淺談淺埋偏壓隧道洞口施工

（安徽省高等級公路工程監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

黃祁高速公路（黃山-祁門縣）在安徽省高速公路網(wǎng)中占據(jù)重要地位，是連通杭州和武漢高速公路的重要部分。該段沿線地形、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，隧道設(shè)置數(shù)量較多。HQ-09 合同段祁門隧道位于祁門縣境內(nèi)，牌樓塢水庫西北部的山體上，本隧道設(shè)計為連拱（巖質(zhì)）隧道，屯溪端樁號為K54+795.0，設(shè)計高程為155.412；景德鎮(zhèn)端樁號為K54+985.0，設(shè)計高程為153.845，隧道全長190m，最大埋深為45m。隧道縱坡為單向坡，坡率為0.35%、-2.0%，平面上呈圓曲線形展布，平曲線半徑R=1000m，總體走向屯溪端為295°，景德鎮(zhèn)端為284°。隧道設(shè)計凈寬×高為：2×（10.25×5.0）m。兩端洞口段處于淺埋、偏壓，為了保證隧道安全進洞,隧道洞口施工技術(shù)方案的正確制定,具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程地質(zhì)概況

隧址區(qū)位于硬質(zhì)淺變巖低山丘陵構(gòu)造剝蝕區(qū)，具低山溝谷微地貌特征，地面標高153.54～199.96。兩端洞口位于兩側(cè)山谷與山脊的背部連接處，山體自然坡度30～40°左右。隧址區(qū)地下水主要為基巖裂隙水，水位、水量受大氣降水影響而變化，強風(fēng)化帶中風(fēng)化裂隙發(fā)育，但多為泥質(zhì)充填，弱風(fēng)化帶裂隙節(jié)理多為閉合狀，富水性較差，因隧道兩端洞口設(shè)計標高均高于侵蝕基準面，故基巖裂隙水不發(fā)育。隧址區(qū)巖層產(chǎn)狀為50°∠38°。全～強風(fēng)化層完整性指標差，RQD 值＜15%；弱風(fēng)化巖層體完整性較好，RQD=60～70%。

2 進洞順序

2.1 連拱隧道洞口跨度大，左右兩側(cè)山體不對稱，左右洞頂?shù)匦尾町愐鸬牡匦纹?，如果有斷層和各種裂隙構(gòu)造，則更加復(fù)雜，還會存在施工中產(chǎn)生的圍巖松動等引起的施工偏壓。在偏壓隧道淺埋條件下先開挖和支護埋深淺的主洞，還是先開挖埋深大的主洞，可制定不同方案。

2.2 先開挖埋深較小的主洞，為了避免兩側(cè)掘進影響到周圍巖層穩(wěn)定，埋深較大的主洞可以滯后一段時間再開挖，同時需要及時回填中隔墻和洞頂，以此來為中隔墻穩(wěn)定提供保障。

（1）位于開挖面后方的圍巖受到前方開挖的影響很小，因此，滯后一側(cè)的開挖面可以和下一側(cè)的開挖面拉開一定距離，并及時對測二次襯砌進行開挖，

（2）中隔墻是壓彎構(gòu)件，在不平衡推力的作用下要發(fā)生一定偏轉(zhuǎn)，目前在設(shè)計中，均體現(xiàn)一些控制理念，為了促使墻體和襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到提高，需要在墻體結(jié)構(gòu)上采取一些應(yīng)對措施，如，對墻體高度進行降低，對墻體下部尺寸進行增大等。

（3）施工時應(yīng)注重仰拱的及時施工以封閉成環(huán)，仰拱能控制圍巖底鼓，但自身承受較大的拉應(yīng)力，因此在實際施工的動態(tài)設(shè)計中，需要對仰拱曲率和厚度進行調(diào)整，對仰拱在結(jié)構(gòu)方面的抗拉性能進行提高。

2.3 還有一種理解，無論對哪一種施工工藝進行應(yīng)用，在偏壓荷載的影響下中隔墻都會傾斜向埋深教淺的一側(cè)。如果能夠?qū)β裆钶^深的一側(cè)進行先開挖，就可以降低中隔墻所承受的壓力，還可以降低中隔墻傾斜度。

（1）雖然中隔墻一定會傾斜到埋深教淺的一側(cè)，而且還會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但是不會影響到隧道整體結(jié)構(gòu)的安全性；

（2）由于淺埋偏壓段的連拱隧道會受到不對稱荷載影響，因此，等到完成中隔墻施工后，需要及時回填中隔墻頂部和左右兩側(cè)，對于偏向埋深教淺一側(cè)的受力中心需要進行特別關(guān)注，以免中隔墻發(fā)生位移或變形、破壞。

（3）對于偏壓連拱隧道，不同施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響程度不同。采用先開挖埋深大一側(cè)，隧道周圍圍巖所受擾動較小，受扭和偏心比較小的中隔墻的整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

（4）開挖偏壓連拱隧道時，左右洞開挖面會對中隔墻產(chǎn)生明顯影響，基于此，進行施工時，一定要對處于先行洞一側(cè)的中隔墻進行臨時加固，并采取一定的支撐措施，如：規(guī)范中要求回填并臨時鋼支撐。也可按具體設(shè)計修改。確保后續(xù)洞開挖時中隔墻的整體穩(wěn)定。

實際施工祁門隧道時，從對圍巖巖性和穩(wěn)定角度，是先開挖覆蓋較厚的主洞。覆蓋厚的主洞圍巖相對好，可多經(jīng)受爆破擾動，圍巖覆蓋薄的主洞多次爆破擾動不利于圍巖穩(wěn)定，尤其是拱頂易引發(fā)超挖，出現(xiàn)坍塌，填充極其困難。因此，從減少對覆蓋厚的主洞在開挖、初支和襯砌過程中偏壓應(yīng)力的影響和安全穩(wěn)定性角度看，可先開挖覆蓋厚的主洞。

3 洞口施工

3.1 施工測量

（1）開挖洞口之前先要做好測量準備工作

①對洞口地表地質(zhì)情況進行復(fù)核；②在洞口位置進行刷坡線放樣

（2）觀測地表沉降，預(yù)埋基準點

首先需要對基準點進行預(yù)埋，選擇的預(yù)埋地點需要挨近截水溝，而且需要具備較好的斷面通視條件，方便進行測量操作。然后沿著地面在隧道軸線和兩側(cè)各布置4 個測點。

3.2 洞口工程介紹

（1）隧道進口端洞口工程施工順序

進行隧道進口端洞口工程施工時，先要對洞口地形和地質(zhì)情況進行考察，然后在此基礎(chǔ)上，對進口端洞門形式進行確定，明洞式是現(xiàn)在比較常用的一種洞門形式。為了確保進洞的安全性，通常會用30cm 長管棚對洞頂進行支護。

（2）隧道出口端洞口工程施工順序

出口端洞口地段通常都會存在嚴重偏壓，因此洞門通常會采用抗壓性能比較好的端墻式。先進行地基加固處理，洞門地基承載力設(shè)計要求大于380KPA，地基加固預(yù)注漿漿液采用雙液，外圍注漿管加密先注漿以形成帷幕。耳墻地基承載力設(shè)計要求大于300KPA，對明洞基礎(chǔ)和耳墻基礎(chǔ)進行開挖并換填，耳墻基礎(chǔ)施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，耳墻施工必須能夠滿足設(shè)計的承載力，完成施工后還需要將10%的水泥土回填到耳墻和地表之間的空隙，然后才能進行下一步施工。

（3）洞口開挖原則：盡量減少洞口刷坡，爭取早進洞，后期端墻式洞門與邊坡連接部分可再行處理，以嵌入穩(wěn)定邊坡為宜。實際施工時建議設(shè)計方做了優(yōu)化，進行部分取消以減少破壞和擾動，開挖后應(yīng)及時按設(shè)計做好邊仰坡防護；洞口淺埋，明洞應(yīng)及時施工，修建洞門墻和明洞回填也應(yīng)及時進行，以確保洞口山體穩(wěn)定。

（4）邀請第三方進行超前地質(zhì)預(yù)報，采用TSP203 和地質(zhì)雷達等設(shè)備進行該項工作。

3.3 洞口邊、仰坡施工要點

進行洞口邊、仰坡防護施工時，需要同時進行開挖和支護施工，而且每次的工作高度都要控制在2 米范圍內(nèi)。對于坡面需要進行修刷和平順，應(yīng)確保一次性噴砼能夠符合設(shè)計厚度要求。對坡面進行鋼筋網(wǎng)加固時，應(yīng)先將外露的錨桿段和鋼筋網(wǎng)進行焊接，然后才能進行下一步噴砼。對錨桿材質(zhì)、長度和間距都有著嚴格要求，對鋼筋網(wǎng)材質(zhì)和網(wǎng)格間距也有著特殊的設(shè)計要求。

3.4 出口端左側(cè)耳墻施工

先對左線明洞基礎(chǔ)進行開挖，并換填M7.5 漿砌片石作為明洞與耳墻的基礎(chǔ)以達到設(shè)計承載力，再對耳墻進行施工,由于耳墻澆筑受地形、施工環(huán)境等條件制約，耳墻澆筑現(xiàn)場采用分階段進行施工，立模板3 次成型，澆筑時考慮了二襯搭接時的鋼筋。待耳墻砼全部澆注完畢再進行回填，回填高度為設(shè)計洞頂回填線?；靥钐幚順短朘54+970～K54+995，K54+982～+995 采用碎石土回填，K54+970～+982 采用10%水泥土回填；回填前清除表面的植被、腐植土，并在山體表面開挖臺階，填料采用穩(wěn)定性好的碎石土，水泥摻量10%，施工時分層碾壓，壓實度應(yīng)達到97%，并采用保濕養(yǎng)生，不使水泥土表層干燥，水泥土的7 天浸水抗壓強度應(yīng)大于3.5MPa;待洞口回填壓實完成之后，再施作Φ22 砂漿錨桿，錨桿端部與襯砌外邊緣的距離至少為30cm，錨桿長度根據(jù)現(xiàn)場實際情況,在施工中應(yīng)根據(jù)錨桿打設(shè)的位置來選取錨桿的長度，間距150×150cm，按梅花型布置。

3.5 超前大管棚施工工藝

a、為了確保隧道施工的安全性，先要對邊坡進行防護。

b、將鋼拱架和套管進行焊接，并采用坐標法確定套管位置，同時還需要對鋼架焊接的外插角度進行嚴格控制。由于管棚長度過大，外插角度在施工當(dāng)中應(yīng)當(dāng)偏大，以防止?jié)摽足@鉆頭由于重心下垂，導(dǎo)致管棚安裝侵入開挖線內(nèi)。

c、搭設(shè)平臺時需要使用強度較高的鋼管，等到完成平臺搭設(shè)后，才可以進入潛孔鉆安裝工序。

d、進行鉆孔施工時，應(yīng)對鉆孔直徑進行嚴格控制，一般情況下，都會將鉆孔直徑控制在比管棚直徑大25mm 左右。同時還需要使用特定的潛孔鉆鉆頭。

e、進行管棚鋼管安裝施工

①采用長度為15 厘米的絲扣對鋼管接頭進行連接，同時還需要錯開各個鋼管接頭，編號為奇數(shù)的第一節(jié)鋼管不能和編號為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管長度一致，除了這兩節(jié)鋼管其他的鋼管可以保持相同長度。

②使用鉆機進行鋼管頂進，如果進行頂進施工時，發(fā)現(xiàn)存在塌孔問題，必須先對孔洞進行清孔才能插入鋼管。

f、進行注漿施工時，應(yīng)嚴格控制注漿擴散半徑，通常情況下，需要將注漿擴散半徑控制在0.5 米范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

本文簡單總結(jié)了淺埋偏壓隧道洞口施工技術(shù)方案，對施工中需要用到的測量技術(shù)、施工順序、防護措施、回填方式和施工工藝進行了詳細介紹。該隧道的順利完工，充分說明了淺埋偏壓隧道洞口施工技術(shù)方案的有效性和可行性，相同類型的隧道洞口施工都可以借鑒這次施工經(jīng)驗。