顺层地质条件下浅埋偏压隧道施工技术

薛旭涛 徐 杰 艾姣姣 孟凡凯 马晓君

1.中建四局第一建筑工程有限公司 广州 510800 2. 中国建筑第四工程局有限公司 广州 510000

0 引言

我国铁路、公路工程隧道穿越恶劣地质条件的情况时有发生，尤其是在贵州地区，多为山地，在此修筑隧道经常会受到围岩条件差的影响，施工难度大，因此加大顺层地质条件下隧道施工技术的研究，对于提升铁路、公路施工质量具有十分重要的意义。正习高速公路是贵州省“六横七纵八联”高速公路规划网“一横”德习高速公路的重要组成部分，也是遵义市骨架高速公路规划网的主要路段，全长约130.059km，双向四车道，设计时速80km/h。

天鹅穴隧道是正习高速重点工程，进口位于坡度为30°左右的斜坡上，表层为强风化钙质页岩，下伏为中风化钙质页岩，基本无汇水条件，洞口开挖深度约6.50m，右线出口右侧为长距离偏压隧道，由于开挖处岩土工程性能差，遇水不稳定，隧道施工需考虑坍塌、边坡失稳等隐患。综合考虑决定在洞口前16m采用环形开挖留核心土法，超前大管棚支护的形式施工。

1隧道偏压处治方案

天鹅穴隧道洞口处围岩软弱，由于顺层地质的特性，采用锚杆注浆的加固措施对洞口处边坡加固，加固效果有限，部分位置出现滑坡现象。

针对前期施工出现的问题，考虑到贵州当地的岩质本身特有的物理力学特性，以及施工过程中岩质的变化，决定采用组合加固措施对洞口进行加固，主要措施如下：

①左线明洞加长12m至ZK126+995，洞门形式不变，洞顶进行覆土回填，消除左线隧道右侧边坡仰坡转角处洞顶孤石掉落的安全隐患；

②右线隧道YK126+976.5-YK127+008段洞内二衬混凝土受力钢筋由原设计φ20调整为φ25，增强二衬抗偏压能力；

③左线右侧ZK126+995-ZK127+018洞门间增设混凝土边坡挡墙，坡比1:0.25，高度5m，挡墙与岩层间设联系筋，墙顶以下2m范围内采用耕植土回填，其余部分采用C20片石混凝土回填，减少隧道偏压。

2 进洞施工

2.1 边仰坡开挖及防护

做好防排水系统后，根据设计图纸和放样结果，自上而下分层开挖，边开挖边支护。仰坡采用1：0.75放坡，边坡采用1:0.5～1:1，石方采用人工手持风镐配合挖掘机开挖；较大孤石或硬质石头采用缓膨胀炸药破碎。禁止采用大爆破，必要时采用松动控制爆破。

坡面设3.5m长Φ22或Φ25砂浆锚杆，梅花形布置，间距1.2m，挂φ8钢筋网，网格间距20×20cm，表面施作10cm厚C20喷射砼。

2.2 明洞施工

洞口段开挖到隧底标高后，进行地基承载力试验，当地基承载力达到要求时方可进行下道工序施工；若基底地基承载力达不到设计要求，采用M7.5浆砌片石或C20片石砼换填，验收合格后方可进行仰拱施工。明洞基础承载力不小于250KPa。施工时需注意以下几点：①仰拱应结合拱墙抓紧进行，使结构尽快封闭；②仰拱浇筑前应清除积水、杂物、虚渣等，并施作混凝土垫层后进行钢筋施工；③仰拱模板使用仰拱移动模架，模板的平整度、刚度应符合要求，砼浇筑时要振捣密实；④仰拱施工前，超挖在允许范围内时，应采用与衬砌相同等级的砼进行浇注；超挖大于规定时，应按设计要求回填，不得用洞渣随意回填，严禁片石侵入仰拱断面；⑤仰拱砼达到设计强度的70%以上后，仰拱回填混凝土；⑥仰拱及仰拱回填施工时，注意按设计要求埋设纵横向排水设施。

2.3 环形开挖预留核心土法暗洞施工

1)施工工序：超前支护→上部弧形导坑开挖→弧形导坑初期支护→左右边墙交错开挖→边墙初期支护→核心土开挖→仰拱及其回填施工→拱、墙防水层及二衬。

2)基本施工顺序见图。

图1 环形开挖预留核心土法示意图

1、依次上环形导坑开挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

2、施作上环形导坑初期支护①；

3、边墙交错开挖V、VI；

4、边墙初期支护②、③；

5、核心土开挖IV；

6、跳槽开挖下断面Ⅵ；

7、仰拱施工④；

8、仰拱回填施工⑤；

9、二次衬砌施工⑥。

3) 施工注意事项：

①左右边墙导坑交错开挖，初期支护紧跟开挖，交错落底，避免上断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长度视围岩情况而定，一般情况下不大于2m；

②施工中应加强监控量测，根据围岩变化及量测信息指导隧道开挖施工，若围岩等级与设计不符，应立即上报并调整施工方案。

3数据分析及应用

1)量测数据采用时态曲线和回归分析法，对围岩稳定性、支护结构状态做出分析。

2)发现数据异常，及时发出警报，并暂停开挖，加大监控量测频率，上报相关单位，待恢复稳定后方可继续施工。

3)对隧道的实时监控量测能很好地反应施工中隧道围岩和支护的一个状态，总而保证隧道施工的安全稳定，也能通过数据反应出的异常合理调整支护工艺。

4 结语

1）顺层地质条件下偏压隧道施工进洞处，应对洞口边坡进行针对性加固，采用组合加固的形式会取得更好的效果。2）对于软弱围岩，隧道在挖掘时使用环形开挖预留核心土法施工，降低施工风险，提高隧道施工质量。3）通过对复杂地质条件下偏压隧道施工技术进行理论研究和实际应用，研究出切实可行的施工技术来解决施工时的安全问题和质量问题，建立适用于贵州地区丘陵地形的浅埋偏压隧道施工的经验总结，为之后的类似项目提供相关指导。