上寨隧道出口不良地质洞口段处理

2010-04-04肖松涛

科学之友 2010年7期

周康，肖松涛

（陕西省公路勘察设计院，陕西西安 7 10068）

随着高等级公路建设的发展，特别是近年来山区高速公路的修建，公路隧道得到了广泛的应用。但是在穿越山岭时，由于受路线走廊带的限制或者路线标高等的控制，隧道不可避免的要穿越不良地质体。同时由于施工管理的不规范，在施工时不可避免会出现一些问题。及时、合理处理这些问题对工程建设有着非常重要的意义。

1 地质地貌及工程简介

隧址位于贵州省黔东南州丹寨县鸡照村境内，隧道穿越区为构造隆升低山工程地质区，山体为南北走向，地势总体北低南高，隧道与山脊近于直交，沿隧道轴向山体浑圆，两侧低，中部高。出口段地形较陡，坡角约37°。隧道采用分离式，左线总长为2 760 m，右线总长为2 727 m，隧道左线最大埋深370.0 m，右线最大埋深约368.0 m。

2 洞口处地质地貌（洞口段地质进行了补勘）

隧道出口位于一崩坡积体，崩坡积体平面形态总体呈似舌型，轴向最长175 m，横向最宽100 m，地势总体东高西低，坡体后缘基岩出露。据钻探揭露，上部覆盖块石土最深处29.7 m，平均厚度约18 m。崩坡积体后壁似呈不规则的圈椅状，局部为折线形，基岩出露，呈高约5 m～20 m、坡度55°～70°的陡坎，出露的岩性为泥灰岩，呈青灰色，岩质较新鲜。前缘隧道右线洞口两侧均有基岩出露，中后部为崩坡积块石土。崩坡积体表层覆盖0.5m~1.2m的崩坡积含碎块石亚黏土，下部为含有亚黏土的碎石土及块石土，结构较疏松。从钻探资料表明，孔隙较发育，贯通性较好较，钻探过程中出现漏水现象。块石的母岩成份为泥灰岩及砂岩。

图1 坡积体全貌

3 原设计对该段的处理

原设计考虑到洞口段位于坡积体内，且碎石成分相对较大，在该段衬砌采用洞口加强段衬砌及30 mφ108×9大管棚的基础上，对该山体采用了地表注浆加固。注浆管采用φ50×4的钢管，管壁每15 cm交错布置直径为8 mm的孔，注浆浆液采用1∶1的水泥砂浆。注浆范围为：横向由隧道中心线向左、右侧各13 m；纵向由左、右洞明暗交接处起向洞身方向分别为44 m和40 m；竖向注浆深度由原地表至弱风化基岩至少3 m。

4 隧道施工情况

在洞口大管棚（30 m）及边、仰坡施工完成的情况下（此时原设计的地表注浆未实施），2008年7月20日，上半断面采用环形开挖留核心土法开始暗洞部分的施工。2008年8月17日，因截水沟、边仰坡地表开裂严重，洞内出现多道环向裂缝，停止洞内施工。2008年8月22日开始施做地表注浆。2008年9月7日恢复洞身开挖，截至2008年9月17日左洞累计进洞30m，右洞32.5m。此时隧道洞顶出现了多道纵、横向裂缝，同时洞内喷射混凝土也多处出现开裂。根据监控量测数据显示，左右洞地表下沉累计分别达58 mm、56 mm，洞内拱顶下沉最大值分别为34 mm、62 mm。通过量测单位对近期数据分析发现变形还在持续，且有加速的迹象。另外边坡咨询单位在洞顶布设的深孔位移监测桩数据显示洞口处仰坡出现明显的异常带，分析认为在距孔口深20.5 m处有形成华东面的趋势，据此边坡咨询单位发出了二级预警报告。针对该情况，2008年9月18日，业主约请设计单位、监理单位、咨询单位、监控量测单位等现场勘察。

5 问题分析及处理方案

对该隧道出现的地表裂缝、拱顶下沉及喷射混凝土开裂现象，分析认为主要是以下两方面的原因：（1）隧道所处山体围岩破碎，且原设计的地表注浆加固也未让实施，这样就未能有效发挥和利用围岩的自承能力，导致洞内开挖后围岩的塑性变形过大。（2）隧道开挖后应力的重分配和开挖爆破的影响。虽然边坡进行了防护处理，但由于坡体地下水状况变化较大，开挖必然会引起边坡应力调整，加上坡体岩体松散、施工爆破的影响等，从而导致山体的开裂和下沉。根据现场对问题成因的分析，首先要求施工单位立即停止掌子面开挖，并喷射10 cm厚的混凝土封闭掌子面。对 ZK173+618（明暗交接处）~ZK17+585、YK173+634（明暗交接处）~YK173+600采取以下措施：（1）洞内采取临时钢支撑，对以开挖上半断面采取临时仰拱封闭。（2）上半断面拱脚每侧增设2根4 m长的φ22的锁脚锚杆。（3）洞内采用6 m长的φ50×4的小导管进行径向注浆加固。（4）隧道下导坑落底后，在坡积体范围内加固隧道仰拱基础。（5）加密二衬混凝土钢筋间距，及时施作二衬。根据随后的施工情况，在临时支撑的保护下，施作了洞内径向小导管注浆后就已基本控制的围岩变形，从监控量测数据来看地表开裂和拱顶下沉都得到了有效的抑制。最终在实施完以上所定的措施后，隧道成功的穿越了该段不良地质段。