试析复杂地形地质条件下隧道进洞施工技术

◎ 中铁十九局集团第一工程有限公司 易春林 蒋 莉

复杂地形地质条件会造成部分的洞口呈现一种偏压现象。有的洞口属于高压集中区，受力状态差、岩石破碎松软。因此洞口在浅埋时，围岩会体现出很差的自稳性。围岩没有自稳性，就无法形成洞口。因此，在复杂地形地质条件下，洞口的岩体都需要加强加固。

在复杂地形地质条件下进洞，需要解决三个主要的问题，即坡脚坍塌、仰坡滑落、隧道顶板冒落。隧道洞口开挖以后，坡脚处于仰坡和隧道顶板的交叉处，该处一直处于一维受力的状态。不进行加固处理，很容易坍塌。坡脚坍塌，就会造成仰坡和顶板不稳定。进洞施工时，仰坡属于二维受力，很容易滑落。而隧道顶板属于悬臂梁结构，稳定性本来就很差，所以会发生冒落。需根据地形地质的具体情况，对三者综合加固处理。一处失稳，就会造成进洞施工困难甚至无法实施。而复杂地形地质的预加固方法主要有管棚法和锚喷法等。还需选择良好的开挖方式，一般采用短进尺、分部段、弱爆破的方式。施工要定期的测量，及时掌握支护加固和围岩的变化动态。

1 工程概况

某铁路隧道位于江西省境内，隧道全长14372m，进口里程为DK380+681；出口里程为DK392+665。隧道内设3座辅助坑道。该铁路隧道经过的地段多为山区，以构造腐蚀中山为主，地形险峻，山谷低深，植被繁密。自然坡度大约为30～60度，沟谷的类型多属切沟，表现为“V”字形。隧道内部有着比较多的断层，水流量比较大，而且地质复杂。

2 洞口的地形地质状况

该铁路隧道的出口属于帽檐式洞门，洞口里程是DK392+665，隧线分界里程为DK392+665，明暗的分界处里程为DK382+640。在衬砌时，选用C30型的钢筋混凝土。洞口在坡面之上而且比较陡峭，洞口出口部位连接着一条县道，明暗开挖处的中心离县道有12m，而隧道挖有8m的深度。隧道出口属于顶部动载隧道洞口，而且是偏压深埋。洞口60m段为V级的设计围岩，场地比较狭窄。

3 施工组织措施

在开始隧道进洞施工之前，先做好跨线公路的防护，完善好洞口的排水。仔细的布设监控量测点，并开始测量放线。该隧道的出口使用明挖法来开挖明洞，并预先分段、分层，用挖掘机开挖。拱的上部分，需要放坡开挖，拱的下部分，垂直边坡开挖。在必要环节需要用微振动爆破的方式来开挖，人工挖掘机刷仰坡。在施工完毕以后，根据设计需要开展防护措施。防护方法和措施有湿喷混凝土、钢横撑的防护、砂浆锚杆或者是挂钢筋网。在其之后，用长管棚的办法，偏压抑制、并做好套拱施工。规划好科学合理的隧道开挖办法。一旦开挖完隧底以后，便可以开始勘探隧道底部的地质情况。对勘探的结果进行分析，实施地基处理，再开始仰拱施工。分析监控量的测试结果，根据洞外混凝土的结构做好明洞的衬砌。衬砌的外缘选择复合防水板或者土工布材料。防水层铺至墙脚泄水孔处和墙顶开挖时，在外侧3cm的施工部位选择M10型号的水泥砂浆，防止在回填期间把防水层扎破。

4 隧道进洞施工技术方案

4.1 周边县道的防护

该隧道的洞顶和县道只差12m的距离。下穿县道要保证公路的安全和稳定。根据设计文件和钻孔勘探结果发现，该地区有着比较稳定的地质条件。为了保证安全性，在未开展施工前建设一个1m×1m的连续混凝土防撞墙。防撞墙的防护范围在离洞顶左右各22m。设四个减速带在县道路面上，彼此的为35m的间距。依据设计文件，处理边仰坡，并在县道边缘的土路上排打两排的小导管，做好注浆处理。喷锚的方法对土路肩进行封闭，避免遭受雨水侵蚀。检测洞口的左高边坡，一旦发生变形或者是位移的现象，就要及时的准备加固。

4.2 超前长大管棚的施工技术

对该铁路的地形进行分析，可发现其对隧道出口存在一定的限制，导致“零”挖洞的办法难以得到使用。通过测量断面之后发现，地形地质明暗的分界处里程DK382+644处，可进行混凝土导向墙的制作，此处便长管棚的起点。长管棚施工先做好导向墙，等到导向墙达到强度需求之后，利用预留下的孔口钻孔来钻孔和安装好长管棚。注浆完毕以后固结好钢管、孔壁内、围岩中间隙，对并围岩和管棚进行固定，使其足够紧密。以便对钢管的强度有所提高。结束开挖后，应采用拱形钢架进行支撑，使其以保持棚状，足够紧密。发挥出超前的支护作用。从而避免围岩发生坍塌和地表出现下沉。这样不但可以对施工安全有所保证，还可对隧道本身的稳定性有一定的保证。

4.3 拱套加固的施工技术

大管棚施工之后，以明暗分界的区域向里程5m内做拱套，拱套选择C30型号的混凝土，并且保持0.8m的厚度。拱套选择明洞衬砌的外缘尺寸作为内缘尺寸。拱套之内设置好钢架，钢架为拱套内外缘的中心。彼此相邻的钢架纵向连接螺纹钢间距为1m，成60度的钢架夹角，为钢架内翼缘处。套拱施工步骤是从拱部往边墙。边墙为侧边施工，等到开挖为左侧，墙拱套便可以支设仰拱部拱架，与两侧边墙相连，形成闭合环，从而增强拱架整体稳定。

4.4 洞口偏压抑制

测量实际断面发现，明暗的分界处里程DK382+644的前后5m存在着明显断面。长管棚右侧起到了支撑偏压和扩大拱脚的作用。长管棚的施工之后，棚架也将洞口偏压消除。为了保证支撑的安全性，在洞顶和坡面上设置好地面变形、沉降的观测点。如果问题产生，及时处理。

4.5 洞口段洞身掘进

该隧道为V级的围岩出口段，进行开挖时选用双侧壁导坑法。施工前要做好相应的准备，例如布置炮眼、爆破参数、施工进尺控制等。爆破时要保证弱爆破、强支护，而且要做到亲两侧和早封闭。根据规范进行操作，并监控分析洞身的结构，提供支护的参数。 等到隧道开挖进尺之后，要紧跟着实施仰拱和二衬施工，形成封闭受力环，并用二衬刚性结构消除围岩的余变，保证掘进洞口的成功。

4.6 监控测量

洞口的测点布置，需要满足相关的监控测量规程。该隧道功能布设19个监测点，并且根据实际情况在DK382+621断面设置9个监控点，彼此为5m的间距。并在左侧仰坡上设置3个变形观测点，彼此为8m的间距。另设6个沉降观测点。在长管棚施工时，边仰坡两天1次检测，公路监测点3天一次。施工时要实时和阶段分析监控量测的数据。实时分析是指及时分析每天的监控量数据，发现问题需要提交报告。同时若是以月、周等这样的阶段性时间进行分析，便可将其视为阶段分析。通过对变化的规律进行监控，可发现应对施工情况进行评价，并进行分析后写成报告，以便为后期的施工提供指导作用。

结束语：

复杂地形地质条件下隧道进洞施工，由于受到薄弱地质状况的影响，围岩容易遭受扰动，施工风险性大。通过地形地质的具体情况，采取管棚法、加固拱套以及锚喷法等施工技术，可以有效的控制好不稳定的围岩。通过进行监测测量的方式对施工进行指导，对设计和施工进行动态化的管理，并对复杂地形下隧道施工的数据进行提高，提供相关施工经验，以便在后期的隧道施工中有足够的实践经验和理论依据做支持。