黃土淺埋隧道偏壓處治技術(shù)

平 捷

中鐵十七局集團第三工程有限公司，河北石家莊 050081

1 工程概況

九龍凹1號隧道所在地位于盧氏縣城關(guān)鎮(zhèn)北關(guān)村。采用小凈距隧道（測設(shè)線間距：進口10.48m、出口14.93m），左線起訖樁號為：ZK76+720～ZK76+980，長260m；右線起訖樁號為：YK76+675～YK76+960，長285m，為Ⅴ級圍巖。隧道最大埋深約47m，洞軸線走向方位角約28°。Ⅴ級圍巖土質(zhì)淺埋采用三臺階分布開挖和CD法開挖方案施工，全環(huán)采用工20b型鋼，間距0.5m。

2 地形地貌

該隧道地面標(biāo)高673m～733m之間，相對高差約60m。隧道所在山體斜坡坡向大致為120°，斜坡部位小型沖溝發(fā)育，多為直線形沖溝，沖溝狹窄，切割深度大多10m左右，溝壁陡峭，多為黃土沖溝。隧道右洞口YK76+680～YK76+705段地質(zhì)陡峭，坡度為60°～70°，巖性為老黃土稍濕，硬塑，土質(zhì)較緊密，下伏泥質(zhì)砂巖，巖體極破碎～較破碎，覆蓋層約26m，淺埋偏壓。

3 隧道襯砌設(shè)計

本隧道采用復(fù)合式襯砌按照新奧法進行設(shè)計，以內(nèi)側(cè)采用加長錨桿、掛φ8鋼筋網(wǎng)（間距20×20cm雙層），工20b鋼拱架，噴26cm厚C20混凝土為初期支護，50cm厚鋼筋混凝土為二次支護，共同組成永久性承載結(jié)構(gòu)。洞口成洞條件一般，圍巖穩(wěn)定性差，采用小開挖的進洞方案，減少洞口邊仰坡的開挖，保證土體的穩(wěn)定性，洞口段回填面以下臨時開挖邊、仰坡采用錨噴防護[1]。

4 施工情況

本隧道于2011年3月11日右洞從YK76+680開挖管棚開始施工，洞口圍巖不穩(wěn)定邊坡塌方，造成長管棚外漏，隧道洞間擋土墻及時砌筑并反壓回填，擋土墻與洞口間用C20混凝土回填。隧道右洞右側(cè)為6級邊坡防護，坡陡右洞開挖造成山體滑坡，存在嚴(yán)重施工安全隱患。

5 隧道洞口塌方原因分析

隧道圍巖主要為老黃土和泥質(zhì)粉砂巖，其中泥質(zhì)粉砂巖屬極弱巖，水文地質(zhì)條件較簡單，圍巖穩(wěn)定性一般。

隧道全線圍巖為Ⅴ級小凈距隧道，洞口及淺埋段工程地質(zhì)條件差。邊坡穩(wěn)定性差，洞口開挖易造成山體滑坡。

隧道地表有沖溝地表水流量大，雨季對洞口和邊坡有沖刷破壞作用。

6 隧道洞口處治方案

對右洞進口偏壓段右側(cè)山體進行卸載，減少山體對隧道的偏壓問題。對左側(cè)已施工的擋墻進行反壓回填。見圖1。

開挖時注意隧道開挖輪廓線上部保證至少5米后覆蓋層。

右洞左側(cè)塌方處預(yù)留洞身初期支護的斷面尺寸后采用C20混凝土回填，頂部采用碎石土分層回填，回填后在進行超前管棚注漿工作。

第一級、二級邊坡坡率為1:0.75，第一級平臺寬度為3+10.2m，第二級為2m。邊坡高度原則上為8m。在第一級斜坡平臺上施工1.0*1.0mM7.5#漿砌片石石垛。

在第一級平臺上設(shè)置3排φ108鋼管樁，1.0*1.0m間距，梅花布置。鉆孔采用風(fēng)動干鉆。管節(jié)安裝和注漿參考掌管棚施工。

邊坡開挖成坡后，立即對坡面進行封閉，首先初噴3cm～5cm混凝土，保證坡面已經(jīng)封閉，再進行鉆孔、打錨桿掛網(wǎng)等工作。開挖一級防護一級。

洞口周邊設(shè)置截水溝防止周邊地表水滲入影響隧道結(jié)構(gòu)。

圖1 九龍凹1號隧道右洞口斷面圖

7 隧道進洞處治方案

清除地表植被和腐殖土，在山體表面開挖臺階，砌筑片石混凝土擋墻，擋墻與山體間采用水泥穩(wěn)定碎石土分層回填并夯實，采用打孔塑料管對回填土體進行注漿對洞口仰坡防護完畢后，施作洞口管棚進行暗洞開挖[2-4]。開挖過程嚴(yán)禁放大炮，采用機械配合人工直接開挖，確保山體穩(wěn)定。

8 隧道內(nèi)處治方案

為保證安全，短進尺及支護，弧形開挖暴露面內(nèi)側(cè)采用加長錨桿，各項參數(shù)指標(biāo)：噴射C20混凝土厚度26cm，φ8鋼筋網(wǎng)（間距20×20cm雙層），D25注漿錨桿，每根長5m，縱環(huán)向間距50（縱）×120（環(huán)），梅花形布置。

YK76+680～685采用編織袋裝土碼砌拱腳位置，以穩(wěn)定土體，防止失穩(wěn)。

為控制變形，防止隧道內(nèi)輪廓侵入凈空，盡量縮短臺階長度，減少圍巖暴露時間，以最短時間完成YK76+680～YK76+705仰拱施工，使結(jié)構(gòu)封閉成環(huán)。

采用增加鎖腳錨桿，增大拱腳，鋼架底部采用槽鋼縱向連接，控制每一步開挖、支護過程中的變形。

做好洞內(nèi)防排水施工，加強施工管理，確保洞內(nèi)排水通暢，并妥善處理好陷穴、裂縫。

9 監(jiān)控量測情況

隧道拱頂下沉量測情況：每1m～20m設(shè)置觀測點，1次/天～2次/天，量測數(shù)據(jù)顯示拱頂累計下沉值24.81mm，拱頂下沉主要發(fā)生在各分部開挖、支護過程，仰拱閉合后短時間內(nèi)趨于穩(wěn)定。

周邊收斂情況：在YK76+680～YK76+705布置了一個收斂斷面，每個斷面設(shè)置5條測線，拱頂，最大跨度、拱腳處。測量數(shù)據(jù)顯示最大收斂值20.12mm，收斂主要發(fā)生在各分部開挖、支護過程，仰拱閉合后短時間內(nèi)趨于穩(wěn)定。

10 結(jié)論

通過淺埋偏壓隧道處治施工方案，改變了隧道結(jié)構(gòu)不均勻受力，通過對邊坡的防護改善了隧道的安全可靠性；從沉降觀測分析，有效控制變形的手段主要是控制各分步開挖、支護過程中的變形，應(yīng)根據(jù)不同的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，采用對洞口偏壓段山體卸載，防止邊坡滑動塌方，增加鎖腳錨桿、增大大拱腳、鋼架底部采用槽鋼縱向連接等措施控制變形[5]。采取截流、疏排措施，減少地表流水對洞口的沖刷破壞作用。

[1]李志星，張宇華，石效民.淺埋偏壓隧道開挖技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011，40(3).

[2]張健明，楊軍，韓江偉.淺埋偏壓隧道進洞技術(shù)研究[J].公路，2011(6).

[3]王小林，何成滔，肖鵬飛.淺埋偏壓段隧道塌方綜合處理技術(shù)[J].公路，2011(5).

[4]劉玉清.新寨隧道進口淺埋偏壓隧道施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2011 48(2).

[5]王起才，展宏躍.近接淺埋偏壓黃土隧道支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析研究[J].鐵道工程學(xué)報，2010(11).