公路隧道工程中超长浅埋段施工技术探讨

左 杰

(贵州路桥集团有限公司第一分公司)

1 工程概况

松河隧道是贵州省六盘水至盘县高速公路的控制性工程，设计为分离式隧道，隧道线间距进口约为22 m，中间段为40 m，其中左线长4 760 m(ZK53 +830 ～ZK58 +590)，右线长4 720 m(YK53 +833 ～YK58 +555)。由进出口两端往中间掘进，我部负责进口端施工，分界桩号为K56 +100。隧道穿越中山区，区内地形起伏大，山坡较陡峭，相对最大高差696.6 m，隧道轴线通地的地面高程为1720.0 ～2 360.0 m 之间，相对最大高差578 m。

隧道围岩主要以Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ级为主，设计采用超前小导管预加固或超前锚杆辅助施工措施。隧道左线浅埋段ZK54 +455 ～ZK54 +680，右线浅埋段YK54 +430 ～YK54 +660 段，设计埋深为20 ～51 m 之间，(经实测，实际埋深在11 ～35 m之间)，围岩为岩块石土，中风化灰岩，块石土为崩塌堆积体及冲洪积层，厚度大，松散至稍密;灰岩岩体破碎，岩溶发育，(BQ)=100，按Ⅵ级围岩进行支护。该段地表位于沟谷内，为地表水汇集地带，且围岩为松散至稍密块石土，施工开挖易垮塌，处理不当易垮塌至地表，常年受雨水冲刷，雨季汇水量较大，对隧道施工安全极为不利。

2 施工方案比选

根据隧道设计的地质条件和现场实际施工情况，为确保能在雨季来临之前安全顺利的通过超长浅埋地段，业主、设计院、监理、施工单位等相关人员召开专题会议讨论，我方提出三个方案进行比选，(1)维持原设计支护参数，采用4 m超前小导管预注浆加固，纵向间距1.5 m，注浆材料为水灰比0.6∶1 ～1∶1 水泥砂浆。(2)在洞内维持原设计支护参数的基础上采取地表注浆加固。(3)其他支护参数不变的前提下，设计超前小导管改用D51 自进式锚杆，长度4.5 m，排距3 m，注浆材料改用双液浆，水泥浆与水玻璃比值为1∶0.36。

从工期、施工成本及施工安全方面考虑，最终决定采用第3 种施工方案指导施工，因前两种方案施工，存在以下问题。

(1)如维持原设计，施工成本是得到控制，但施工风险大、工期长;因地质较松散，主要为堆积体，而超前小导管施工必段先用钻杆钻孔，拔出钻杆后再送入小导管进行注浆加固，对掌子面岩体扰动较大，随时有塌方冒顶的危险，且水泥浆的凝固时间要对较长，排距只有1.5 m，超前施工占用时间长，掘进尺寸相对受影响，无法保证能在雨季来临之前施工完成，如在雨季施工浅埋段，施工安全跟本无法保证。

(2)地表预注浆加固虽然施工安全系数提高，进度有可能加快，但地表注浆面积较大，但费用也相对较高，对投资控制不利。

决定采用第三种方案的原因:D51 自进式锚杆钻进一次成型，减少对围岩的扰动，自进式锚杆钢度好，纵向间距延长到3 m，相对成本并未明显增加，超前施工时间减半，施工进度明显加快，有利于隧道在雨季来临之前安全快速通过浅埋段。

3 施工方案实施

(1)地表处理

在未进入浅埋段施工前，提前对地表常年流水进行截流，在原冲沟位置修筑一条截水沟，把常年流水引排至浅埋段之外，减小地表常年流水对浅埋段施工的影响。

(2)洞内支护措施

①D51 自进式锚杆超前预注浆加固

根据超前地质预报资料再辅以超前探孔实际情况具体分析，在确定快进入Ⅵ级围岩地段时，更改开挖方法，从ZK54 +453 位置开始，，由正台阶法改为环形开挖留核心土法，先喷射混凝土封闭掌子面后施作Φ51 自进式锚杆超前注浆预加固，自进式锚杆长度=4.5 m，环向间距0.35 m，纵向间距为3 m，拱顶150 度范围内施作，与衬砌中线平行以5°仰角打入拱部围岩，自进式锚杆注浆采用水泥、水玻璃双浆液，水泥浆水灰比1∶1，水泥浆与水玻璃比1∶0.36，水玻璃浓度为35 玻美度，模数2.4，注浆压力0.5 ～1.0 MPa。施工过程中应严格控制自进式锚杆打入角度，防止打入角度太大开挖后脱空较大，成本及安全均不利。

②洞身开挖

超前支护双液浆凝固后，开始进行洞身开挖，开挖过程中必须按照台阶分部开挖法要求进行，上部核心土体预留体积不能太小，上部留核心土支挡开挖工作面后，利于及时施作拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好，开挖采用人工辅以机械施工，严禁采用爆破开挖。施工过程中灵活采用施工方法，新奥法与矿山法配合使用，如松散堆积土不断掉落形成流砂状时，该用木板封堵的不能只用喷射混凝土封堵，应采用木板封口再喷射混凝土进行回填，灵活采用支护手段是确保施工安全的前提。

③初期支护:采用I20B 工字钢、Φ42 小导管、φ6.5 双层钢筋网、喷C20混凝土厚28 cm 的锚喷支护。工字钢纵向间距50 cm/榀。Φ42 小导管纵环间距为50 cm×120 cm，每环21 根，并增设锁脚锚杆，每环左右侧各2 根，施工控制要点:上台阶施工完成后应尽快开挖下台阶及仰拱，尽快使初支封闭成环，施工过程中应加强拱顶下沉及周边位移量测频率，并安排专职安全员对掌子面及已初期支护部位进行观察，确保施工安全。

④二次衬砌:浅埋段及两端过渡段衬砌采用50 cm 厚C25钢筋混凝土，施工过程中应加强防水板的检查及欠挖部分的处理，确保二衬施工质量。

4 结束语

松河隧道左线225 m 的超长浅埋段，只用了4 个月时间就安全快速通过。根据监控量测结果反馈，地表下沉、拱顶下沉和周边收敛均处于正常范围内。事实证明，对于要求施工进度的隧道超长浅埋段采用环形开挖留核心土法辅以D51 自进式锚杆超前预注浆加固措施是完全可行的，取得了一定的成效:(1)既保证了安全、又确保了隧道的进度目标，(正常施工平均每天进度至少2 m，比采用小导管注浆预加固进度快了一半);(2)通过对松河隧道浅埋段的施工过程控制，为施工同类工程累了成功的经验;(3)灵活的支护手段及相应的预加固技术措施适应了地质变化，真正做到”岩变我变”，有效地保证了隧道施工的安全。