浅谈偏压隧道的出洞

秦柳江,赵 琳

(中铁十一局集团第五工程有限公司)

1 工程概况

湖北沪蓉西高速公路是我国重点公路网主骨架“五纵七横”的重要部分。夹活岩隧道为该国道主干线上的第二特长隧道,工程起始于湖北省长阳县高家堰镇魏家洲村,止于湖北省长阳县贺家坪镇白凡池村。左线长 5 107m,右线长 5 228m。最大埋深 770余 m,纵断面为 1.98%的单向坡,平曲线最小半径 920m;隧道结构型式为穿越山体双向四车道行驶高速公路隧道。

2 洞口情况

隧道地处构造溶蚀 ～侵蚀中低山地区,岩溶地貌发育,地形复杂,山岭险峻,隧道进口位于沿溪河左岸,地面标高在250～1 296m之间,岩体为∈2qn3白云岩,围岩稳定性差,岩质软弱,洞口岩体风化严重,较为破碎。隧道端头均为深切峡谷,最大相对切割深度为 1 046m。隧道右洞口里程为K46+518,出口仅 6m就接魏家特大桥,洞口坡面到沟底最大高差 200余 m。坡面陡峭,地形坡度为 30°～60°。洞口右侧为一冲沟,洞口严重偏压。

3 施工原理

因隧道洞口围岩较为破碎,为保证顺利出洞,采取里内外结合法:在洞内靠近岩体侧,采用小导坑平坑形式出洞反挑洞内的施工方法,同时洞外对 K 46+542～+K 46+518段进行仰坡小导管注浆,稳定周围围岩,洞外偏压段修筑承压挡墙,加固隧道支撑,缓解隧道洞身所受侧压力。小导坑超前贯通后,从小导坑调运机械设备至洞口,再从隧道出洞口反向施工洞口边仰坡开挖及防护。再进行平导坑开挖地段的扩挖和初期支护、隧道结构衬砌、最后施工洞门。

4 施工控制要点

4.1 边仰坡施工

小导坑出洞前,应先进行仰坡清理,先清除上部危岩,然后用全站仪测出仰坡起始位置,做好边仰坡截水沟,截水沟中心线距边仰坡开挖边缘不小于 5m,以防雨水冲刷洞口,减少雨水渗透,减缓围岩风化。

4.2 挡墙施工

挡墙基础地面设置 L=3.5 m的 Φ22砂浆锚杆,间距1×1m,露出基础底面 0.5 m,起到连接作用。挡墙施工至隧道仰拱底标高则暂停施工,以免隧道扩挖时的仰拱及洞身开挖对挡墙质量产生影响,待小导坑扩挖立好工字钢后,及时浇筑墙身至洞顶,挡墙顶设置 5∶1向下的坡度,与原山体协调;在山体上也进行 L=3.5m的Φ22砂浆锚杆连接,间距 1×1m,锚杆进入挡墙 0.5m,连接原有山体,此时山体与墙身及工字钢连接紧密,形成整体,山体的侧压力主要由挡墙传至基础。

4.3 小导坑出洞

小导坑采用 4×5m的净空,保证施工机械能通过,在相对原隧道断面不超挖的情况下,紧靠山体进行开挖。坚持“短进尺,弱爆破,快封闭,勤测量”的措施,每次掘进不大于2m,当断面埋深小于 2m,则应进行钢支撑加强支护;保证安全的情况下,快速贯通隧道,以达到洞外施工条件。出洞后,检查边坡,对边坡人工不能处理的危石、大的孤石用机械进行清理或者加固处理,为小导坑扩挖施工做准备。

4.4 小导坑扩挖

坚持“管超前、严注浆、短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤测量”的原则,开挖前,进行超前小导管辅助,注浆一定要保证质量;每次掘进以一榀工字钢架的间距为宜开挖后立即进行初期支护,特别是工字钢的安装,保证及时、牢靠。

4.5 地表监测

布点进行地表下沉量测、拱顶下沉、周边收敛量测是十分的必要。从小导坑开挖工作面前方,距离为隧道埋深与开挖高度之和处布置测点并开始测量,直到衬砌结构封闭,下沉基本停止时为止。量测数据均在规范允许范围内。须注意以下几点:

(1)地表下沉量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测布置在同一个横断面内。

(2)应绘制纵向下沉—时间曲线、横向下沉—时间曲线,及时进行数据分析,一旦发现初支变形或地表下沉值过大,应立即停止施工,撤离现场作业人员,待变形稳定或在采取了有效的安全措施后,再进行施工作业。

4.6 二次衬砌及回填

当量测数据基本稳定时,即可进行二衬施工。下一步即为挡墙顶的回填,回填种植土,种植绿色植物,使洞顶和原山体地貌协调的结合。

5 结 语

对偏压隧道洞口的开挖,改变了地表形态,形成半路堑洞口边坡、仰坡。可能引起边、仰坡的坍塌或加剧偏压、诱发滑坡等地质病害。处理这些病害困难、费用高,投入运营后,也极易受自然灾害的威胁。而采用小导坑出洞,再用明洞暗进法进洞,可较完整的保留地表植被,有效的保护洞口的自然环境及确保安全。也可使高速公路与自然环境和谐相处,构建生态隧道。

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