隧道洞口浅埋偏压施工技术研究

蒋进波

摘要：隧道洞口处在偏压较严重地带，施工难度相当大，那龙2#隧道采用钢管桩挡墙反压土技术进洞。采用超前小导管预支护和钢拱架网喷联合支护，确保隧道安全进洞，顺利通过偏压段。

关键词：隧道；偏压；进洞；施工

1概况

广西靖那高速公路那龙2#隧道位于广西西部那坡县城厢镇那龙村西北侧，地貌单元属低山地貌。隧道进出口均位于山腰处，山体自然坡度一般为35°～55°。该隧道为双连拱隧道，全长265m。浅埋偏压现象主要出现在进口段，该段地表为厚1.5～2.0m的残坡积碎石土，下伏地层为强～全风化粉砂质泥岩，岩土破碎或呈土状，成洞条件差，经判定为Ⅴ级围岩，不存在洞室涌水问题，仅存在渗水及滴水现象。综上所述，进口段偏压现象严重，围岩差，施工难度大，安全顺利的进洞是本隧道施工的难点。

2偏压隧道的判断

那龙2#隧道进口洞口K77+640--+670段围岩为残坡积碎石土，下伏地层属为强～全风化粉砂质泥岩，岩土破碎或呈土状，成洞条件差，为V级围岩。该段傍山而行，且地表横坡较陡，坡比为1：0.5～1：1.25属典型的由地形引起的偏压。另隧道外侧拱肩至地表面的垂直距離在0.5m～3.5m之间，小于偏压隧道规定的最小值（规范规定为当隧道外侧拱肩至地表面的垂直距离h在围岩为V级的情况下，h<18m应视为偏压）因此本隧道进口30米范围为隧道偏压段。另隧道洞口K77+640--+670属严重不稳定地层，埋深仅为1～6m，大大增加了进洞的施工难度。

3施工技术

3.1施工方法概述

软岩偏压隧道由于支护结构受围岩压力不均匀，局部应力大，易发生大变形造成结构破坏。并且软岩在开挖后，洞壁岩体无法承受开挖产生的高地应力而发生破坏性变形，岩体松弛而掉块引起坍方。因此在施工过程中应遵循软岩偏压隧道的总体施工原则，选取合适的施工方法，采取必须的辅助施工措施，然后及时施工，控制有害变形。主要施工方法有超短台阶分部开挖法和预留核心土短台阶分步开挖法。以上两种方法施工时，二次衬砌距掌子面不超过隧道跨度的2倍，掌子面对已施作初期支护的约束可有效的抵抗部分偏压力。洞口偏压段尽量减少仰坡开挖，增设适当长度的偏压式明洞，反压回填后再进入暗洞作业。

3.2辅助施工措施

采用调整和加强隧道结构支护可以解决偏压问题，但只通过单一方式，在特殊地质段内施工较困难，结构刚度过大时存在支护易出现开裂现象、处理费用较高的缺点。针对不同地质地貌，采取恰当的辅助施工措施可解决以上施工过程的缺陷，也可较好的解决偏压问题。常用的辅助施工方法有：

1、洞外回填反压平衡法：此法适于隧道进出口段存在偏压。隧道进出口段，交通方便，便于洞外施工。此方案施工工艺为在偏压段隧道外纵向修建各种型式的挡土墙，然后在挡墙与隧道间回填土石，使隧道两侧土压力偏异减小，同时可防止隧道施工中山体滑坡。

2、洞外地表注浆固结法：此法适于难于进行洞外回填反压，且围岩经注浆加固能明显提高抗剪强度的偏压隧道。

3、洞内钢管注浆固结法：此法适用于洞外无法进行辅助施工，围岩经注浆加固能明显提高抗剪强度的偏压隧道。

4、径向自进式长锚杆（锚索）：适用于围岩破碎、松动圈半径大、注浆效果差、偏压荷载大的偏压隧道段。

5、设置临时横向支撑：此法适用于偏压侧初期支护变形大，易开裂变形段，作用是控制和减小起拱线处偏压侧大变形。其施工工艺为，上导坑钢架支立好后，在起拱线上用工字钢横向支撑，必要时，每榀横向支撑用工字钢纵向连接。

6、掌子面稳定措施，适用于围岩破碎、地下水丰富开挖后掌子面无法自稳的段落；稳定掌子面的措施主要有预留核心土法、喷射砼封闭掌子面、掌子面打设锚杆、掌子面超前注浆法等。通过以上措施稳定掌子面，避免发生掌子面失稳坍塌，造成通天现象和诱发滑坡，加大隧道的偏压。

3.3 那龙2号隧道进口段施工技术

1、施工步骤

那龙2号隧道为双连拱隧道，其出口处无法通达，进口处场地狭小，结合该实际情况确定其施工步骤为：施工洞顶截水沟，开挖边仰坡，中导洞施工并贯通，右线隧道从进口处开挖并施作完二次衬砌，左线隧道从出口开挖至偏压段并施工完二次衬砌，掌子面封闭，施作洞口段偏压挡墙，回填土，从进口端施作108大管鹏，短台阶法开挖偏压段，施作二次衬砌。

2主要辅助措施

（1）偏压挡墙

在隧道左侧打设Φ108钢管，钢管嵌入地层中深度为12.5m，外露长度按地形为7～9m不等，外露部分采用混凝土浇筑，钢管保护层厚度10cm，钢管横向布置为5*0.5m，纵向排距1.0m。管内注水泥净浆，水灰比1：1，注浆压力0.5～1.0Mpa。偏压挡墙施工完毕后进行回填，回填前回填土范围地表需开挖成0.5m*0.5m（宽*高）台阶，回填土分层回填，每层厚度不大于0.5m，且每层应夯实。

（2）超前支护

该隧道超前支护采用“工20b”型钢拱架，间距0.5m。超前支护采用双层Φ42*4mm超前小导管，小导管长4.5m，纵向间距2.5m，环向间距0.4m，在拱顶130°范围布置。小导管从工字钢腹部开孔穿过，尾部焊接于钢拱架上。注浆材料为水泥净浆，水灰比1：1，注浆压力0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa。注浆自拱两边向拱顶进行。注浆时注意观察地面情况，若有溢浆情况则停止注浆。

洞外支护采用Φ108大管棚，管棚长度40m，环向间距0.5m在拱顶135°范围布置。

（3）超短台阶预留核心土开挖

由于掌子面稳定性差，开挖过程中易受偏压和掌子面失稳影响，隧道掘进将非常困难，此时将掌子面分成如下图所示四部分开挖，交替进行从开挖到支护各道工序，开挖顺序为：先开挖1部，预留核心土长度2～3米，下导坑与核心土距离为3～5米。工艺流程为：（1）开挖上导坑，每循环进尺和钢拱架纵向间距相同，但每循环进尺不应超过1米，喷射C20混凝土4cm厚，及时按顺序支立上导坑钢拱架，打设径向锚杆，挂钢筋网片，分两次按设计厚度完成本次循环的C20混凝土和初期支护混凝土。（2）上导坑超前3～5米，从中部修建上导坑材料运输道。分部开挖左右侧下导坑，每循环开挖2～3米，初喷边墙C20混凝土4cm厚，支立边墙钢架。打设径向锚杆，挂钢筋网片，焊钢架连接筋，分次完成C20边墙喷射混凝土。（3）左右侧边墙完成后，开挖仰拱，按设计支立仰拱钢拱架，喷射仰拱初期支护混凝土，绑扎仰拱钢筋，浇筑仰拱及充填的混凝土。（4）保持二次衬砌和仰拱端头距离为10-20米，铺防水板，绑扎二次衬砌钢筋，二次衬砌混凝土台车定位，浇筑二次衬砌混凝土。

4结论

通过以上措施的实施，进洞、开挖均很顺利，未出现安全、质量事故。每天进尺1.0m，拱部最大下沉量48.5mm，周边最大收敛值12.6 mm，地表最大下沉量80.5mm，地表滑移量为 32.5 mm。同时，回填后对原地形进行了改造，避免了今后在运营过程中出现次生安全质量事故。