浅埋偏压隧道洞口施工技术方案初探

陈宏彬　曾永军

摘要：本文以广梧高速公路上某隧道为工程背景，对其洞口施工技术方案进行了初步探索，为同类浅埋偏压隧道的洞口施工提供技术参考。

关键字：技术方案；施工测量；施工方法；控制要点；施工工艺

广梧高速公路是国家重点公路规划第十五横向路线进口至云南昆明的一段，该段地形陡峻，以山地丘陵为主，属山岭重丘区。为了在该山地丘陵区修筑高速公路，桥隧工程在项目建设中占有相当大的比重。隧道工程的建设，既可避免山体的大刷大挖、解决弃土难的现状，又有利于当地的环境保护。为了保证隧道安全进洞，隧道洞口施工技术方案的正确制定，具有重要的现实意义和经济价值。

1 工程背景简介及基本资料

某浅埋偏压隧道穿过山地丘陵，半路半隧，长104米，隧道埋深最大约20米，为单洞两车道，设计行车速度80km/h，位于直线上，地震动峰值加速度系数为0.1g。隧道净宽10.25m，建筑限界高5m，内轮廓净高6.97m，内轮廓净宽10.86m。地处山地丘陵，山体走向总体呈近东西向，地面标高230.3～268.9m，丘陵脊线明显，山体地形陡峻，南西高，北东低，进口端坡度32°～37°，坡向近东；出口端坡度30°～35°，坡向近北东。隧道施工区无断层出露，隧道区岩体片理化发育，片理产状270-300°∠75-82°。隧道围岩地下水与上覆盖层分布和厚度及构造裂隙发育有关，山体范围内地下水的主要类型有坡残积层中的第四系松散层孔隙水和岩石裂隙中的基岩裂隙水。

2 浅埋偏压隧道洞口施工技术方案

2.1 施工测量

2.1.1 洞口开挖工程开工之前，测量方面做好如下准备工作：①洞口地表复核；②洞口刷坡线放样。

2.1.2 地表沉降观测预埋

在靠近截水沟顶选择一个断面通视条件较好、测量方便处预埋牢固的基准点。测点沿地面布置在隧道轴线及其两侧各4个点。测量放线定位，用水准仪量测，隧道开挖开始量测，隧道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。

2.2 洞口工程

2.2.1 进口端洞口

隧道进口端洞口工程施工顺序为：洞顶水沟、截水沟→洞口边、仰坡开挖→洞门挡墙→长管棚。

根据洞口的地形及地质条件，进口端洞门采用端墙式。由于洞顶覆盖较薄，采用30m长管棚超前支护，保证安全进洞。设长管棚的地段加设钢插管。洞口位置边坡外露面均应进行绿化。

2.2.2 隧道出口端洞口工程施工顺序

大边墙→回填水泥混合土→洞口边坡开挖→洞门挡墙→长管棚→反压护拱。

出口端洞口地段严重偏压，避免大刷大挖，体现零开挖理论。采用“明洞暗进”工法，不刷仰坡。出口端洞门采用端墙式。先施工大边墙，在大边墙与地表间隙全部回填水泥混合土，再进行反压护拱施工，洞口35米长管棚超前支护。

2.3洞口开挖

2.3.1 施工方法

洞口工程施工时，先做好洞顶截水沟的开挖及10#浆砌片石工作。施工方法以挖掘机开挖为主，人工配合刷坡，装载机配合挖掘机进行装碴作业，自卸汽车运输弃碴。开挖时自上而下开挖至仰坡坡底标高，在仰坡坡底标高（即变坡点）以下部分，按照长管棚套拱厚度弧线中间预留核心土开挖，预留核心土作为下工序套拱及长管棚施工平台。结合隧道洞口地形、地貌、工程地质和水文地质条件，并考虑到施工开挖边坡的稳定性，本着“早进晚出”、“少开挖”的原则，洞口工程采用明挖法施工，挖掘机按放样的设计坡率刷坡线开挖，用预先加工好的坡度架控制刷坡坡度，人工修整，每次开挖高度为2米，测量复核坡度无误后，及时进行锚杆、挂网及喷射混凝土临时支护施工，并加强对山坡稳定情况的监测、检查，以保证边坡稳定。

2.3.2 施工控制要点

2.3.2.1 在洞顶截水沟挖通及砌体完成后，根据仰坡开挖总高度及挖掘机有效工作高度

确定开挖台阶数量，台阶高2米，准确按边桩开挖，以真正实现从上而下开挖。

2.3.2.2 准确掌握设计坡率和变坡点。

2.3.2.3 对有防护要求的坡面，应结合开挖，边开挖边进行坡面防护。

2.3.2.4 不破坏周边植被。

2.4洞口边、仰坡防护

2.4.1 施工方法

边、仰坡开挖修整后，即时分层进行边、仰坡临时防护。明暗交界处成洞面临时防护采用喷锚、挂网联合支护，仰坡采用喷锚支护，边坡应进行植草绿化，以稳固洞口边坡，防止因雨水直接冲刷而造成边、仰坡坍塌或滑坡。

2.4.2 施工控制要点

边开挖，边支护，每次工作高度2m左右，避免搭架作业。坡面修刷平顺，一次喷砼到设计厚度。设计有锚杆、钢筋网加固的坡面部分，应先作锚杆，将钢筋网焊接于锚杆外露段，然后再喷砼。锚杆规格、间距、数量、设置位置、角度满足设计要求。采用水泥砂浆作锚固材料，砂子过筛，粒径小于3mm，严格控制配合比，保证砂浆标号不低于30号，注浆饱满。

2.5 大边墙施工

2.5.1 施工方法

先施工大边墙，在大边墙与地表间隙全部回填水泥混合土，回填高度为设计洞顶回填线。开挖时，临时边坡应施作锚喷临时支护，待大边墙施作完成后，其内侧仰拱悬空部分空隙用C20混凝土回填，外侧回填土石。大边墙由里向外回填混合土，在洞门位置的正面采用麻袋围堰，待水泥混合土达到强度后拆除麻袋围堰，在掌子面进行锚喷防护。

2.5.2 施工控制要点

大边墙基础下的地质条件应为弱风化岩石，地质承载力应达到600Kpa。大边墙与地表间隙回填水泥混合土前，应清除地表植被。水泥混合土配比采用碎石土中加425水泥8%，掺水量以不泌水为度，水泥混合土28天抗压强度达到2.0Mpa。水泥混合土要求搅拌均匀,分层压实,每层厚度不大于30cm。加强大边墙的位移量测。

2.6 反压护拱施工

2.6.1 施工方法

反压护拱施工，施作混凝土加固，护拱随地面自然坡度起伏平均厚度保持0.4m，地面锚杆在大管棚施工后施作。反压护拱施工顺序为：清除地表植被，精确测量横断面，垂直地面打入锚杆，绑扎钢筋网，浇筑混凝土护拱。

2.6.2 施工控制要点

清除地表植被。精确测量隧道横断面地面线，纵向间距为2米。垂直地面打入砂浆锚杆，锚杆深度为3.8m。距地面10cm绑扎钢筋网并与锚杆焊接，位置错过较远处可加短钢筋焊接。距地面0.35m铺第二层钢筋网。

2.7 长管棚施工

洞口土石方开挖进行完毕，成洞面及核心土形成后，安排施作长管棚。施工平台结构使用贝雷架及钢管支架搭设，其上覆盖夹板，形成稳定的作业平台。为使钻孔定位准确，设置三榀格栅钢架，以固定管棚导向管。长管棚使用地质钻机成孔，成孔前将孔位编号，施工次序为先钻单号孔再钻双号孔，防止串孔、漏风。每条管棚成孔后利用钻机将钢花管旋转插入孔中，做好孔口封闭，及时进行注浆施工。为了达到注浆饱满的目的，钢管注浆前应装PVC排气管，注浆材料为水泥液，使用液压注浆泵压浆，满足设计注浆量或达到最高设计压力并稳压时终孔。

2.7.1 施工工艺

a、先做好施工地段的边坡防护工作，以利安全施工。

b、采用在C20混凝土套拱内埋设3榀钢格栅拱架及孔口管，钢格栅拱架与孔口管焊接成整体。孔口管位置应用经纬仪以坐标法标定，与格栅焊接时必须严格控制其角度、方向。

c、搭设平台或开挖洞口土方预留平台、安装钻孔机。

① 钻机平台尽量一次搭好，钻间隔孔，安装钢花管并注浆，然后再钻孔补足并安装钢管和注浆。

② 安装钻机：钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。

③ 钻机定位：钻孔方位与线路中线平行，且钻孔深度钻杆轴线与管棚轴线要有一定数值的仰角，以抵消钻深后钻杆自重增加所产生的下垂。

d、钻孔

①为便于插管，钻孔直径应比管棚设计直径大20～30mm。

②钻孔测斜可用测斜仪，也可在钻进中根据某些参数和钻孔反馈信息判断钻孔是否偏斜。

e、安装管棚钢管

①钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m长钢管，编号为偶数的第一节采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管。

②钢管顶进用钻机顶进，如遇故障，须清孔然后再将钢管插入。

f、注浆

隧道长管棚注浆按固结管棚有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m。

①灌注浆液：水泥浆液。

②注浆参数：水泥浆水灰比1：1，注浆压力：初压0.5～1.0Mpa，终压1.5～2.0Mpa。

③注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。

④完成注浆后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

2.7.2 施工注意事项

a、管棚钻孔时，应在开孔后2m处，孔深1/2处，终孔处，量测斜度，发现误差超限随即进行纠编，至终孔仍超限者，应封孔重钻。

b、如注浆量超限而注浆压力仍未到1.2～2.0Mpa，应调整浆液配合比，直至符合注浆质量标准。

c、将管棚钻孔作为地质预报的手段，为安全施工提供依据。

d、在钻孔作业中，要掌握好开孔与正常钻进的压力和速度，防止断杆事故。

e、钻孔中发生卡钻、掉钻、孔斜、坍塌等故障，要积极采取对策，尽快组织处理、抢修、防止废孔与损伤钻机及造成人身伤亡事故。

3 结论

本文对浅埋偏压隧道洞口的施工技术方案的进行初步探索，分别阐述了施工测量、洞口工程、洞口开挖、洞口边仰坡防护、大边墙施工、反压护拱施工、长管棚施工等分项工程的施工方法、控制要点或施工工艺、注意事项。该隧道现已安全开挖进洞，经过实践证明，该施工技术方案切实可行，同时为此类隧道的洞口施工提供一定的技术参考。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准. 公路隧道施工技术规范(JTJ042-94).北京:人民交通出版社，1995. [2]广东省公路勘察规划设计院. 两阶段施工图完善设计.广州：设计图纸.2007.10.

[3]刘志刚，赵勇编著. 隧道隧洞施工地质技术.北京：中国铁道出版社，2001.12.

作者简介：陈宏彬（1975-），男，工程师，广东省长大公路工程有限公司第三分公司。

曾永军，（1975-），男，工程师，广东省长大公路工程有限公司第三分公司。