浅谈山区铁路浅埋偏压隧道洞口段施工技术

吴新栋

【摘 要】山区铁路建设，地形地貌变化大，相当一部分隧道进出洞存在浅埋、偏压，进出洞极易引起洞内坍塌、洞外山体滑移，影响进度及工期，甚至威胁到铁路运营安全。为保证浅埋偏压隧道进出洞施工安全，必须结合现场条件，采取切实可行的施工方法和有效支护措施。

【Abstract】The railway construction in mountain areas has great changes in topography and geomorphology， and quite a few tunnels has shallow burial and bias pressure. The entrance and exit of the cave will easily cause the collapse of the tunnel and the slip of the outside of the cave. It affects the schedule and the construction period， and even threatens the safety of the railway operation. In order to ensure the construction safety of the entrance and exit of shallow buried unsymmetrial loading tunnel，practical construction methods and effective supporting measures must be taken in combination with the field conditions.

【關键词】浅埋偏压；预加固桩；明洞暗做

【Keywords】shallow buried bias； pre-reinforced pile； do open cut tunnel in the dark

【中图分类号】U45 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0150-03

1 引言

山区铁路隧道的施工，如不能够及时采取合理的施工方法和行之有效的辅助施工措施，隧道初期支护容易发生较大的变形、进而可能引起洞内坍塌、洞外山体滑移，加大隧道安全风险。在高风险浅埋偏压隧道进出洞施工中表现尤为突出。

2 工程概况

2.1 隧道概况

九山2号隧道位于广东省郁南县境内，进口里程为D1K307+208；出口里程为D1K307+587，隧道全长379m。隧道纵坡为连续下坡，变坡点里程为D1K307+360，坡度分别为5.8‰和2.5‰，坡长分别为4150m和600m。

2.2 工程施工重难点

隧道出口偏压严重，隧道出口采用单压耳墙式洞门，进口偏压式明洞门，其中D1K307+208～D1K307+217、D1K307+567～D1K307+587段为明洞式衬砌、D1K307+549～D1K307+567段明洞采用半明半暗的工法施工，特殊明洞式衬砌。

3 工程施工条件

3.1 自然条件

隧址为粤西北低山丘陵区，地形起伏大，最大高差约89m，区域内大气降水丰富，山体植被覆盖较好，多被开垦种植成片橘子树。洞身主要穿越粉质黏土、全～强～弱风化的寒武系砂岩等。

3.2 工程地质特征

全～强风化砂岩结构面发育，有较多不规则裂隙，多张开，部分有填充物，开挖后自稳能力差；D1K307+510～D1K307+587段为隧道出口，偏压严重，对洞口结构物稳定性影响较大；埋深浅，表层残积土及全风化砂岩层土体松散，土层呈砂土状，开挖极易塌陷，评估初始风险等级为高度风险。

3.3 水文地质特征

地下水主要是寒武系基岩裂隙水，水量微弱，施工过程中未发现较集中地下水。

隧道涌水量可用经验公式：Qs=2.74·α·W·A面积（km2），取值0.026km2，经估算Qs=15m3/d；最大涌水量Q0=22.5m3/d。地下水不是很大，不会对施工产生大的影响。实际施工中揭示涌水量与理论计算基本吻合。

4 主要施工技术

4.1 主要施工方法概述

隧道出口偏压严重，地形较高的一侧布置预加固桩，并进行地面锚杆加固，设置8根截面为2.5×2.5m的预加固桩，桩间净距为4.0m，与隧道外侧净距5m，长度均为28m。D1K307+522～D1K307+542段设置地面锚杆，控制范围为隧道中线两侧各10m，锚杆采取间距1.5×1.5m的梅花形布置，地势较低的一侧设置扩大基础及偏压耳墙。断面布置形式参见图1。

D1K307+567～D1K307+587段为明洞，采用明挖法施工。

D1K307+549～D1K307+567段为洞口段为高风险集中段，为施工关键控制点，施工采取半明半暗的特殊施工工艺，首先施作耳墙；然后打设φ89超前管棚注浆加强支护；从地势较低侧向较高侧依次施作套拱；在套拱的保护下，采用弧形开挖，留核心土，随挖随支；在浇筑初支和二衬混凝土后进行仰拱填充；最后回填土石至设计厚度并施作浆砌片石。

4.2 施工流程

隧道出口总体施工顺序为：首先施工D1K307+541.5～D1K307+587里程段预加固桩，再施工地面锚杆；待预加固桩和地面锚杆施工完成后，方进行施工洞口开挖和明洞施工，以充分利用预加固桩和地面锚杆联合作用消除山体偏压的影响，从而保证洞内施工安全。明洞段施工时，先施工D1K307+549～D1K307+567明洞暗挖段，且由大里程向小里程施工，然后施工D1K307+567～D1K307+587明洞段。

4.2.1 预加固桩的施工

预加固桩共设置8根，其中一根与端墙位置重合，桩型为矩形2.5m×2.5m，间距为4.0m，长度均为28m，与隧道外侧净距5.0m。采用人工挖孔，绑扎钢筋，浇筑混凝土的施工方法，施工采用跳桩法施工。

4.2.2 地面锚杆的施工

D1K307+522～D1K307+542里程范围内设置地面锚杆，锚杆长度控制在与隧道外壁1.0m，隧道中线两侧各10m，梅花形布置，间距为1.5×1.5m。地面锚杆设置里程代表横断面图如图2所示。

4.2.3 洞口开挖施工

①调查洞口自然排水体系，结合现场地形地势布局洞口的截排水系統的施工，并做好洞口边仰坡防护施工，然后才安排洞口开挖。②按照设计坡率开挖边仰坡，采用自上而下逐段以及分层开挖，每层厚度约2～3m，并预留20～30cm用人工刷坡。[1]③自边仰坡顶部向下，分层开挖，分级防护，每开挖一级紧跟防护一级，以尽可能缩短裸露边坡暴露时间。

4.2.4 明洞暗挖法施工

D1K307+549～D1K307+567段采用半明半暗的工法施工，特殊明洞式衬砌，背离山体一侧设偏压耳墙，由于隧道出口段存在偏压情况，且距离较长，采用半明半暗的施工工艺，D1K307+549定为全部暗挖分界里程，具体方案如下：

①开挖外边墙部分①，自上而下放坡开挖，分段开挖、分段浇筑耳墙，起止里程D1K307+549～D1K307+567，由大里程向小里程施工，临时边坡防护采用锚网喷支护型式。

② 待外边墙施工完毕后，根据现场地面线情况施作套拱，采用φ89管棚超前支护，每3延米施作一环，每根钢管长度按照3～6m控制，环向每40cm一根，管棚外倾角不大于12°，具体数值根据现场实际适当作灵活改变，开挖采用弧形周边开挖，中间预留核心土，随挖随支，具体工序安排如下：第一， 架立靠近耳墙的A单元格栅钢架。第二， 将前一循环施工好的格栅拱架作为导向墙，施作超前支护，人工配合机械（或弱爆破）开挖②部，初喷3～5cm厚混凝土封闭，施作②部周边的边坡支护，架立中间的A单元格栅钢架，钻设系统锚杆后二次喷射混凝土至图纸要求厚度，每循环进尺一次，掌子面紧跟喷射5cm厚混凝土封闭。第三， 在滞后于②部一段距离后，同样工法开挖③部，初喷混凝土封闭，施作③部周边的边坡支护，架立远离耳墙处的A单元格栅钢架，施作锁脚钢管、系统锚杆后二次喷射混凝土，每循环进尺一次，每循环喷射混凝土封闭掌子面一次。第四， 在滞后于③部一段距离后，同样工法开挖④部，初喷混凝土封闭，施作④部周边的边坡支护，架立B单元格栅钢架，施工锁脚钢管、系统锚杆，复喷混凝土，喷射混凝土封闭掌子面。第五， 在滞后于④部一段距离后，同样工法开挖⑤部，初喷混凝土封闭，施作⑤部周边的边坡支护，架立C单元格栅钢架，施工锁脚钢管、系统锚杆，复喷混凝土，喷射混凝土封闭掌子面。第六， 按两台阶分步开挖⑥和⑦部。第七，在滞后于⑦部一段距离后，开挖⑧部，分别灌筑仰拱及仰拱填充。第八， 认真分析现场监控量测数据，判定初期支护已收敛后，整体浇筑拱墙二次衬砌。③按照图纸要求分层夯实回填洞顶，施做永久防护浆砌片石。施工方法见图3“隧道出口施工方法图”，施工工艺流程图见图4所示。

4.2.5 明洞施工

隧道出口D1K307+567～D1K307+587段采用单压耳墙式明洞，采用明挖法施工，明洞衬砌在偏压墙基础混凝土施工完成后，采用偏压加强衬砌，背离山体一侧设偏压耳墙，拱墙及仰拱均设置双层钢筋，混凝土为C25泵送混凝土，采用行走式全液压衬砌台车衬砌。[2]

5 施工注意事项

5.1 边仰坡及明洞施工

①临时边仰坡应严格按设计要求进行支护，做好临时边仰坡的防护和防排水系统；根据工作面施工作业空间条件，尽可能早施做拱部超前管棚，以提高对后续断面的支护作用。② 出口明洞段在预加固桩施工完毕后方可施作；出口明洞段施工时，先施工D1K307+549～D1K307+567段，且由大里程向小里程施工。③明洞施工时采用分段分层拉槽开挖，随挖随支，确保边坡的稳定；明洞施工要开挖一环，衬砌一环。④待边坡或初期支护变形收敛后，立即施做仰拱和二次衬砌，防止大断面偏压隧道边墙发生向内位移。⑤明洞顶部回填土石，须待衬砌达到设计强度的70%并及时施作防水层后方可进行。

5.2 加强监控量测工作

本隧道施工过程中强调重视监控量测工作，洞口段施工中布置的必测项目包含坡面稳定检测、地表沉降观测、拱顶下沉和洞内初支收敛变形等。严格按要求布点和按照规定的频率实施观测。通过分析观测数据成果及时掌握刷坡面及围岩的动态，对支护的稳定状态进行预测，并据此调整相关支护参数，保证隧道施工安全和结构的长期稳定。

6 结语

浅埋偏压隧道洞口段的施工，处理好偏压问题最为核心和关键，施工准备阶段，要根据图纸与设计要求，结合现场的自然、水文和地质条件，做好风险评估工作，制定有针对性的风险处理措施，消除风险或降低风险等级，创造相对安全的施工环境。

根据现场变形检测结果分析，实际隧道周边变形在可控范围内，说明我们所采取的施工方法措施是比较成功的。

【参考文献】

【1】邓彬.探讨隧道浅埋偏压洞口段施工技术[J].山西建材，2014（03）：163-165.

【2】杨帆.隧道浅埋偏压段地表回填注浆及开挖支护施工技术[J].铁道标准设计，2007（05）：79-82.