浅谈隧道洞口明暗双线浅埋偏压施工技术

艾民

摘 要 隧道洞口处于破碎、浅埋、偏压等不良地质条件时，在施工过程中极容易发生因技术措施不到位而造成地表变形量大，甚至隧道坍塌的安全事故。本文以中长公路交通山岭分离式隧道Ⅴ级围岩节理裂隙发育浅埋偏压洞口施工实例，采取长管棚围岩预支护和坡脚挡墙加固山体，再采用中导洞工法掘进，在左洞中导洞出洞后，施做挡土墙，然后回填碎石水泥土，隧道两侧压力平衡后，施做管棚等超前支护，最后开挖贯通，有效地控制了不良地质造成的安全风险。

关键词 破碎；浅埋；偏压；中导洞工法；预压平衡；变形监测

1 工程概况

广东信宜至茂名公路T13标陈金顶隧道由广西端向广东端单向掘进，左洞广东出口端自ZK0+387开始进入Ⅴ级围岩，洞口ZK0+372～+453段围岩主要为坡残积粉质黏土，全～中风化混合岩，走向343°、倾角74°；右洞广东出口端自YK0+427开始进入Ⅴ级围岩，洞口YK0+427～+481段围岩地质主要为坡残积粉质黏土，全～中风化混合岩，走向210°、倾角90°。岩体节理裂隙发育，残留片理，破碎，岩质极软，遇水易崩解。洞口段最大埋深20 m，坡角30°～40°，雨季潮湿易坍塌冒顶，洞口段存在偏压，现场决定先贯通左洞。

2 施工方案

2.1 出洞方案

隧道断面分左右导坑进行开挖、初支。每侧壁分两步台阶，围岩开挖采用人工配合机械开挖，每循环I20 a拱架按照每榀0.5 m间距布置，围岩较差时预留核心土。施工顺序：超前小导管注浆加固—左洞室上台阶—左洞室下台阶—右洞室上台阶—右洞室下台阶—拆除中隔壁支护—施工仰拱及填充混凝土—挂防水板及二衬钢筋，施做二衬混凝土。

2.2 偏压处理

按照“先平衡、后开挖”的原则处理。左洞中导洞出洞后，施工作挡土墙，然后回填碎石水泥土，隧道两侧压力平平衡后，施做管棚等超前支护，最后开挖贯通。

2.3 导洞施工

陈金顶隧道施工至ZK0+420停止掌子面开挖，挂网喷射封闭掌子面，施做仰拱及二衬，使初期支护成环形结构受力，保证在安全距离范围内开始小导洞施工。导洞设在ZK0+420～ZK0+445段，长25 m。

为了满足施工机械及运输车辆通行要求，将导洞设置在上导坑中间部位，净高4.5 m，净宽4.6 m，满足挖掘机及运输车辆通行。

导洞开挖按照XS-Va围岩开挖方法进行施工，每循环开挖进尺控制在2榀钢拱架为宜，超前支护采用Φ42x4 mm小导管超前支护，环向间距@=35 cm，L=400 cm。开挖后按照设计图纸中I20a型工字钢弯制钢拱架，该处拟设计钢拱夹角为46°028”，隧道顶部拱架弧长5.45 m，两侧钢架长4.28 m，先将4.28 m两侧钢架安装就位后，再安装拱顶一节钢拱架，工字钢架连接端头使用22×28 cm连接钢板，钢架连接接头采用钢板打孔后螺栓连接，一循环拱架安装就位后在每榀对应里程开槽安装仰拱钢拱架，仰拱拱架与侧墙钢架焊接牢固使初支整体受力。安装就位后在距地面1.5 m位置插打2根Φ22@ L=3.5 m锁脚锚杆，每榀四根。钢拱架纵向间距50 cm，拱部纵向采用Φ22钢筋连接，环向间距100 cm，拱部环向100（环）x60 cm（纵）@L=350 cm设置中空注浆锚杆，拱部初支采用挂φ8钢筋网@15x15 cm喷锚支护。

2.4 排水工程

首先清除地表植被及松散土，放样确定回填范围。再施做洞外排水工程，包括明洞段洞顶排水沟和洞口M10浆砌片石排水沟，洞顶永久性排水沟待洞顶回填后进行，可以先就地形及排水走势挖临时截水沟，采用M10砂浆抹面，厚度不小于2 cm，对开挖暴漏面采用C25喷射混凝土封闭防护。

2.5 左线左侧挡土墙施工

①基坑开挖

确定挡土墙准确位置及标高，然后进行基坑开挖，开挖宽度根据基础宽度按照1：1放坡确定。基坑完成后，按基底纵轴线结合横断面放线复验，确认位置、标高及基坑承载力无误并经监理确认后，进行垫层施工。

②模板安装

使用定型钢模，面板厚1.5 mm，测量定线后按照挡墙设计结构尺寸安装、调试到位加固。

③混凝土的浇筑

C20混凝土浇筑前，应对支架、模板和预埋件进行检查并做好记录。砼养护主要是保证砼表面的湿润，控制砼内外温差，防止砼表面产生裂缝。砼强度达到2.5MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时，可进行拆模施工，在拆模时不要损坏砼，正面模板主要采用整体移动，在移动过程中注意模板的稳定性、安全性，保证施工安全。

④沉降縫施工

沉降缝按设计布设于基础错台处、分段处及与结构相接处，沉降缝按纵断面设计分段长度预留，缝宽2 cm。

⑤泄水孔施工

泄水孔的施工要根据交底在适当的位置预留，采用Φ50 mmpvc管，泄水孔的横坡为1.0%。

2.6 左线超前管棚施工

导洞贯通后接通风、水管及动力电缆至出口掌子面，修路与原地面顺接，填筑一块长10～15 m的作业平台。将40 m长管棚材料及施工设备由路基运送到隧道掌子面，按照40 m长管棚施工工艺完成左、右洞大管棚施工，施工工序：测量定位 — 管棚套拱施工 — 管棚钻孔，安装Φ108X8 mm钢管 — 管棚注浆。

2.7 套拱施工

管棚施工前应先施工套拱，利用套拱进行导向，同时借助混凝土套拱稳定仰坡面山体。为了加快施工进度对套拱砼提高一个强度等级采用C30砼。套拱混凝土达到85%强度时，方可实施管棚钻孔工作。

工字钢架设好之后，精确测量导向管的位置，导向管采用Φ133×4 mm的钢管，环向间距40 cm，長度2 m。导向管用Φ14的钢筋焊接固定在钢拱架上。

当明暗交界点处外套拱骨架安装完毕，导向管定位后，浇筑一层60 cm厚的C25混凝土套拱形成衬砌套拱。套拱浇筑采用钢格栅作为内支撑，木模板作为底模，浇筑厚度60 cm，纵向长度2.0 m。

2.8 钻孔、顶管、注浆

为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行。先钻奇数孔，后钻偶数孔。奇数孔成孔后及时安装钢花管或无孔钢管，压注水泥浆。偶数孔成孔后也必须立即安装钢管，防止塌孔，同时偶数孔的施工一方面可以检查奇数孔注浆质量，另一方面也可以进行补充注浆，提高注浆加固围岩的效果。

钢管采用4.0 m和6.0 m两种规格，奇数孔首根4.0 m，偶数孔首根6.0 m，其余的均为6.0 m，以避免钢管接头在同一断面上。钢管采用丝扣连接。

2.9 右线左侧大边墙施工

陈金顶隧道右线左侧大边墙设置在紧靠初支砼边上，YK0+452 ～ YK0+458段墙高10.3 m；YK0+458 ～ YK0+464段墙高14 m；YK0+464 ～ YK0+473段墙高16.5 m；YK0+473 ～ YK0+479段墙高18 m；靠线路中心线一侧纵向间距1 m布设I18工字钢，从上向下布置Φ22钢筋拉杆，间距2 m。

挡墙基底土质为中风化混合岩，设计要求地基承载力≥500 KPa，现场触探试验如承载力不合格，在原地面以下5米采用Φ42*4 mm的注浆小导管注浆加固基础，L=4.5 m@1.2x1.2 m布置，水泥浆水灰比1：1，注浆压力控制在0.5 ～ 1 MPa。

挡墙墙身采用C20砼浇筑，按照一般重力式挡土墙施工工序进行浇筑、养护。分段设置2 cm沉降缝，按照施工规范在距离原地面0.5 m以上按照间距2×2 m梅花形布置Φ50 mm泄水孔。

2.10 洞顶水泥混合土回填

隧道洞顶偏压段采用8%水泥混合土回填，设计R28抗压强度=2.0 MPa，现场根据试验室批复为准。

2.11 右洞超前管棚施工

按照左线超前管棚施工工艺施做右洞40 m长管棚。

2.12 左、右洞开挖支护

左线由出口端按照设计XS-Va分台阶开挖、支护，右洞同时按照设计施工。

2.13 隧道全部贯通

左线先行贯通后，開挖明洞段施做明洞段仰拱及二衬，接着右线隧道贯通。隧道施工过程中安排1～2人24小時进行巡视，并做好日常巡查记录，发现异常情况及时与隧道负责人联系，隧道内有较大裂缝、剧烈沉降、较大涌泥涌水等现象，第一时间指挥隧道内作业人员撤离到安全地段。

3 应用证明

陈金顶隧道出洞方案切实可行，保证了隧道出洞和洞口偏压处理施工安全，于2014年11月份完成业主下达的节点目标，获得全线标杆工程称号。隧道洞口浅埋破碎段预压平衡综合技术的实施，取得了良好的社会经济效益，为今后隧道洞口偏压施工提供了宝贵经验。