大跨浅埋软弱围岩隧道施工技术探讨

李维雍

摘要：大跨浅埋软弱围岩隧道多数会有表层软弱堆积物、风化带、地形偏压、软弱围岩等特殊的地形、地质问题。在开挖的过程中可能会出现拱顶下沉急剧加大，地表开裂等问题。因此，在施工过程中要根据实际情况采取一定的措施，才能确保施工质量与安全。本文就某大跨浅埋软弱围岩隧道进洞施工为例介绍了在大跨浅埋软弱围岩隧道的施工方法和技术。

关键词：大跨浅埋；软弱围岩；进洞

一、工程概述

某双线隧道全长780m，进口DIIK182+50--DIIK182+65为斜切段，DIIK182+65--DIIK182+100为V级偏压明洞。该隧道最大开挖宽14.5m，高12.5m，断面128m2。进口洞段与原地面等高线斜交，纵向坡度较陡，造成隧道右侧偏压。隧道明洞采用明挖法施工，暗洞采用新奥法施工，进洞采用套拱进洞。隧道半明半暗部分采用套拱、超前支护等措施减小偏压力。超前支护采用108mm超前管棚注浆支护。暗洞软弱围岩地段坚持"管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌"的施工原则。暗洞V级围岩采用三台阶四步法开挖。

二、套拱施工

设计3榀I20a的工字钢混凝土套拱，间距80cm。厚度为60cm。洞口段设计为φ89*6的长管棚，管棚长度为32米，共计48根。考虑到前期模板台车不到位的情况，套拱优化为如下断面：

施工方案在套拱施工时，预埋108*6的孔口管，孔口管长度为2米，外插角为1～2°，孔口管与工字钢焊接成整体，并用φ16的钢筋固定。长管棚设计为2种，分为有孔和无孔两种，在施工中应先施工有孔钢管，注浆后在施工无孔钢管。长管棚采用潜孔钻钻孔。在钻孔中调整好钻孔角度，钻孔角度保证向上倾角为2°，确保管棚不得侵入隧道净空。管棚注浆材料采用水泥净浆，水灰比为1：1，注浆压力为2.0MPa。浆液扩散半径要求不小于0.5m，在孔口设置止浆塞。管棚在加工中，底部做成尖角形，方便管棚的安装。

（一）钻孔

管棚钻孔钻孔采用潜孔钻机，3台钻机联合作业。钻机通过脚手架及平台固定，尽量降低钻机的安装高度，确保钻机的稳定性，保证钻杆平行于导向管方向，以确保钻孔的方向。钻孔间隔进行，下管后再返回钻剩余的孔。钻孔前对孔进行编号，施钻时先奇数、后偶数。

（二）长管棚安装

安装长管棚用Ф60mm岩芯管进行扫孔，以清除孔内碎碴和顺孔，以便钢管顶入。安装钢管前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，采用钻机顶进，顶进困难时，用锤击钢管或用卡钳扭转钢管，以取得较好的顶进效果。在下管前，将要顶进的钢管节搭配到设计长度并试拼接，并做好记录，编号为奇数的第一节管采用3m，编号为偶数的第一节管采用6m，以后每节管采用6m，以保证同一断面上接头数不超过50%。然后根据钢管节逐一顶进。钢管节段间接头采用企口焊接，确保连接可靠。由于地质条件较差，因此下管要及时、快速，以保证在钻孔稳定时将管子送到孔底。钢管末端部焊设挡圈并用胶泥麻筋箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。

（三）超前双层小导管注浆

为了保证开挖过程中拱顶的稳定，超前双层小导管配合钢架使用，形成前方围岩拱顶的预支护体系，小导管采用Φ50*5mm，L=5m的热轧无缝钢管，环向间距30cm，沿隧道开挖轮廓线，分别采用40°和5～10°两种外插角交错布置，相邻两排小导管的水平搭接长度不小于150cm，小导管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部不钻孔长度不小于30cm，作为止浆段。小导管采用先钻孔后下钢管法施工，推入小导管后，钢管尾部与H型钢拱架顶部焊接，以形成整体，然后注入1：1的水泥浆。

三、洞口开挖

利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护，弱爆破开挖1部，然后施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架，并设锁脚钢管。导坑底部及侧面铺设I18轻型工字钢，底部喷20cm厚混凝土，施作①部临时仰拱，必要时封闭掌子面。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

在滞后①部3～5m后，弱爆破开挖②部。施作导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立初期支護钢架，并设锁脚钢管。导坑底部铺设I18轻型工字钢，底部喷20cm厚混凝土，施作②部临时仰拱，必要时封闭掌子面。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

在滞后②部3～5m后，弱爆破开挖③部。导坑周边初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架，并设锁脚钢管。导坑底部喷8cm厚混凝土，施做③部临时仰拱。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

在滞后③部3～5m后弱爆破开挖④部，初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架并设锁脚钢管，隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。

灌注V部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。根据监控测量结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次浇筑Ⅵ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

四、无管棚段采用多层小导管超前

左洞与冲沟冲突部位管棚钻至护拱后终孔。因为此时，管棚长度已经达到32m，按2度角度上扬后已经超过开挖面80cm以上，且钻入护拱砼后注浆浆液也不能扩散至周边围岩，管棚作用丧失。正洞开挖至该部位时，k56+390--k56+400段采用多层小导管注浆，小导管长度为3.0m，环向布置间距为40cm，角度调整为20m，纵向每1.0m设一环，在同一断面上会有三层超前小导管同时起作用。

为增加本段隧道围岩自拱能力，减少对洞内支护结构的压力，k56+360--k56+420段左右、右洞沿隧道径向设φ42*4mm注浆小导管注浆，固化隧道周边围岩，小导管长4.5m，环向间距0.5m，沿隧道纵向间距1.0m，梅花形布置，与拱架冲突处适当错开，注浆时采用隔孔注浆的方法进行。

五、冲沟反压，缓解偏压

于洞外冲沟增设一衡重挡土墙或桩板墙，墙顶高出正洞洞顶3.0m，墙背回填土石反压坡脚，可有效减小偏压对洞内支护的偏心影响。该方法简单有效，但施工周期较长，施工须在主洞完成开挖前或二衬完成后。由于强趾处位于堆积土及原垃圾场边缘，地质条件较差，基础须设桩基。

六、二次衬砌

深埋隧道二次衬砌施作一般情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。衬砌不得侵入隧道建筑限界，衬砌施工放样时将设计的轮廓线扩大5cm。混凝土灌注前及灌注过程中，应对模板、支架、钢筋骨架、预埋件等进行检查，发现问題应及时处理，并做好记录。混凝土振捣时不应破坏防水层。衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲洗干净。按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室砼衬砌。砼衬砌灌注自下而上，先墙后拱，对称浇筑。在施工过程中，如发生停电应立即起动备用电源，确保砼浇筑作业连续进行。混凝土振捣时，不得碰撞模板、钢筋和预埋件。泵送砼结束时，应对管道进行清洗，但不得将洗管残浆灌入到已浇筑好的砼上。钢筋混凝土二次衬砌地段，必须用与二次衬砌混凝土相同配合比的细石混凝土或砂浆制作垫块，确保钢筋保护层的厚度，主筋保护层尺寸不小于30mm、迎水面主筋保护层不小于50mm。

七、监控量测

现场监控量测根据新奥法原理，为了掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以及确定施工工序，保证施工安全，需对隧道施工的全部过程进行现场监控量测。大跨度双联拱隧道着重设计了地面沉降、拱顶下沉、隧道的水平收敛和钢架应力等监测项目。进口段拱部下沉为30mm--40mm，地表沉降为15--20mm，周边位移变化均在规范允许范围内。受浆砌片石保护，中隔墙位移几乎为零。由于是在围岩应力基本释放后再施做二次衬砌，二次衬砌基本无沉降及变形。

结束语

大跨浅埋软弱围岩隧道施工技术是隧道建设中常用的一种技术，它的广范运用，不仅有助于为我国隧道建设提供有效的经验和参考数据，而且有利于促进我国隧道建设事业的健康发展。

参考文献

[1]臧春雷，张静.大跨浅埋软弱围岩隧道施工工艺[J].科技情报开发与经济，2011（17）.

[2]梁飞.软弱围岩隧道施工技术研究[J].科技资讯，2010（32）.