浅埋堆积体围岩中隧道洞口段成洞技术

范跃涛

（石家庄市公路桥梁建设集团 石家庄 050000）

瓦房沟隧道分左右2座隧道，总长384m。其中瓦房沟右线隧道：YK159＋925～YK160＋185，长260m。隧道施工遵循“早进洞，晚出洞”的原则［1］，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡稳定。瓦房沟右线隧道出口段明洞长18m，开挖段落为K160＋185～K160＋165，最大开挖高度13m，山体坡度较大，隧址区构造行迹表现为岩体节理，产状与坡向相差不大，为顺层坡，受裂隙切割，岩体较破碎，稳定性差；地表水不甚发育，出口处于坡集碎石土中，如按设计图纸从K160＋167进洞，开挖量大，而且仰坡、边坡的稳定性不能保证。为保证质量和安全，拟从K160＋173提前进洞，减少明洞开挖，但必须提高洞口浅埋段围岩强度和自稳能力，改善围岩性质，保证施工进度和安全。

1 工程地质情况

瓦房沟隧道右线主要为IV，V级围岩，其中V级围岩有104m，IV级围岩132m，右线出口处于第四系坡积碎石土中，土体较松散，易坍塌，不宜大开挖，岩层为强风化砂质千枚岩，原岩结构大部分破坏，片理、节理较发育，主要薄弱结构面为节理，呈块石状镶嵌结构，弱风化砂质千枚岩节理裂隙较发育，呈块石状镶嵌结构，微风化千枚岩岩石较完整，偶有节理发育、褶皱发育，呈块石状镶嵌结构具块状结构。地表水不甚发育，地下水埋藏较深。隧道出口处的表层岩体风化严重，加之受裂隙的切割，岩体较为破碎，易形成不稳定块体，从而在雨天易发生崩落石块现象。

2 方案制定与实施

瓦房沟右线隧道出口洞门位置为坡积层，地表坡面线与隧道行驶方向成60°～65°，结构松散，属山体围岩滑塌及多年山体塌落物堆积而成，对洞口施工带来很大的安全、质量隐患，为确保提前安全进洞，提高洞口浅埋段围岩以及边仰坡的自稳能力，在YK160＋185～YK160＋145范围内进行地表注浆，边仰坡进行锚喷网联合支护，同时结合超前大管棚进洞技术，展开进洞施工。

2.1 地表注浆处理

为提高瓦房沟隧道右线出口处坡积碎石土的整体性和自稳能力，减少对洞口上方土体的扰动，根据本隧道的特点，采用地表预注浆并结合洞内补强注浆的预加固方案，洞内开挖与地表注浆平行作业，注浆由进口方向向出口分段进行，每段先注周边孔，再在中间孔间隔注浆，达到加固目的。

2.1.1 注浆范围

瓦房沟隧道右线洞口为松散坡集碎石土，为提高围岩强度，在洞顶横向为路线中心两侧各15 m，纵向加固范围为K160＋145～K160＋173，注浆孔按梅花状布置，间距为2m外排注浆孔适当加密，见图1。

图1 右线洞口地表注浆加固处理图（单位：cm）

2.1.2 注浆技术参数［2］

（1）注浆压力。采用高压注浆，注浆压力为0.5～1MPa，终压为2.0～2.5MPa。

（2）注浆孔间距。浆液扩散半径为0.5m，注浆孔间距为2m，呈梅花形布置。

（3）注浆导管采用直径×壁厚为50mm×5 mm热轧无缝钢管，每节长为6m，钢管接头用长15cm丝扣连接，钢管前端做成锥状，管壁钻设直径为1cm溢浆孔，沿管长方向间距30cm，尾端1m不设，每孔的长度根据实测孔位标高到设计孔底标高而定。钻孔布置在隧道的上方，拱基线以上钻孔孔底在开挖轮廓线以上50cm，边上钻孔孔底距底板100cm。

（4）浆液材料。根据隧道浅埋段工程地质和水文地质情况，由于该段地下水不发育，注浆目的主要为加固岩层，因此采用1∶1的水泥浆液。为了提高浆液的前期强度，加适量水玻璃，掺量为水泥的3%。

2.1.3 施工顺序

（1）根据测量放样，确定预注浆的地表区域，并对场地进行平整。

（2）按设计对孔位进行放样。

（3）安装钻机，并平行进行注浆泵、搅拌机、液浆配制和各种管路和仪表的安装和调试。

（4）采用KHYD110钻机进行钻孔，当钻孔深度达到设计设置后，停止钻孔，用清水进行清孔，然后下管。

（5）安装止浆塞，对注浆孔口间隙进行堵塞，进行压水试验，注浆压力控制在0.5～1MPa，压水时间为10～20min，然后用KBY－50型双液注浆泵，采用全深式注浆方式进行注浆。

（6）注浆时，先灌注边孔，使松散围岩形成一个相对封闭的注浆环境，达到不漏浆、跑浆，然后依次向内推进。

（7）注浆量小于20～25L／min，注浆压力到设计终压并稳定10min以后再停止注浆。

2.2 边仰坡处理

（1）按设计要求首先施工洞顶及边坡的截水沟、排水沟。

（2）洞口边坡刷坡到位后，首先喷射3cm厚C25混凝土，然后按120cm×120cm打设直径22mm砂浆锚杆，长350cm，加挂20cm×20cm直径8mm的钢筋网，再喷射5cm厚的C25混凝土。

2.3 超前大管棚施工方案

开挖前沿隧道开挖轮廓线外缘，每间隔一定的距离，用管棚机钻孔，然后将加工好的钢花管压入孔中，沿隧道开挖轮廓线外排列成钢管棚，开挖后将支架设置于拱形钢架上，形成棚状支护结构。

2.3.1 套拱施工

（1）在洞口外2m范围开挖时预留核心土，作为套拱施工平台。

（3）沿套拱钢筋周围打设一排直径22mm超前锚杆，锚杆长3.5m，环向间距40cm，在钢拱架脚部位每处增设2根同规格锁脚锚杆。

（4）安设模板，浇注60cm厚C25混凝土。

2.3.2 管棚施工

（1）对设备进行改进。综合现有的F－36型潜孔钻和KHYD110矿用电动钻机的特点，钻头部位采用冲击凿岩动力，第二部位采用麻花杆，以保证孔土或石屑自旋于孔外，保证了钻孔速度，同时在退杆时不宜发生塌孔。

（2）施工方法改进。在坡积体中钻孔，其成孔率很低，主要原因是结构松散，抽钻后孔臂极易塌孔，根据探孔试验，发现塌积体在12～15m，采用改进钻杆打至强风化岩体1m，立即抽钻注浆，然后用改进钻对现孔位置第二次打孔，依靠水泥浆的固结作用对孔壁形成较为坚硬的护壁，保证钻孔的顺利进行，顶管运用钻机逐根顶入。

2.4 正台阶开挖预留核心土

环形开挖留核心土法适用于一般土质或易塌的软弱围岩地段，上部留核心土有2个作用：①支挡开挖面，保证开挖稳定；②可以作为上部初期支护的工作平台，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工较安全。

取消药品加成政策后，药品进价与售价之间没有太大差距，这就造成医院在调控药品价格上不能进行竞争，因此只能从成本方面入手，降低药品进货成本，就能直接降低药品售价，这方面成为医药改革后医院提高自身竞争力的主要手段之一，为了有效的降低成本，国家出台政策，由制药厂家直接将药品供货给医院，减少中间商赚差价，全面实行“两个票据”政策，即药品厂家在出厂时对药品价格进行打印发票，医院在对药品出售时再次进行打印，国家监管部门对二者票据进行核对检查，严防乱加价行为的再次发生，对药品成本进行监控，合理降低医院成本支出。

2.4.1 掏槽开挖、钢拱架支护

超前大管棚支护完成后，先用风镐沿上半面开挖轮廓线进行掏槽开挖，宽度控制在1.5m，深度控制在1m以下，开挖后立即进行C25喷射混凝土封闭，厚度为5cm，在已做好的掏槽内架设4品I20钢拱架，间距为50cm，钢拱架用直径25 mm钢筋连接成整体，间距为1m，大管棚尾部与钢拱架焊接成整体。之后再喷射20cm混凝土［3］。

2.4.2 核心土开挖

在保证拱部预留作业平台和不影响其他导坑开挖的前提下，可以进行核心土体开挖，开挖时预留1∶0.3的仰坡，以保证拱部作业平台的稳固，开挖长度按实际情况调整，一般不能大于4m。开挖至仰拱标高以上20～30cm，由于核心土高度较高，考虑工作人员上下及运输方便以确保施工安全，可把核心土开挖成阶梯状以利于施工人员上下，在钢支撑拱脚部位每处增设2根直径25 mm锁脚锚杆，锚杆长度为3.5m，为下半断面开挖做准备。

2.4.3 下半断面开挖

在上半断面开挖25m后，及时进行下半断面开挖，开挖时采用先拉中槽，两侧跳槽采用开挖马口的施工方法，中槽开挖时要保证两侧各留1.5m的平台，以防掉拱，马口开挖后及时喷混凝土初支、架接钢拱架，布设系统锚杆，挂网喷射混凝土。

2.4.4 特殊情况处理

（1）隧道在开挖过程中随时加强观察，若出现小规模的塌方，应先加固未塌方地段，防止塌孔扩大；塌方规模较大时，应立即用枕木和洞渣封堵掌子面，待塌方稳定后施做小导管注浆，浆液凝固后，按先下后上的原则清除塌方。

（2）塌方回填比常规回填规模大，当塌穴特别大，难以全部填满时，可以采用喷锚支护对塌孔加固后，用浆砌片石回填一定厚度，然后施做衬砌。

（3）开挖过程中若遇见较大孤石，应先在孤石周围注浆，固结石块周围土体，待注浆体达到强度后，将孤石进行初期支护。

2.5 特殊地段施工测量监控

（1）地表下沉量测。地表下沉量测断面间距为5m，与洞内拱顶下沉、水平净空收敛量测布设于同一桩号，测点沿隧道中线对称布置，并用全站仪将同一断面的各测点尽可能控制在同一直线上，量测频率为2次／d。

（2）拱顶下沉量。用水准仪和钢卷尺量测，测点布置及量测频率同上。

（3）水平净空收敛量测。上半断面在起拱线上下各1.0m埋设测点，下半断面在设计路面埋设测点，用QJ－81型球铰弹簧收敛仪量测，量测频率为2次／d。

（4）监测数据分析。根据监测数据绘制时态曲线，可以较直接、明确地反映围岩支护的受力状况随时间变化情况，根据监测结果绘制位移－时间关系曲线，见图2。

图2 位移－时间关系曲线图

测试结果表明，在隧道洞口段施工中，地表下沉小于4cm，拱顶下沉小于3cm，周边水平位移小于8cm，说明采取的施工措施是有效的。

3 结语

由于隧道洞口堆积体开挖面临围岩自稳时间短、极易塌方，同时极易造成边坡失稳，进而危及施工现场整体稳定的问题，所以有效地防止隧道施工中的堆积体塌方及边坡的失稳是隧道洞口段的关键技术。瓦房沟隧道在洞口段浅埋堆积体的情况下，通过采取地表注浆、锚固松散体、超前大管棚及套拱进洞联合施工措施，并严格遵循“短进尺、多分部、弱爆破”的原则，成功地展开了进洞作业，较好地解决了特殊地质条件下进洞施工易塌方的难题，确保了施工安全，取得了较好的经济和社会效益。

［1］JTGD70－2004公路隧道设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］关宝树.公路隧道施工要点集［S］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］JTJ042－94公路隧道施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，1994.