淺談隧道洞口地勢險要施工

孫道軍 黃忠

摘要：從我國高速公路的發(fā)展現(xiàn)狀來看，目前已經(jīng)經(jīng)歷了近十年的發(fā)展歷程。且公路的修建范圍也呈現(xiàn)不斷擴大的趨勢。在這種背景下，許多條高速公路在路線上都需要穿過山地地區(qū)，其中的地形形式更是具有較高的復(fù)雜性，不僅包括了復(fù)雜的V型溝谷，更有懸崖峭壁類的地形。本文主要針對公路隧道口施工中地勢險要的地區(qū)進行闡述，主要探討其施工的重點和注意事項。

關(guān)鍵詞：隧道洞口；地質(zhì)條件；施工工藝

一、工程概況

本文探討的隧道名稱為石界嶺1號隧道，其地理位置位于汝州市的大峪鄉(xiāng)石界嶺村，從其周圍的地理環(huán)境分析，其進口與S325省道比鄰，公路覆蓋區(qū)域經(jīng)過了嵩山山區(qū)的南段，地貌類型為剝蝕丘陵。地形的特點是，總體起伏度較大，但坡度較緩。通過測量可知，此隧道的最大埋深得到了56m，且挖掘形式為分離式。（測線間距指標：進口16.9m、出口18.9m），其中：左線起訖樁號為ZK27+477～ZK27+918，長441m；右線起訖樁號為YK27+495～YK27+914，長441m。設(shè)計時速為100km/h，隧道內(nèi)作業(yè)施工時應(yīng)用燈光照明，且通風(fēng)情況為自然風(fēng)。隧道類型屬于短隧道，其進出口左右線洞門為端墻形式。

隧址區(qū)位于熊箕盆地南部，區(qū)內(nèi)隸屬嵩山背斜，區(qū)內(nèi)未見斷裂分布。本隧道進口段位于半山坡處，設(shè)計洞底高程為386m。進洞口基巖出露，呈陡崖狀，自然坡度50°，下伏基巖以石英片巖為主，強-中風(fēng)化，局部呈全風(fēng)化狀，巖體局部較破碎，巖體產(chǎn)狀290°∠63°。隧道出口段設(shè)計洞底高程約為378m，自然坡度30°左右，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查材料，出口位置沖溝內(nèi)，覆蓋層較厚，主要以碎石土為主。局部基巖出露，多強風(fēng)化，洞門基巖產(chǎn)狀為295°∠60°，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，工程穩(wěn)定性較差，易發(fā)生崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

二、洞口邊坡及仰坡陡峭

2.1 原設(shè)計

本隧道的原設(shè)計洞門樁的編號為YK27+945，成？面的樁編號為YK27+510，其中，明洞工程的編號段范圍是YK27+495至510。所采用的隧道挖掘方法為明挖法。洞門同為端墻式。關(guān)于成？面的開挖參數(shù)為，左側(cè)邊坡深度26m，明洞回填永久邊坡18m，分屬于三級坡和二級坡的范圍。從支護形式上看，成？面的邊坡支護采用長度為5m的注漿小導(dǎo)管，間距規(guī)格100x100，聯(lián)合應(yīng)用鋼筋網(wǎng)片和C20規(guī)格的混凝土，其中，混凝土噴涂厚度為10cm，而永久支護時，應(yīng)用規(guī)格為M7.5的漿砌片石拱形骨架。詳圖見下圖：

2.2 現(xiàn)場實際地質(zhì)情況

通過專業(yè)的測量工具測量后，得出了以下幾個方面的參數(shù)指標。首先，位于此隧道左側(cè)的邊坡自然坡度為40°，而仰坡坡度為36°。里程樁樁號為YK27+495，該路段的地質(zhì)情況如下，土層結(jié)構(gòu)包括了素填土層、可塑狀坡積粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化變粒巖以及呈砂土狀的強風(fēng)化變粒巖。在隧道兩側(cè)的邊坡位置區(qū)域，有大量的淤泥需要清除并進行換填，且其邊坡的坡腳處還存在少量滲水的現(xiàn)象。另外，分別在503處和510處存在不同的現(xiàn)實情況。503處洞頂?shù)母采w層厚度達到了1.5m，510出的右側(cè)的仰坡存在于一個小型的滑塌帶中，且無支護措施。

如若以原設(shè)計模式開展施工，則會在隧道的洞口段造成一個面積很大的開挖面，從而使得原有的山體邊仰坡穩(wěn)定度受到破壞。另外，對于左側(cè)的東等區(qū)域而言，且左側(cè)的洞頂位置上，噴射砼的永久邊坡防護視覺效果不佳。而對于右側(cè)而言，如進行小型開挖作業(yè)，則容易引起小型的坍塌現(xiàn)象，導(dǎo)致需要進行坡面防護的范圍更進一步擴大。在這種背景下，安全快速的進洞并開展施工，避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生，就成為了決定隧道進洞施工效率的主要因素。

2.3 變更方案

基于上文對施工中所存在問題的分析，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，現(xiàn)以解決問題為目的，將施工方案做如下的調(diào)整：

（1）對1號隧道的進口處進行調(diào)整，調(diào)整主要對象是進口涌動的成？面。改變洞面樁號，變?yōu)閅K27+503。

（2）503至510段的隧道施工，改變施工模式，即變明洞為暗洞但在襯砌方式上保持不變，維持明洞結(jié)構(gòu)的形式，初步支護方案以ZDK-1為參照。輔助設(shè)施中的大管棚區(qū)段變更為YK27+503至+520。

（3在針對于大管棚區(qū)域的施工作業(yè)完畢后，則東等的淺地偏壓段需要進行回填反壓。注意回填土的選用，通常采用三合土或者灰土進行回填。為保證支護效果，可適當(dāng)考慮采用地表注漿或小導(dǎo)管注漿的方式。最終確保拱頂?shù)耐馏w板結(jié)情況穩(wěn)定。

（4）對于仰坡的洞邊區(qū)域的仰坡支護施工，可維持原有的施工設(shè)計概念時，但要注意相應(yīng)的排水設(shè)施的加強。另外，需在洞口的兩側(cè)應(yīng)用盲溝進行水流的引導(dǎo)排泄。

（5）洞口施工和邊坡區(qū)域的開發(fā)施工開始前，需要對洞頂、洞口邊仰坡防護措施進行進一步的加固。

（6）隧道進口的挖掘深度不得超過30m，且應(yīng)在明洞的洞口二襯砌作業(yè)完成后進行挖掘，以確保洞口施工的安全。

三、洞頂沖溝以及危巖

3.1 原設(shè)計

石界嶺1號隧道右線進口明洞樁號為YK27+495～YK27+510，總長度為15m按照Z0方式實施支護。在明洞洞頂右側(cè)（行車方向右側(cè)）邊坡未采取防護措施。

3.2 現(xiàn)場實際地質(zhì)情況

在隧道的右線進口區(qū)域為山凹處，且此樁號所在區(qū)域的地質(zhì)實際情況為：

（1）土質(zhì)類型包括了坡積粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化變粒巖、砂土混合碎塊狀強風(fēng)化變粒巖，巖體破碎情況嚴重，結(jié)構(gòu)松散，其表層覆蓋一層崩裂土，呈現(xiàn)節(jié)理與愈合裂隙發(fā)育狀態(tài)。節(jié)理間距最短0.5m，最長1.5m，街里面粗糙程度較高，一泥鈣質(zhì)填充。節(jié)理形式為卸荷節(jié)理。此節(jié)理形式的主要特點是如遇陰雨天氣，則容易發(fā)生山體滑坡。威脅行車安全。

（2）在地表的坡面狀態(tài)方面，其陡峭程度較高，洞頂53m處還存在孤石，如常年不作處理，在風(fēng)雨侵蝕下易發(fā)生滑落造成危害。

3.3 變更方案

針對上文所提到的上述情況，提出如下的施工方案變更計劃。具體內(nèi)容為：

YK27+495～YK27+503段采用明洞暗做；YK27+503～YK27+481.5段的明洞施工做加長處理，加長長度以21.5m為宜。相關(guān)的支護形式維持原狀。洞門區(qū)域在破土施工前做好截、排水溝的施工便道設(shè)置。一方面注意保護原有的自然環(huán)境。另一方面避免對周圍已有的穩(wěn)定自然環(huán)境造成破壞。

四、淺埋洞口偏壓施工

4.1 針對于淺埋隧道的施工，應(yīng)當(dāng)本著少刷坡或不刷坡的原則，對支護工作提前進行，在支護作業(yè)形式上，采用人工結(jié)合機械設(shè)備的方式進行開挖施工。

支護操作過程中，可應(yīng)用的支護方式有型鋼、錨桿、鋼筋網(wǎng)以及噴砼，本次支護采取以上方式混合聯(lián)合應(yīng)用的方式。施工區(qū)域的所在的淺埋隧道，其隧道的覆蓋層相對較薄，無法形成自承體系，且圍巖區(qū)域在壓力的作用下容易變形。因此，具體施工時需要控制好變形情況。

構(gòu)。具體施工方案如下：

4.1.1 地表注漿：

地表注漿的操作目的在于增強土體的連接性，宜采用小導(dǎo)管進行注漿操作，導(dǎo)管長度參照拱部開挖線，同時，注漿操作的懸掛牽引作用，還能夠使得土層的穩(wěn)定性提高。

4.1.2 反壓墻施工

關(guān)于擋土墻的施工，標準要求下，墻的基地承載力應(yīng)大于0.35Mpa，且擋墻的尺寸應(yīng)合理規(guī)劃。開挖順序，基礎(chǔ)開挖到墻身澆筑。其中，基坑深度維持在2m，基礎(chǔ)擋墻澆筑模式為一次性澆筑，墻身澆筑應(yīng)當(dāng)把握時間，減少溫差，可在基礎(chǔ)面加入石筍設(shè)置，提高其粘結(jié)力。

4.1.3 超前長管棚

設(shè)于洞口，環(huán)向間距50cm，均采用節(jié)長3m、6mΦ108*6mm熱扎無縫鋼管，用長15cm的絲扣連接。鋼管設(shè)置于襯砌拱部，管心與襯砌設(shè)計外輪廓線間距大于30cm，平行路面中線布置。整體誤差不得超過20cm，接頭數(shù)不得高于50個，接頭處需錯開至少1m的距離。另外，可通過水泥砂漿填充提高剛度。施工工序為：施工管棚操作平臺→安裝套拱鋼架→安裝Ф133mm導(dǎo)向管→套拱模板安裝→C25套拱混凝土澆筑→管棚鉆孔→制安Ф108mm鋼管→管棚注漿。

五、洞口施工總結(jié)

在新奧法理論的支持下，初期支護在隧道施工中的重要作用是非常顯著的，且二次襯砌施工主要是為了解決飾面問題和安全儲備問題。所以，應(yīng)當(dāng)對施工中的初期支護和超前支護工序格外進行重視。另外，應(yīng)當(dāng)意識到各類因素是互相影響和制約的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)從綜合角度看問題，具體可借鑒經(jīng)驗如下：

（1）以早進晚出為原則，降低擾動邊坡的幾率。盡早完善邊坡區(qū)域的排水系統(tǒng)。盡量與路基施工、場地布置、便道施工和橋涵工程統(tǒng)一規(guī)劃。

（2）結(jié)合施工現(xiàn)場情況，對洞口邊緣、仰坡區(qū)域以及面坡區(qū)域進行有效防護，確保其穩(wěn)定。減少仰坡范圍內(nèi)的滲水、沖刷等現(xiàn)象的發(fā)生幾率。如果坡面防護的形式應(yīng)用的是噴錨或砌石的形式進行護面操作，則應(yīng)當(dāng)注意對其所在的坡頂、坡腳區(qū)域進行適當(dāng)?shù)木G化。

（3）針對偏壓和淺埋隧道，可通過地表注漿施工、大管棚施工、以及反壓墻施工做好相關(guān)區(qū)域的二次襯砌施工?？刂坪靡r砌操作的時間。適當(dāng)增加襯砌的和厚度和配筋，在襯砌配筋操作時，應(yīng)當(dāng)注意配筋和襯砌厚度加強的適當(dāng)性。

（4）基于預(yù)防險情的目的，針對危巖區(qū)域和崩塌體區(qū)域應(yīng)當(dāng)實施相應(yīng)的安全防護處理，以保證正常行車的安全。

參考文獻：

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[3]趙強. 淺談公路施工中噴錨網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J]. 科技咨詢導(dǎo)報， 2007， （26） .

（作者單位：南京同力建設(shè)集團股份有限公司）