崩塌工況下隧道淺埋偏壓洞口段明洞暗做施工技術(shù)研究

摘要 隧道洞口工程施工，極易擾動崩塌體，一旦發(fā)生坍塌事故，將會對施工安全和施工進度造成嚴重影響?；诖?，文章針對崩塌工況下隧道淺埋偏壓洞口段明洞暗做施工技術(shù)進行研究，結(jié)合實例項目從施工工藝原理、工藝流程及操作要點進行分析，并提出相關(guān)質(zhì)量控制要點及安全環(huán)保措施，為我國隧道工程施工安全提供借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道工程;洞口;偏壓;明洞暗做;施工技術(shù)

中圖分類號 U231.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0141-03

收稿日期：2022-03-17

作者簡介：鄭彬（1986—），男，本科，高級工程師，研究方向：公路、橋梁、隧道的施工、養(yǎng)護技術(shù)管理。

0 引言

隧道施工一直是交通建設(shè)項目工程重難點。隧道洞口多從山體側(cè)面開挖，由于山體構(gòu)造的澆筑密實性;擋墻施工現(xiàn)特殊性，山體側(cè)面普遍存在不同程度的淺埋偏壓現(xiàn)象，一旦處理不善，受施工擾動影響，極易造成坍塌事故[1]。針對此情況，某山嶺隧道工程，壓洞口段采用了反壓回填、明洞暗做的施工技術(shù)，取得了良好的工程效果。

1 工程概況

某隧道工程，需在山體側(cè)面開挖隧道進洞口，發(fā)育一處崩塌體，揭露為花崗巖，在地表形成巖堆層厚多在5 m左右，局部可達10 m。若采用傳統(tǒng)邊坡加固后，直接開挖洞口工藝施工，風化巖基巖挖除后，將呈臨空狀態(tài)。該地氣候溫潤，夏季多雨，一旦雨季雨水匯入風化巖內(nèi)，極易造成嚴重的滑塌災害，嚴重影響施工和后期運營安全[2]。經(jīng)項目參與各方多方研究，擬定采用反壓回填工藝，穩(wěn)定邊坡，采用明洞暗做方案，替換原設(shè)計明洞施工方案，降低施工對崩塌體的擾動。

2 隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做工藝原理

隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做工藝原理如下：

2.1 反壓回填

使用錨桿對進洞口偏壓邊坡進行噴錨處理，錨桿呈梅花形布置;另一側(cè)澆筑大體積混凝土擋墻，對偏壓邊坡形成阻擋支撐作用，邊坡與擋墻間的回填土，用導管注漿處理，注漿硬化后與土體結(jié)合形成深層固結(jié)層，改善邊坡周圍土層受力性能，形成對偏壓邊坡的有效支撐，避免邊坡滑塌災害。

2.2 明洞暗做

對回填土注漿后，采用回填土下進洞方案，替換原明洞施工方案，使原淺埋偏壓構(gòu)造變成深埋構(gòu)造，降低進洞施工對崩塌體的擾動，有效防治隧道施工和工后運營期發(fā)生崩塌災害，保證隧道洞口施工和隧道運行安全。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程（見圖1）

3.2 施工準備

清理邊仰坡作業(yè)基面，挖除坡面上植被、浮土、危石，避免受施工擾動或環(huán)境水侵蝕，造成滑坡、滾石災害，影響施工安全;施作施工排水設(shè)施，減少環(huán)境水、施工用水沖刷地表;施工期間做好邊坡沉降監(jiān)測，保證施工安全[3]。

材料與設(shè)備數(shù)量計劃見表1及表2。

3.3 邊仰坡噴錨注漿處理

仰坡采用砂漿錨桿錨固，按設(shè)計圖紙和施工方案，采用人工手持風鑿機在坡面上鉆設(shè)1.5 m×1.5 m梅花形錨孔，操作要點如下：

（1）采用普通硅酸鹽水泥砂漿，砂料粒徑≤3 mm;砂漿配比根據(jù)實驗室數(shù)據(jù)與試驗施工數(shù)據(jù)綜合確定，確保砂漿稠度、和易性符合注漿施工要求;砂漿應隨拌隨用，嚴禁長時間放置。

（2）鉆設(shè)的錨孔孔徑，比錨桿直徑大15 mm，實際鉆孔深度與設(shè)計值偏差≤50 mm。

（3）注漿從孔底開始，根據(jù)注漿深度，緩慢上提導管，直至鉆孔注滿流出，保證注漿均勻、飽滿填充錨孔;施工時應注意，注漿壓力≤0.4 MPa，注漿管口應保持在砂漿液面以下，保證注漿施工質(zhì)量。

3.4 修筑自然坡坡腳擋土墻

根據(jù)坡角處地質(zhì)構(gòu)造特點，合理采用小型挖機配合人工的方式，清理坡腳浮土、修整坡角曲線，以避免施工過渡擾動坡面造成垮塌事故，再開挖擋墻基礎(chǔ)，基礎(chǔ)強度達到設(shè)計之后，方可澆筑混凝土擋墻[4]。

3.5 修筑偏壓擋墻

擋墻澆筑施工完畢后，在擋墻與偏壓邊坡之間填筑土方，并注漿加強，形成深層固結(jié)層，可有效支撐整個偏壓邊坡段，減少施工和后期隧道運營階段的邊坡滑塌風險。

（1）擋墻基底開挖：為避免施工過度擾動邊坡，采用挖掘機配合人力開挖，為避免邊坡失穩(wěn)，采用分段開挖方式作業(yè)，作業(yè)段開挖完畢后，即施作混凝土擋墻，再進行下一段基底開挖。

（2）地基處理：為保證基底承載力，避免工后不均勻沉降造成擋墻開裂，遇淤泥或軟弱土層時，需換填砂石土或灰土等。

（3）基礎(chǔ)與墻身模板：基礎(chǔ)與高度在4 m以下的墻身，采用鋼模拼裝;墻身超過4 m部分，采用二次立模法安裝墻身模板。

（4）基礎(chǔ)混凝土施工：基底采用分段開挖施工，整段采取一次澆筑施工，保證基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)整體性。

（5）擋墻墻身混凝土施工：為保證墻身混凝土與基礎(chǔ)混凝土頂面結(jié)合強度，施工前，需先對基礎(chǔ)頂面作鑿毛處理，再架設(shè)墻身模板;墻身采用分段、分層施工，整段一次性澆筑完畢，單層澆筑厚度控制在30 cm左右，采用分層澆筑、分層插入振搗施工，保證墻身澆筑密實性。擋墻施工現(xiàn)場見圖2。

3.6 碎石土回填

擋墻養(yǎng)護至設(shè)計強度后，擋墻與偏壓邊坡間，采用碎石土回填至超過洞頂5 m處，采取分層回填、分層碾壓的施工方案，單次回填層厚控制在50 cm左右，保證回填土密實性?；靥钍┕がF(xiàn)場見圖3。

3.7 小導管安裝及注漿

對整個偏壓淺埋段隧道中心線兩側(cè)各20 m反壓回填部分，采用φ50 mm導管進行注入1∶1水泥漿加固，注漿壓力0.5～2.0 MPa，注漿孔采用梅花形布置，保證注漿與周圍土體結(jié)合均勻性，形成深層固結(jié)層結(jié)構(gòu)[5]。

3.8 洞口施工

洞口采用長管棚支護，待管棚安裝完畢，并施作注漿加固后，采用預留核心土法工藝進行洞口開挖，施工時應嚴格控制每循環(huán)進尺長度，單次進尺長度在1.2 m以內(nèi)，保證洞口壁穩(wěn)定性;循環(huán)工序施工完成，通過監(jiān)理驗收后，方可施作循環(huán)支護。

4 施工質(zhì)量控制要點

（1）在檢測施工材料的質(zhì)量時，應當嚴格按照各項指標，對原材料質(zhì)量及規(guī)格進行全面檢測，盡可能選擇有質(zhì)量保障，生產(chǎn)規(guī)模較大的實力材料生產(chǎn)廠商，并建立長期合作關(guān)系。在材料進場之前，要查驗出廠合格證，將材料規(guī)格與設(shè)計要求做好比對，待最后抽樣檢查結(jié)束后，不合格的材料進行及時處理，禁止直接用于施工。

（2）鉆孔施工應保證技術(shù)人員全程在場指導，監(jiān)理人員旁站監(jiān)督，確保鉆孔按照設(shè)計圖紙，從高到低依次進行。

（3）嚴格做好回填土注漿施工質(zhì)量控制，保證注漿量符合設(shè)計要求;若注漿量超限，注漿壓力未達到設(shè)計和施工要求，應根據(jù)現(xiàn)場情況合理調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，保證注漿施工質(zhì)量。

（4）建立健全質(zhì)量控制體系。設(shè)置項目經(jīng)理為質(zhì)量控制小組的主要負責人，組建包括總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場施工員、施工班組負責人等人員的專業(yè)技術(shù)團隊，合理分工強化職責，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，進一步提高技術(shù)交底工作的效率。

（5）培養(yǎng)專業(yè)質(zhì)監(jiān)人員的責任心。質(zhì)監(jiān)人員作為施工現(xiàn)場的監(jiān)測員，應當具備充分的責任意識，按照規(guī)范要求進行質(zhì)量巡檢。對于重要的施工工序，需要盡好全程旁站的職責，用自身的專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)指導工作，保障施工質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況，應及時上報，在規(guī)定期限內(nèi)做好整改[6]。

5 安全、環(huán)保措施

（1）結(jié)合隧道工程施工特點，制定施工場地安全管理制度，成立以項目經(jīng)理為組長的安全管理小組，監(jiān)督各項安全管理制度落實，實現(xiàn)精細化的安全管理，嚴懲違規(guī)作業(yè)行為，切實保證施工安全。

（2）施工前，嚴格按照規(guī)范流程進行技術(shù)和安全交底，施工現(xiàn)場設(shè)立專職安全人員，全程進行安全施工監(jiān)督，嚴格落實班前安全教育制度。

（3）施工區(qū)域，設(shè)置醒目的警示標志，加強出入管理，嚴禁無關(guān)人員進入場地，嚴禁作業(yè)人員在安全設(shè)備佩戴不合格的情況下進入場地;加強圍巖動態(tài)監(jiān)測，保證圍巖狀態(tài)監(jiān)測的準確性;拆卸鉆桿時，由專人現(xiàn)場進行統(tǒng)一指揮，保障施工安全。

（4）成立以項目經(jīng)理為主要負責人的環(huán)保管理機構(gòu)，認真學習國家、地方環(huán)保法規(guī)，并貫徹落實;積極與有關(guān)部門協(xié)同，進行施工場地和周圍環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測，督促項目全員自覺遵守環(huán)保法規(guī)。

（5）設(shè)立專用排漿溝、集漿坑，對施工過程中產(chǎn)生的廢漿、污水進行集中收集和無害化處理，防止隨意排放廢漿、污水。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

若采用傳統(tǒng)工藝，將偏壓擋墻布設(shè)在隧道外側(cè)頂，在項目交付運營后，受偏壓、位移等多種因素影響，造成墻體開裂，影響隧道洞口運營安全。

使用該工程采用的技術(shù)工藝施工，擋墻距離隧道較遠，且偏壓邊坡與擋墻之間，回填了沙石土并進行注漿加固，可形成對偏壓邊坡的有效支撐，改善擋墻受力條件，有效保證隧道洞口運營安全，降低隧道洞口、明洞開裂、冒頂風險，且無須反復維修擋墻，可降低約60%的后期維護成本。

6.2 社會效益

該工程采用的明洞暗做施工技術(shù)，可有效提升隧道施工和后期運營階段的安全性能，降低施工和后期運營階段的安全風險，且該技術(shù)無須采用大型施工設(shè)備，技術(shù)工藝相對簡單，可有效降低施工成本，同時，該技術(shù)對同類工程具有廣泛的適用性，可有效保證同類隧道工程施工和運營安全，社會效益顯著。

7 結(jié)論

綜合上述，該工程在崩塌工況下，針對隧道淺埋偏壓洞口段施工，采用的明洞暗做施工工藝，在施工階段可有效降低崩塌體崩塌事故，保證施工安全;在運營階段，回填土可有效支撐偏壓邊坡，分散擋墻受力，避免擋墻受邊坡偏壓、位移等因素影響，造成開裂等問題，可提升隧道洞門安全性能，保障隧道運營安全，降低后期維護成本，延長隧道洞門使用年限。同時對該工程驗證，該技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益顯著，工藝簡單，適用性強，可在同類項目中推廣應用。

參考文獻

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