(dǎo)致圍巖破碎、軟弱、節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性極差。由于受到偏壓作用，圍巖應(yīng)力分布相差極大，導(dǎo)致洞口施工支護(hù)的難度大大增加。佛蓮山隧道進(jìn)口段在截水溝、洞口排水溝施工完畢后共進(jìn)行了兩次進(jìn)洞施工，第一次進(jìn)洞按照設(shè)計(jì)圖紙并未對洞口段采取加強(qiáng)措施直接進(jìn)洞施工，結(jié)果發(fā)生洞口坍塌，導(dǎo)致進(jìn)洞失敗。第一次進(jìn)洞失敗的原因大致有以下幾點(diǎn)：其一是整個(gè)邊仰坡未進(jìn)行預(yù)加固，坡表面松散巖土在施工過程中塌落帶動(dòng)圍巖坍塌。其二是未對洞口圍巖進(jìn)行加固。隧道洞口段圍巖本身就比較破碎，加之此處洞口處于偏壓淺埋段，左上方還是常年流水的水溝，導(dǎo)致洞口段圍巖極為松散，支撐能力極低。

第一次進(jìn)洞采用三臺(tái)階開挖法，并未預(yù)留核心土也是導(dǎo)致圍巖自承能力變差的一個(gè)因素。第二次進(jìn)洞采取了一下幾方面措施進(jìn)行全面加固：1）邊坡進(jìn)行錨噴加固，仰坡進(jìn)行鋼管注漿、鋼筋網(wǎng)噴漿加固；2）管棚支護(hù)；3）采用分臺(tái)階預(yù)留核心土方法進(jìn)行開挖支護(hù)。第二次進(jìn)洞方案通過對洞外進(jìn)行加固、防護(hù)以及開挖前后的加固支護(hù)解決偏壓、淺埋帶來的一系列危害。這次進(jìn)洞雖然費(fèi)時(shí)費(fèi)工，并且增加了工程造價(jià)，但是卻極大地保證了工程質(zhì)量、施工安全等。

四、第二次進(jìn)洞施工

1.邊、仰坡防護(hù)

邊坡采取錨噴的方式進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)參數(shù)為φ22的砂漿錨桿，長3.5米，間距1.2米；鋼筋網(wǎng)φ8@200200；10cm厚噴射C20混凝土。仰坡采用鋼管注漿、鋼筋網(wǎng)加噴漿的方式進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)參數(shù)為φ423.5無縫鋼管，L=4m，環(huán)縱間距1.2米，鋼筋網(wǎng)φ8@200200；10cm厚噴射C20混凝土。

2.管棚施工

邊、仰坡防護(hù)好了以后，再進(jìn)行管棚護(hù)拱的打設(shè)。鋼管采用φ423.5無縫注漿小導(dǎo)管，長8米，上下兩排，環(huán)向間距40cm，交錯(cuò)布置，外插角為1～2°，注水泥漿。為保證平平行作業(yè)，提高工程進(jìn)度、縮短工期，在完成一定數(shù)量鋼管安裝后即進(jìn)行注漿。護(hù)拱長2米，設(shè)4榀工字鋼，間距50cm。小導(dǎo)管打入圍巖長6米，外露2米與工字鋼焊接。

3.開挖支護(hù)

對邊仰坡巖體加強(qiáng)加固后，根據(jù)“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的洞內(nèi)施工原則，采用分臺(tái)階預(yù)留核心土的方法進(jìn)行開挖支護(hù)。拱部采用φ42小導(dǎo)管每兩榀工字鋼進(jìn)行一次超前支護(hù)，注水泥——玻璃水雙液漿；每次爆破進(jìn)尺不超過50cm，工字鋼間距在30～40cm之間，雙層鋼筋網(wǎng)，縱向連接筋間距為40cm；盡早進(jìn)行仰拱的開挖支護(hù)，使其封閉成環(huán)；每天進(jìn)行2～3拱頂下沉及周邊收斂量測。

（1）超前支護(hù)

對于所有的軟弱破碎巖層，超前鋼管注漿都是一種行之有效的方法。具體步驟：鉆孔—清孔—安裝—焊接—注漿—封閉。鉆孔間距30cm，長3m，仰角10°～30°，每兩榀鋼支撐打設(shè)一環(huán)超前鋼管。鉆孔結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行清孔及鋼管安裝，以防止鉆孔內(nèi)石塊掉落，將鉆孔堵住。鋼管尾端與鋼架焊接牢固，以1Mp的壓力進(jìn)行注漿，漿液無法繼續(xù)注入后將管口封閉。

（2）爆破開挖

進(jìn)口段可以采用機(jī)械開挖，盡量不用爆破開挖。采用爆破開挖時(shí)，宜采取“短進(jìn)尺，弱爆破”的原則，以減少開挖時(shí)對圍巖的擾動(dòng)。鉆孔要本著“準(zhǔn)、齊、平、直”的原則嚴(yán)格進(jìn)行。所有眼位、角度、深度都必須準(zhǔn)確，開眼誤差為3～5cm。周邊眼開眼定位在輪廓線上，炮眼平行，3°外插角，與中軸線處于同一平面。掏槽眼比其他炮眼深20cm，以保證掏槽效果。掏槽眼鉆孔精度更高，嚴(yán)格控制炮眼間距、深度、角度，嚴(yán)禁炮眼打穿、交叉、眼底位置左右不對稱。

五、結(jié)束語

偏壓淺埋隧道洞口施工詮釋了什么叫“進(jìn)洞難”，所以此時(shí)更應(yīng)該注意“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉”。我們要加大對地質(zhì)圍巖進(jìn)行監(jiān)控量測的力度和密度，再結(jié)合現(xiàn)場條件，經(jīng)過對比論證，選用最優(yōu)的施工方案。其實(shí)在廣大隧道工作者的技術(shù)智慧以及多年的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的一套施工措施對這種情況進(jìn)行處理，加以解決，即：砂漿錨桿配合小導(dǎo)管注漿進(jìn)行邊仰坡防護(hù)、地表注漿配合管棚支護(hù)、分臺(tái)階預(yù)留核心土開挖、超前小導(dǎo)管注漿等。通過這一系列的加強(qiáng)加固措施，順利解決了偏壓淺埋地段隧道進(jìn)口難得問題，保證了工程質(zhì)量和施工安全，確保了工期。

參考文獻(xiàn)：

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