大跨隧道穿越浅埋偏压段处理方案探讨

姜同虎 吴 华

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088)

1 工程概况

滁州至淮南高速公路滁州至定远段琅琊山隧道为分离式小净距隧道，右洞长407 m，左洞长478 m。隧道净宽14.50 m，近期为双向四车道通行(含硬路肩)，远期可升级为双向六车道隧道，隧道单洞最大开挖跨度为17.06 m，最大开挖高度为11.49 m，属大跨扁平隧道。

琅琊山隧道主要穿越粉质粘土、强～中风化千枚状页岩、强～中风化硅质页岩等软弱地层，节理裂隙发育，岩体破碎，整体稳定性差，隧道围岩级别为Ⅴ级～Ⅳ级，其中Ⅴ级围岩约占71%。

琅琊山隧道右洞定远端洞口K13+703～K13+765段与自然冲沟斜交，冲沟长130 m，底宽约30 m，冲沟区周边为滁州市林科所所属高大林木。根据设计资料，该处隧道埋深最浅约8.5 m，上部地表粘土层厚0.6 m，强风化硅质页岩厚7.9 m，隧道洞身为中风化硅质页岩。

隧道施工至该浅埋偏压时，冲沟附近林木已砍伐，如图1所示，通过现场实际测量发现隧道顶覆盖层最薄仅5.6 m。由于地勘钻孔位置距离冲沟较远，为探明该处实际地质情况，现场开挖探坑1处，如图2所示，深度约2.0 m，未见基岩，均为粉质黏土层。

隧道右洞掌子面已开挖至K13+703处，发现岩体破碎严重，呈松散状，泥质胶结，敲击易碎，CD法中隔壁与主洞交叉处沉降量较大，初期支护局部出现裂缝，现场施工采用临时仰拱及斜向钢支撑加固，控制初期支护变形，如图3所示。

由于实际地质及地形同原设计有出入，地质地形的变化均不利于隧道施工，同时本隧道自身开挖跨度大(约17.0 m)，隧道穿越浅埋偏压施工时发生坍塌、冒顶的风险高，安全隐患较大，需采取一定处理措施，确保该段隧道施工安全。

2 处理方案

根据琅琊山隧道浅埋偏压现场地形、地质条件，结合国内部分隧道穿越浅埋偏压段的理论研究及相关工程处理经验，提出了暗挖方案、路基方案、明洞方案。

2.1 暗挖方案

根据现场施工情况、实测地表横断面及监控量测数据等相关资料，同时考虑隧道初期支护沉降量已较大，为确保施工安全，对琅琊山隧道右洞浅埋偏压隧道支护参数进行适当优化调整如下：

1)Ⅴa型复合式衬砌钢支撑间距由50 cm调整为40 cm，相应系统锚杆、锁脚锚杆及临时中隔壁的纵向间距也调整为40 cm；

2)在施作原有超前小导管的基础上，每2循环超前小导管间增加1环超前小导管，长度为4.5 m，环向间距30 cm，以改善拱圈围岩的自稳能力；

3)隧道右洞浅埋偏压地表采用φ70×5 mm PVC管注浆加固，预注浆浆液采用1∶1水泥浆，并掺入3%～5%的水玻璃作为速凝剂，加固范围为K13+720～K13+750，横向宽度为隧道中线两侧各13 m，以改善围岩的物理力学指标，提高围岩的自稳能力，同时起到止水防渗的作用。

2.2 路基方案

琅琊山隧道右洞冲沟距原设计隧道洞口约80 m，为降低浅埋偏压段隧道施工风险，该段改为明挖路基，具体方案如下：

1)为尽量降低隧道洞口边仰坡的高度，确保坡面稳定，隧道洞口桩号定于冲沟埋深最浅K13+730处，设置端墙式洞门，并且重新施作30 m超前大管棚，确保K13+703～K13+730段施工安全；

2)隧道右洞冲沟至原设计隧道洞口K13+730～K13+810段采用明挖路基方案，边坡采用锚杆框架防护，最大挖方断面为5级坡，坡高约32 m。图4为路基方案开挖示意图。

2.3 明洞方案

琅琊山隧道右洞冲沟至隧道原设计洞口段采用明洞回填，具体方案如下：

1)为尽量降低隧道洞口临时边仰坡高度，确保坡面稳定，隧道明暗交界桩号定于冲沟埋深最浅K13+730处，并重新施作30 m超前大管棚，确保K13+703～K13+730段施工安全；

2)隧道右洞冲沟至原设计隧道明暗交界处K13+730～K13+796段采用明洞回填方案，临时边坡采用锚网喷防护，施作明洞后回填碎石土、粘土隔水层及种植土，因该段为临时征地，需回填至原地面线，回填厚度、坡度均较大，需加强明洞衬砌配筋。图5为明挖方案开挖回填示意图。

3 处理方案比选

综合琅琊山隧道地形、地质条件及施工风险、造价、环境影响等因素，对暗挖方案、路基方案、明洞方案的优缺点对比分析，详见表1。

表1 各方案优缺点对比分析表

暗挖方案能彻底避免对生态环境及对左洞偏压的不利影响、施工组织难度也相对较小。通过加强衬砌结构支护参数，结合监控量测工作，掌握施工过程中围岩及支护结构的状态，据此适时调整施工工法、时序等，基本可确保隧道的施工安全。但暗挖方案施工工期较长，且浅埋偏压段施工存在一定风险。

路基方案施工简便，但路基边坡坡度较高，施工风险大，易发生次生灾害，同时路基方案的实施将右洞的浅埋偏压问题转移到了左洞，左洞将受到严重的永久性偏压，经结构计算分析，受右线边坡影响，左洞隧道拱顶、仰拱部位安全系数、裂缝宽度均不满足规范要求，同时该方案存在征地困难、对生态环境造成不利影响等缺点。

明洞方案施工简便，对左洞隧道衬砌结构影响相对较小，但临时边仰坡坡度较高，坡面岩体节理裂隙较发育，节理面与岩层层面、开挖坡面组合切割形成楔形体，易发生局部崩塌、掉块等危害。且该方案开挖、回填工程量均较大，需做好临时弃渣场的场地选择、防护及明洞衬砌参数优化等工作，同时需加强施工组织，制定隧道左洞监测预案。

综上分析，路基方案边坡开挖范围过大，存在征地困难、对生态环境造成不利影响等缺点，特别是对左洞也将引起严重的永久性偏压，将隧道右洞的问题转移到了左洞，不建议采用该方案；暗挖方案、明洞方案基本可行，由于明洞方案存在开挖、回填工程量大，临时防护要求高，生态环境破坏严重，对左洞产生偏压影响等缺点，而暗挖方案能彻底避免对生态环境及左洞偏压的不利影响、施工组织难度也相对较小，因此推荐采用暗挖方案。

4 结论与建议

根据滁淮高速琅琊山隧道穿越浅埋偏压地形、地质条件，为确保隧道施工安全，对该段落进行暗挖方案、路基方案、明洞方案三种处理方案进行论证分析。综合考虑施工安全、生态影响、工程造价等因素，推荐采用暗挖方案，以便彻底避免对生态环境及左洞偏压的不利影响，顺利通过浅埋偏压段。

在隧道穿越浅埋偏压段施工过程中，施工单位应做好施工组织设计，落实各项加固措施，加强隧道监控量测，掌握施工过程中围岩及支护结构的状态，据此适时调整施工工法、时序等，确保隧道施工安全。