浅谈隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工

张玉石

(贵州省公路工程集团有限公司)

浅谈隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工

张玉石

(贵州省公路工程集团有限公司)

探讨了一定条件下(洞口存在松散堆积体;洞口浅埋岩石风化十分严重;洞口承受偏压)小七孔隧道进口处的施工工艺，重点讨论了施工中的地表加固、小导管施工、洞口管棚、堆积体和严重风化岩段的开挖及支护等技术。

隧道施工;浅埋偏压;堆积体;施工技术

1 工程简介

小七孔隧道进口位于贵州省独山县境内，出口位于贵州省荔波县境内，属于分离式公路中长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK25+763～ZK27+475，全长1 712 m，最大埋深为158 m，右幅隧道起讫桩号为YK25+755～YK27+450，全长1 695 m，最大埋深149 m。进、出口段的覆盖层厚度多为2～8 m，覆盖材料可以是堆积土、碎石土、松散砂黏土和严重风化岩的地层等。洞身处于剥蚀低山区，地势高低起伏，植被发育。进口浅埋段的地质条件很差，呈Ⅴ级围岩。隧道进口处易现左侧偏压，出口处是右侧偏压的原因是隧道沿坡脚穿行的地段较长。进口洞口的最浅埋深是2 m，不易成拱;偏压导致隧道受力不均匀。因围岩松散、浅埋偏压、地层富水、基底软弱同时存在加大了施工难度。怎样安全穿过浅埋偏压段是此工程的难点。

2 施工措施

总施工预案是：超前支护，分部开挖，地表固结，增强施工支护，早封闭围岩，坚持监控量测。为了保证此段隧道的结构和施工安全，需对下面方案实施筛选。(1)在浅埋的偏压段进行开挖路堑施作明洞;(2)先设挡土墙用于地表回填，接着开挖;(3)在洞口设立长管棚。

方案一的缺点：需要进行额外的开挖面边仰坡的防护且隧道开挖和明洞段的施工造成排水不够畅通。方案二的不足：此地的浅埋偏压是个冲沟，回填对冲沟和地表排水的影响很大。综合分析几种方案的特征，联系现场的实际状，决定使用洞口长管棚，对洞身实施超前小导管支护，详细施工方案如下。

(1)地表注浆的固结 ：对YK27+450～YK27+430段的隧道地表堆积体实施注浆固结，注浆孔φ=108 mm，间距为1 m×1 m，布置成梅花形，注浆管为φ=89 mm钢花管，水泥：42.5级，水灰比例为0.5∶1 ～2∶1，注浆压力不小于2 MPa。

施工需注意：①控制钻孔的深度，位于洞身两侧的钻孔须嵌入岩层，拱顶部位须防止侵入开挖的轮廓线;②注浆顺序：先两侧后中间，开始注浆的水灰比略大，之后减小;③注浆时应该观察边、仰坡和洞顶的排水系统，尽可能的减少破坏，同时完成修补。

(2)洞口的清理：地表固结7 d以后，实施洞口段清洁，整平场地、边和仰坡支护，同时马上设立场地排水系统。

(3)长管棚的超前预支护 ：隧道洞口使用20 m管棚预注浆的超前支护以利于开挖。管棚设立套拱，套拱使用C25混凝土，其截面尺寸为0.6×2 m，为满足长管棚的施工精度，钢架边缘设φ=140的导向钢管，钢管和钢架焊接。管棚是φ=108钢管连接形成的，环向距离40 cm，外插角是10～30，钢花管须钻10～16 mm的注浆孔，孔与孔距离11 cm，布置也是梅花型，尾部的止浆段不钻孔，长度110 cm。管棚注浆的水灰比为1∶1，注浆压力是0.5～2 MPa。

(4)开挖和支护。对洞口在堆积体或严重风化岩出的使用三台阶七部法实施开挖。浅埋段不易成拱，易坍塌，遵循“短进尺，勤量测，早封闭，强支护，”的规则。a.上台阶：开挖前实施长为4 m的单层小导管的超前支护，环向距离30 cm，每环拱部有53根支护，外插角是8～12度。人工开挖时预留沉降量15 cm。每次进尺速度0.6～0.8 m/次，开挖后对导坑周围的主体结构进行初期支护及临时支护。b.中台阶：中台阶开挖时间与上台阶施工有关，分三次开挖，先开挖②，施作主体一侧的初期支护后接着开挖③，施作另一侧的初期支护，然后开挖④。c.下台阶：开挖下台阶，马上封闭初期支护。先机械开挖⑤，结合人工修整，接着接长钢架，垫入槽钢，设锚杆，钻设径向锚杆后复喷4 cm的混凝土，然后开挖⑥，开挖步骤与⑤一样，接着开挖下台阶的中心部分⑦。d.仰拱开挖和填充：开挖⑧即隧底余部。采用仰拱栈桥法灌筑边墙的基础和仰拱，对隧底进行混凝土填充。分析监控量测结果后，进行一次性灌注，适时施作二衬混凝土。

3 其他办法

(1)洞口处加固。洞口段施工时洞口出现滑塌变形的情况。洞口的导向墙外移超过15 cm，洞口的混凝土护拱出现多处下沉开裂;进口边仰坡屡次滑塌，威胁施工安全。施工中不仅使用地表锚杆注浆，为确保洞口的安全，还采用了调整钢花管设计的办法进行注浆，将线路右边靠洞门处坡进行钢板桩防护。

(2)衬砌背后的二次注浆。为改变围岩受力情况及隧道防水能力，在围岩衬砌段的背后注浆。

(3)超前地质估测。一般使用TSP201、水平钻孔及地质雷达弄清前方的地质状况，进行预防处理，防止因盲目施工导致隧道塌方，获得良好的的效果。

4 实施效果评估

通过以上工程严格实施处理办法，优化排水系统，增强超前预支护，尤其是三台阶七部的施工应用，提升围岩的承载力，推迟围岩的自稳效果，让隧道掘进顺利。此外，也提升了复合式衬砌的安全性和可靠性。然后进行对初期支护和洞顶地表的测定，每种结果都符合施工的相关规范。对该段采用以上提到的施工技术，实施动态管理，获得预期的效果，平均掘进速度为60 m/月，及时避免滑坍变形，此隧道施工会顺利穿过浅埋偏压段。

5 结束语

由于地质复杂，增强排水治水的基本工作以使施工顺利进行。水对是软岩、破碎围岩的隧道施工很不利。此隧道地处降雨较多地区，加上隧道口有松散堆积体，充分补给地下水，加大了施工难度。在施工时，此工程需促进地表水的引排，提高边坡和工作面土体稳定性，做到工作面的无水作业施工，确保洞内掘进顺利及初期支护的质量，获得预期的工程目标。

［1］关宝树.隧道施工要点集［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445.7

C

1008-3383(2012)06-0105-01

2012-04-16

张玉石(1974-)，男，贵州德江人，工程师，主要从事道路桥梁与渡河工程。