隧道大跨淺埋偏壓隧道粉質(zhì)黏土施工技術(shù)

程 勝，萬橋貴

（中建四局貴州投資建設(shè)有限公司，貴州貴陽 550081）

1 工程概況

甕馬鐵路大寨壩隧道位于貴州省黔南州布依族苗族自治州甕安縣江界河鎮(zhèn)茶園村附近，隧道起訖樁DK29+638~DK30+163，總長(zhǎng)525m，雙線隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h。

大寨壩隧道是雙線隧道斷面約130m2。出口地質(zhì)條件為灰?guī)r灰泥巖、弱風(fēng)化、節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，局部破碎。

旋噴樁及大管棚設(shè)計(jì)情況：隧道出口DK30+132～DK30+143段地表為粉質(zhì)黏土，厚度約7m，暗洞施工前，采用旋噴樁進(jìn)行地表加固，加固范圍為隧道中線兩側(cè)各8.02m。旋噴樁加固深度范圍：開挖輪廓內(nèi)至拱頂初支，開挖輪廓外至基巖面以下0.5m。旋噴樁直徑φ600mm，橫向間距1.2m，縱向間距1.2m，梅花型布置。出口大管棚單根設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為33m，總計(jì)45根大管棚，環(huán)向間距為0.4m。

2 隧道淺埋偏壓處治方案

在進(jìn)洞施作前:

（1）該隧道出口采用三重管法施作完成地表加固243根旋噴樁。

（2）完成邊仰坡外的截（排）水溝施作，見圖1、圖2。

圖1 截水天溝斷面1:50

圖2 截水天溝現(xiàn)場(chǎng)

（3）完成洞口永久邊仰坡及回填后仰坡采用拱形截水骨架護(hù)坡，洞口臨時(shí)邊坡采用錨噴網(wǎng)防護(hù)，錨桿采用C22砂漿錨桿，L-3m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置；噴射混凝土采用10cm厚C25網(wǎng)噴混凝土，鋼筋網(wǎng)格25cm×25cm。洞口邊仰坡施工應(yīng)由上而下，隨挖隨護(hù)。同時(shí)錨噴網(wǎng)防護(hù)內(nèi)設(shè)置仰斜排水孔。

（4）完成導(dǎo)向墻及大管棚施作。

完成以上施作后，進(jìn)洞施工按照設(shè)計(jì)三臺(tái)階臨時(shí)仰拱工法施作；上臺(tái)階進(jìn)尺4m后出現(xiàn)邊仰坡滑移現(xiàn)象。

針對(duì)施工中出現(xiàn)的問題，考慮粉質(zhì)黏土物理力學(xué)特性，采用以下處理方案：

（1）先利用洞渣進(jìn)行反壓回填，防止滑移現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生，見圖3。

（2）對(duì)偏壓部位進(jìn)行削坡減載。

（3）及時(shí)對(duì)洞頂裂縫位置用黏土回填后進(jìn)行噴混凝土封閉并覆蓋彩條布，以防雨水侵入造成更大滑移。設(shè)觀測(cè)樁，對(duì)洞頂?shù)乇砦灰啤⒐绊斚鲁恋燃皶r(shí)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)、數(shù)據(jù)分析，為滑坡處理提供第一手可靠數(shù)據(jù)。

（4）仰坡位置采用超前小導(dǎo)管注漿加固支護(hù)措施。

圖3 洞渣反壓回填

3 進(jìn)洞施工

3.1 洞身開挖方式

原設(shè)計(jì)施工：出口方向明暗交界處往洞身20m范圍內(nèi)采用的是三臺(tái)階+臨時(shí)仰拱法。

圖4 三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法施工工序橫斷面

該隧道屬于大跨淺埋偏壓則通過調(diào)整優(yōu)化開挖方式采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱+上臺(tái)階預(yù)留核心土法。預(yù)留核心土起到穩(wěn)定、穩(wěn)固作用。

隧道開挖施工前先進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，地質(zhì)預(yù)報(bào)采用超前水平鉆、地質(zhì)雷達(dá)和加深炮孔進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果采取措施。

圖5 三臺(tái)階臨時(shí)仰拱+上臺(tái)預(yù)留核心土工序斷面

（1）利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支護(hù)；

（2）弱爆破開挖①部；

（3）施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)，即噴混凝土，鉆設(shè)錨桿、掛網(wǎng)、架立鋼架，并設(shè)鎖腳鋼管；

（4）支護(hù)完①部，滯后①部一段距離后，開挖核心土；

（5）導(dǎo)坑底部鋪設(shè)I18輕型工字鋼，噴18cm厚混凝土，施作①部臨時(shí)仰拱，封閉掌子面8cm；

（6）復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。必要時(shí)在①部中間設(shè)置豎向支撐；

（7）在滯后于①部一段距離后，弱爆破開挖②部；

（8）導(dǎo)坑周邊部分初噴混凝土鉆設(shè)錨桿、掛網(wǎng)、架立鋼架，并設(shè)鎖腳錨桿；

（9）導(dǎo)坑底部鋪噴18cm厚混凝土，施作②部臨時(shí)仰拱；

（10）復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度；

（11）在滯后于②部一段距離后，弱爆破開挖③部；

（12）初噴混凝土，鉆設(shè)錨桿、掛網(wǎng)、架立鋼架、并設(shè)鎖腳鋼管；

（13）灌筑該段內(nèi)IV部仰拱；

（14）灌筑該段內(nèi)V部隧底填充。

根據(jù)檢控量測(cè)結(jié)果分析，待初期支護(hù)收斂后，利用襯砌模板臺(tái)車一次性澆筑VI部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。

3.2 超前小導(dǎo)管支護(hù)

出口明暗交界（DK30+146~DK30+116）處往小樁號(hào)30m范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)是大管棚支護(hù)。進(jìn)洞開挖為安全考慮，另增設(shè)采用超前小導(dǎo)管支護(hù)；超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架、格柵鋼架使用。其縱向搭接長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)值且不小于1m。

超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)：超前小導(dǎo)管為長(zhǎng)L=5m的φ50mm×5mm長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求；小導(dǎo)管前部鉆注漿孔，孔徑6～8mm，孔間距10～20cm，呈梅花型布置，前端加工成錐形，尾部長(zhǎng)度不小于30cm，作為不注漿的止?jié){段。小導(dǎo)管環(huán)向間距為40cm；傾角外插角5°～10°，可根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。水泥漿或水泥砂漿，一般采用水泥漿，水灰比為1:1；當(dāng)圍巖破碎、地下水發(fā)育時(shí)，為調(diào)凝需要采用水泥-水玻璃雙液漿，要求漿液等級(jí)不低于M10。注漿初壓為0.5MPa，終壓為1.0MPa。

4 結(jié)束語

伴隨我國(guó)鐵路建設(shè)飛速發(fā)展，鐵路隧道施工會(huì)遇到各種地質(zhì)條件，對(duì)于粉質(zhì)黏土偏壓淺埋隧道施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)論如下：

（1）粉質(zhì)黏土地質(zhì)條件下大跨埋偏壓淺隧道，對(duì)邊坡處進(jìn)行削坡減載，減少土壓不平衡狀態(tài)；針對(duì)出現(xiàn)裂縫要黏土封堵后用噴射混凝土來覆蓋。對(duì)滑移采用洞渣進(jìn)行反壓回填處理，起到支擋作用。

（2）軟弱圍巖、淺埋，隧道在掘進(jìn)時(shí)采用“三臺(tái)階臨時(shí)仰拱+核心預(yù)留土”法施工，對(duì)設(shè)計(jì)未設(shè)超前小導(dǎo)管處增設(shè)超前小導(dǎo)管，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工質(zhì)量。

（3）通過對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下偏壓淺埋隧道施工技術(shù)研究和實(shí)踐應(yīng)用，解決安全問題及質(zhì)量問題，為今后類似項(xiàng)目提供借鑒。