山体偏压隧道洞口施工技术

王剑锋

(贵州桥梁建设集团有限公司)



山体偏压隧道洞口施工技术

王剑锋

(贵州桥梁建设集团有限公司)

摘要：以惠兴高速公路第十八合同段纳窑隧道为例，对山体偏压隧道洞口施工技术做了具体的探讨。

关键词：山体偏压隧道；洞口施工技术；监测

1工程概况

惠兴高速公路第十八合同段纳窑隧道，是一座上、下行分离的四车道高速公路隧道，起讫桩号分别为：左线ZK153+957～ZK155+975，全长2 018 m，右线YK153+955～YK155+985，全长2 030 m。

2地质概况

出口段斜坡，属单一面凸坡，坡向约为250°，自然角为35°。该工程隧道洞口的岩性为强风化泥岩和灰岩溶蚀区，受到构造作用偏强，溶蚀裂隙极发育，坡面和岩层的走向呈同向斜交，不利于坡体的稳定。隧道洞口的边坡是残坡积碎石土和强～中风化灰岩所构成的，节理裂隙发育，贯通性十分好，为Ⅴ级围岩，成洞条件较差。

3洞口段监控量测

3.1　地表下沉量测

在该隧道施工中，地表下沉的量测有助于判断坑道的开挖对于地面的影响。纳窑隧道使用苏光DSZ2水准仪，在山体偏压段布设了7个量测断面，同时出于数据采集的便利性考虑，要求每一个量测断面都要同拱顶下沉量测断面处于同一断面上。在拆除侧壁之前，隧道开挖8~10 d之后地面的沉降与位移逐渐稳定，总共的下沉量处于3~5 cm之间，而水平的方向则是朝着沟壑侧平移了1~2 cm；在拆除侧壁之后，因为偏压，导致地面的下沉量和朝着沟壑侧横向移动的量均增大，隧道左侧山脚出现临空，山体受到扰动，加上连续暴雨的影响，在雨水的侵蚀作用下，隧道左侧山体土体与岩层面产生了层间滑动，从而导致洞外边仰坡及原地表边坡均出现不同程度的开裂。采取措施对其进行处理之后，当地面下沉的总量增加到了8 cm左右，水平的位移增加到了5 cm左右即稳定下来。下图1即为地表下沉监控量测的数据变化。

图1　地面的下沉变化数据

3.2　净空收敛监控量测

在洞身开挖的过程中，围岩朝着坑道方向的位移直接体现了围岩内部的松弛程度及范围，从而实现对围岩稳定性进行评价。纳窑隧道使用了BJSD-2E隧道收敛仪，并布设了5个测点4条测线(见图2)，从而实现对净空收敛情况的准确监控量测。

图2　监控量测的测线布设示意图

根据量测的结果可以看出，该隧道的净空收敛总值为3~5 cm，其主要产生于开挖之后的10 d中，各个分部的开挖过程中，仰拱闭合之后逐渐平稳。下图3 即为净空收敛的监控量测数据变化示意图。

图3　净空收敛变化示意图

3.3　拱顶下沉监控量测

对拱顶下沉进行监控量测的仪器主要是水准仪以及水准尺，要求拱顶下沉的量测断面必须和净空收敛的量测断面处于同一断面，而测点布设于图2中的A点，偏压段布设10个测点，经观测发现，其10 d后逐渐稳定，总沉降量为4~9 cm，由于偏压的原因，导致拱顶测点逐渐朝着沟壑侧偏移，最大的偏移量2 cm左右。下图4即为拱顶下沉的监控量测数据变化示意图。

图4　拱顶下沉数据变化示意图

4山体偏压隧道洞口施工

4.1　洞口工程

洞口工程的施工工序如下所示：大边墙→回填水泥混合土→洞口边坡开挖→长管棚→洞门挡墙。

在纳窑隧道的进口端洞口处存在偏压问题，因此不得直接大开大挖，应采取 “明洞暗进”的施工方法，遵循“早进晚出、少开挖”的原则。注意应在左洞左侧坡脚设置混凝土抗滑挡土墙并回填土石方进行反压。

4.2　洞口开挖

在对隧道洞口的施工过程中，应重视洞顶截水沟的开挖。开挖设备使用的是挖掘机、装载机(装碴)以及自卸汽车(运输)；同时，人工进行刷坡，根据事先加工好的坡度架实现对刷坡坡度的有效掌握，要求每次的开挖高度处于2 m左右，坡度复核无误之后，再进行锚杆、挂网和临时支护等施工。洞口开挖的顺序应为由上至下，一直到仰坡坡底标高，而仰坡坡底标高的标高下，则是根据长管棚套拱厚度弧线中间预留核心土开挖。在已开挖成型的洞内左右侧壁设置注浆钢花管，其规格为Φ42×4 mm，长为8 m，同时钢花管的纵、环向间距应为1.2 m。

4.3　洞口边、仰坡的防护施工

首先，在左线左侧山体距离拱脚边缘1.5 m的位置设置Φ150 mm钢管桩，深入至仰拱以下2 m，以达到加固目的，钢管桩的间距应为1.5 m×1.5 m，布置成梅花形；桩顶设置钢筋混凝土锁口梁，钢管内灌注1∶0.5水泥浆。其次，在隧道洞口的施工过程中，采取“边开挖、边支护”的工作方法，确保施工安全。每次的工作高度保证在2 m，尽量不进行搭架作业。

4.4　大边墙施工

大边墙基础主要为残坡积碎石土及强～中风化灰岩，其地质承载力约600 kPa。在对边墙与地表的间隙进行水泥混合土的回填施工之前，应将地表的植被清理干净；其次，施工时所使用的水泥混合土，要求其28 d抗压强度达到2.0 MPa；最后，水泥混合土必须搅拌均匀，采取分层压实的施工方法，每一层的厚度≤30 cm。水泥混合土的回填顺序为从里至外，在隧道的洞门处使用M7.5浆砌片石防护。

4.5　管棚施工

(1)在进行长管棚的施工之前，应做好边坡的防护，设置锚索框架梁，锚固隧道上方山体。

(2)在C25混凝土套拱中进行4榀型钢拱架和孔口管的埋设，要求型钢拱架和孔口管焊接为一个整体。其中，使用坐标法固定孔口管所处的位置，焊接角度方向严格遵守设计的要求。

(3)搭设平台或是开挖洞口土方预留平台、安装钻孔机。①钻机平台要求能够一次性搭设完成，钻间隔孔。②钻机的安装必须牢固，要求不得在施钻时出现不均匀下沉、摆动、位移以及倾斜等问题，以免影响最终的成孔效果。

(4)钻孔：①为了提高插管的便利性，钻孔直径必须要大于管棚设计直径(20～30 mm)；②利用测斜仪，对钻孔进行测量，若是发现偏斜问题，应及时纠正。

(5)安装管棚钢管：①在进行钢管接头时，主要使用的为丝扣连接技术。②利用钻机将钢管顶进，若是中途出现故障，则停机清孔，无碍后继续插入。

(6)注浆：该工程注浆使用的为水泥浆液，要求其水灰比1∶1，注浆初压处于0.5～1.0 MPa，终压处于1.5～2.0 MPa，浆液的扩散半径≥0.5 m。值得注意的是，在注浆前，应进行现场试验，确定注浆参数，从而确保其施工可靠、有序。

5结语

综上所述，在惠兴高速公路第十八合同段纳窑隧道的施工过程中，对于隧道洞口山体偏压问题的处理获得了良好的效果，通过洞口段监控量测以及合理的技术措施，避免了塌方、滑坡等事故的出现，确保了隧道施工质量。

参考文献：

[1]王勇.公路隧道洞口斜交、偏压段施工技术[J].山西交通科技，2011，(4)：33-34.

[2]蒋正华.隧道洞口地形偏压段的新型设计与施工方法[J].公路工程，2010，(2)：28-29.

[3]许金勇.围岩破碎区偏压隧道洞口段半明半暗施工技术[J].交通世界(建养.机械)，2011，(11)：15-16.

作者简介：王剑锋(1977-)，男，贵州普安人，工程师，主要从事公路工程方面的工作。

收稿日期：2014-10-20

中图分类号：U445

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0110-02