某隧道出口洞口段施工的要点和风险预防

渠 洪 卫

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

某隧道出口洞口段施工的要点和风险预防

渠 洪 卫

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

以某隧道施工为例，从明洞施工、洞口超前支护施工、明洞衬砌施工等方面，阐述了隧道洞口段的施工要点，并分析了洞口段的施工风险，提出了针对性的防治措施，从而确保洞口施工安全。

隧道，洞口段，明洞，钢管

近些年，我国的高速公路建设进入繁荣阶段，特别是向中西部地区的扩展，隧道工程建设越来越多。隧道施工受地质条件、水文条件及人为因素等影响较大，在公路隧道施工过程中，严格控制洞口边坡病害，降低隧道洞口施工风险，避免出现安全事故，确保洞口施工安全。

某隧道穿越黄土覆盖区，出口洞口仰坡陡立，岩土强度低，覆盖层较薄，施工难度大。本文以该隧道施工为例，介绍了隧道出口段施工中的关键点控制及存在的风险和预防措施，对同类工程具有指导意义。

1 概述

在某工程中，设计的隧道起讫里程为DK231+215～DK230+080，穿越的山体地质条件差，出口的洞口位置为砂质黄土和碎石类土，稳定性差。DK231+185线路右侧山顶与隧道拱顶高差68 m，拱顶埋深1.3 m，浅埋单压，须采取有效措施防止坍塌是保证安全施工的关键。在施工设计中，结合施工现场实际情况，确定在DK231+215～DK231+200段采用明洞法施工工艺，在DK231+200～DK231+185段采用明洞暗做法进行施工，DK231+185为明暗分界处。隧道出口洞门与某大桥台尾刚性连接，采用端墙式结构形式。

结合施工现场实际，边仰坡刷坡后进行导向墙及长管棚施工，再进行明洞浇筑施工，以确保施工质量和安全。进行边仰坡开挖时，刷坡应采用人工配合挖掘机的方式，支护上使用锚喷混凝土，尽量减少对洞口的扰动。进行明洞段施工时，在进行了墙顶开挖后，使用整体台车衬砌施工和泵送混凝土的施工方式。在明洞暗做段施工中，明洞通过设置大边墙及钢格栅护拱来提高稳定性。在暗挖段施工中，采用长管棚和小导管进行超前支护，有利于提高围岩自稳性，在安设工字钢架后，为避免对山体的过分扰动，洞体开挖可采用分部法进行施工。采用模筑混凝土进行洞门导向墙的施作，以提高洞门结构的稳定性和抗震性能，在内设的工字钢上进行导向钢管焊接，钻孔打入长管棚后进行水泥浆浇筑。

2 洞口段施工要点

在隧道工程中，根据“早进洞、晚出洞”的施工原则，应采取有效措施保证岩体稳定，边开挖边稳定，确保施工安全。为安全进洞，在进洞前须设置并完善防排水工程，通过开挖截水沟联接洞外排水系统，保证地表水不渗流入洞口。

1)明洞施工。将暗洞进洞里程桩定测后，按确定好的方案开挖边仰坡，应尽量不扰动边坡。将开挖边仰坡的坡面危石清除干净后，及时进行锚杆、钢筋网，喷射混凝土支护施工，埋设地表下沉的监控点，对地表下沉进行监控。

每刷坡一段就支护一段，以有效确保顺利进洞。在该工程中，采用湿喷C25混凝土，喷射厚度15 cm，以确保边坡稳定。选择采用长度为3 m的砂浆锚杆，布置呈梅花状。因洞口地质条件差，设置在边仰坡的锚杆间距为1.5 m×1.5 m，钢筋网格尺寸20 cm×20 cm。为提高边仰坡稳定性，在铺设钢筋网前先用细钢丝网进行防护。

进行测量放样后，将出洞口位置及法线方向精确后即可正式施工。先将隧道右侧大边墙分步开挖后，为确保施工安全，应及时进行立模浇筑。在接近明暗分界位置时，为确保暗洞掌子面使用预留核心土法进行顺利开挖，应按设计要求在明洞上断面进行导向墙和大管棚施工。将明洞暗做段护拱作业完毕后，应及时进行回填。

在明洞下断面进行拉槽至隧底标高时，应采取有效的工程措施来确保周边边坡的稳定。

2)洞口超前支护施工。进洞位置围岩破碎，应及时进行大管棚超前支护。在DK231+200左侧施工φ108长30 m大管棚，在大管棚下设φ42小导管，小导管长3.5 m，间距0.4 m,纵向间距2.0 m。

在洞口明暗交界处DK231+185右侧施工15 m大管棚，长管棚环向长度按拱顶70°范围设置。导向墙内设工字钢，工字钢间距0.5 m。工字钢外侧焊接φ140导向钢管，导向钢管环向间距为0.4 m。套拱采用型钢钢架支设钢模板浇筑。

脚手架搭设。当混凝土强度满足要求后，在洞口进行脚手架搭设，完工后的脚手架应稳固可靠。钻机就位后，设置专人进行对中确认后予以固定，开始进行钻孔作业。在钻进过程中，为确保孔位精度，应设专人进行钻孔测定。

钻孔与顶管。利用管棚钻机作为钻孔机械，按预埋的导向管钻机就位。在进行深孔钻进中，在首节钻杆尾部外露一定长度时暂停钻进，长度一般控制在20 cm～30 cm。使用钻杆联接套将第二根钻杆与第一根连接牢固后，继续钻进直至设计孔深后，按同样方法将钻杆卸下。将大管棚逐节使用钻机顶入孔内，进行管路连接后将孔口密封，压水检查达到设计要求后进行注浆。

大管棚注浆。根据设计压注水泥砂浆，采用注浆机注入水泥浆进行围岩加固。水泥浆水灰比1∶1，注浆压力0.5 MPa～2.0 MPa。

3)明洞衬砌施工。明洞衬砌施工采用液压整体模板衬砌台车。明洞衬砌施工是在洞内进行二衬施工一段距离后进行，一般是在洞内二衬施工10 m～20 m后，以提高衬砌结构的整体性。在明洞衬砌施工中，为确保岩体的受力平衡，先施作的仰拱筋强度达到设计要求的70%以上时，即可进行边墙和拱部结构施作。

在明洞段衬砌时，先绑扎边墙及拱部钢筋，将外模板关闭后，一次性连续浇筑成型。

4)明洞防水施工。施工前在洞口设置的截水沟联接排水系统，具有防止雨水流入隧道的效果。

该工程使用外贴式防水层作为明洞段防水结构层。当明洞衬砌施工结束且混凝土达到设计强度，将无纺布和防水板铺设完毕后，再进行2 cm厚的砂浆保护层施工作业。在明洞洞顶回填土表层，铺设夯筑的粘土层作为隔水层，厚度控制为50 cm。通过工程设计确保边坡与隔水层形成良好的搭接，以保证洞顶地表水能沿坡面流入排水沟。

5)明洞回填施工。为避免回填作业对洞顶防水层造成损害，防水结构中的砂浆层达到设计强度后，方可进行回填作业。为避免对衬砌边墙产生偏压，墙背回填与洞门端墙浇筑同时进行。

在施工中，回填作业分墙背和拱顶两个作业部位。回填作业开始后，连续进行分层夯筑，直至回填土面达到设计高程。

在墙背回填施工中，自两侧墙底至隧道最大跨度线部位同步回填M10浆砌片石后，两侧继续同步向上进行回填土作业。在拱背回填作业中，两侧对称向上分层回填，每层进行填筑夯实的厚度控制在30 cm以内，回填土面的两侧高差应控制在50 cm以内。

6)洞门施工。在该工程中，为确保隧道洞口稳定，出口选择采用了端墙式洞门结构。洞门基础施工结束后，应通过承载力试验确保洞门基础符合设计要求，必要时可采取工程措施来确保洞门基础牢固，使用片石混凝土或低标号混凝土回填最为常见。

使用钢筋混凝土浇筑洞门墙。洞门端墙须采用1∶0.25的仰斜坡率，以确保洞门结构满足稳定性和抗震的要求。端墙的施工平台使用钢管支架搭设，一般是加固定位大块胶合板或钢模后，通过泵送混凝土入模一次性浇筑成型。

3 隧道洞口沉降监控

1)监测洞口段、浅埋和单压段的地表沉降。在隧道施工中，一般洞口段由于埋深浅，石质较差，受力结构复杂，洞口开挖造成原有结构的扰动，极易发生塌方，出现安全事故。通过对洞口段、浅埋和单压段的地表沉降进行监测，以有效确保施工安全。在Ⅴ级围岩且埋深小于40 m的地段，应每隔5 m～10 m沿隧道轴向布设一个监测点。为实现对地表沉降影响横向范围大小的监测，测点布设应每5 m一个，在边仰坡开挖线周边的合理范围内进行。

2)监测拱顶下沉及收敛量。在监测点布设上，应综合考虑围岩类型、隧道尺寸和埋深等因素影响，在拱顶和墙中部部位沿隧道纵向进行。监测点位间距应根据施工现场情况合理确定，在Ⅴ级围岩中一般为10 m。在洞口进行开挖后，应尽早进行净空变位的量测，最常用的是无尺量测法，及时进行初读数读取。浅埋段的洞内外监测点应布设在同一横断面内，确保监测精度和效果。

3)仰拱底部的监测。为确保施工安全，应每10 m在Ⅴ级围岩开挖段的底部进行一个测点的设置，设置的测点须与拱顶下沉测点处于同一断面上，测量器具为水准仪。量测频率应根据施工现场地质条件合理确定，一般是刚开始每天测两次，随测量记录的变形量大小进行增加或减少。为确保施工安全，同时进行施工工序的优化和调整。

4 洞口段施工风险及防治

在隧道洞口施工中，存在的主要风险有地层滑坡、崩塌、偏压及泥石流等。

1)滑坡。当洞口挖方破坏了原坡面平衡，容易导致出现滑坡。或是在原地层滑坡线上开挖，导致出现新滑坡。

当进行边仰坡开挖时，应对边仰坡不稳定的地方，增设地表锚杆、注浆桩、深基桩、挡墙、土袋等，增强坡面的稳定性，布置观测点加强变形观测。

2)崩塌、落石。在边仰坡开挖，坡率较陡时，极易出现崩塌或落石。

在开挖边仰坡后，应及时施作锚杆、钢筋网，喷射混凝土支护。必要时，可加设锚索、防落石棚，或采取化学药液注浆等措施。

3)单压。当隧道出口洞口与地形斜交时，则存在着单压荷载。

应根据施工现场开挖后的实际情况确定是否换填洞口段基础。当地基围岩差，难以满足承载力要求时，则应将单压对侧的明洞基础换填为C20混凝土。

[1] 刘 会.偏压浅埋隧道洞口施工技术[J].现代隧道技术，2008(4)：12-14.

[2] 王永安,蒋树屏.公路隧道环保型洞口工法设计与施工[J].中南公路工程，2006(1)：22-24.

[3] 温志阳.浅埋偏压隧道洞口施工技术分析[J].工程技术(全文版)，2016(22)：81-83.

On keys for construction at exit and entrance sections of some tunnel and its risk prevention

Qu Hongwei

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Taking some tunnel construction as the example, the paper illustrates the construction points of the tunnel entrance section from the open excavation construction, advanced support construction of the entrance, and lining construction of the open excavation, and points out the prevention measures accordingly, so as to ensure the construction safety of the tunnel entrance.

tunnel, entrance section, open excavation, steel pipe

1009-6825(2017)21-0135-02

2017-05-18

渠洪卫(1980- )，男，工程师

U455

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