隧道浅埋洞口段明洞暗做技术分析

李福贵

（青海省交通工程技术服务中心，青海西宁 810001）

0 引言

隧道洞口往往位于山体一侧，有一定的浅埋偏移。常规的施工方法是先将边坡补强后再开挖隧道，容易造成隧道冒顶崩塌。为了解决这一问题，某隧道洞口开挖采取“反压回填、明洞暗做”的施工技术，保证施工安全的同时确保施工进度。

1 工程概况

某隧道洞口处有一块崩塌体，地质成分为花岗岩，层厚5～10m。若按传统的施工方案开挖，会挖除隧道洞口坡脚，使风化层成为临空状态。

雨水进入风化层会导致岩体崩塌，存在较大的安全隐患。经过各方协商以及专家实地考察后，决定采取“反压回填、明洞暗做”的施工技术进行施工，以保障施工安全。

2 隧道洞口反压回填明洞暗做工艺原理

“反压回填、明洞暗做”的施工技术原理如下：

其一，采用反压回填法对洞口边坡进行锚固，锚杆呈梅花形排列，在边坡与隧洞平行一侧砌筑偏压挡墙，再进行注浆，以加固边坡体，可提高边坡体的抗剪能力，从而实现边坡体整体受力均衡，确保洞口周围土层结构稳定。

其二，明洞暗做是指在注浆后的回填土层下开挖，将浅埋变为深埋，明洞改成了暗洞，以减少施工对崩塌体的影响。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程，如图1所示。

图1 施工工艺流程

3.2 施工准备

清理边仰坡作业基面，挖除坡面上的植被、浮土、危石，避免受施工扰动或环境水侵蚀，造成滑坡、滚石灾害，影响施工安全；施作洞顶截水沟、周边排水设施，减少环境水、施工用水冲刷地表；施工期间做好边坡沉降监测，保证施工安全。

材料与设备数量计划见表1及表2。

表1 主要材料表

表2 机械设备配置表

3.3 边仰坡喷锚注浆处理

边仰坡采用砂浆锚杆锚固，按设计图纸和施工方案，采用人工手持风凿机在坡面上钻设1.5m×1.5m梅花形锚孔，操作要点如下：

其一，采用普通硅酸盐水泥砂浆，其粒径≤3mm；砂浆配比根据试验室数据与试验施工数据综合确定，确保砂浆稠度、和易性符合注浆施工要求；砂浆应随拌随用，严禁长时间放置。

其二，钻设的锚孔孔径比锚杆的直径大15mm，实际钻孔深度与设计值偏差≤50mm。

其三，注浆从孔底开始，根据注浆深度，缓慢上提导管，直至钻孔注满流出，保证注浆均匀、饱满填充锚孔；施工时应注意，注浆压力≤0.4MPa，注浆管口应保持在砂浆液面以下，保证注浆施工质量。

3.4 修筑偏压挡墙

偏压挡墙设于隧道入口偏压区，可对偏压区产生有效抵抗作用。

3.4.1 挡墙地基土方开挖

使用挖掘机配合人工作业，与墙体施工分段进行。

3.4.2 地基处理

开挖地基后，如出现淤泥或松软土体，应及时采取换填等措施对土体进行改良。

3.4.3 挡墙基础与墙身模板安装

模板为钢模，墙体高度大于4m 时，采用二次立模的方式。

3.4.4 挡墙基础浇筑

按照挡墙分段，逐段连续进行浇筑。

3.4.5 墙身混凝土现浇

用混凝土罐车将混凝土运送至工地后，用输送泵进行分层混凝土浇筑，分层厚度为50cm。使用插入式振捣设备对混凝土进行振捣。图2为偏压挡墙的施工情况。

图2 偏压挡墙施工现场图

3.5 碎石土回填

偏压挡墙满足设计强度要求后，用砂土碎石分层回填，单层回填高度不大于50cm，层层压实。回填总高度应高于洞口顶部5m 以上，如图3所示。

图3 回填碎石土施工现场图

3.6 小导管安装及注浆

隧道顶部用Φ42mm 的小导管进行注浆，注浆长度为整个偏压浅埋区，注浆孔为梅花形，以保证注浆的顺利扩散。

在隧道中心线两侧各20m 的范围内进行注浆，浆液采用1∶1 水泥浆，并掺入水玻璃作为速凝剂，注浆的压力值为0.5～2.0MPa，具体的注浆参数可根据现场实施情况调整。

3.7 洞口施工

监测隧道顶部回填土的注浆强度，待其达到设计强度后可进行隧道洞口开挖。隧道的开孔支撑可采用长管棚支护方案。

在管棚支护设置好后，进行注浆。注浆施工完成后，通过预留核心土法开展隧道洞口开挖，每循环进尺不得大于1.2m，在前一个隧道洞口施工周期内提前完成下一阶段隧道洞口施工部署。

4 施工质量的控制要点

其一，严控进场材料质量，保证材料的质量、规格符合设计要求；水泥、砂石等原材料需抽检合格后，方可投入施工。

其二，钻孔施工时，应保证技术人员全程在场指导，监理人员旁站监督，确保钻孔按照设计图纸，从高到低依次进行。

其三，严格做好回填土注浆施工质量控制，保证注浆量符合设计要求；若注浆量超限，注浆压力未达到设计和施工要求，应根据现场情况合理调整浆液浓度，保证注浆的施工质量。

5 安全、环保措施

其一，结合隧道工程的施工特点，制定施工场地安全管理制度。成立以项目经理为组长的安全管理小组，监督各项安全管理制度的落实，实现精细化的安全管理，严惩违规作业行为，切实保证施工安全。

其二，施工前，严格按照规范流程进行技术和安全交底。施工现场设立专职安全人员，全程进行安全施工监督，严格落实班前安全教育制度。

其三，在施工区域设置醒目的警示标志，加强出入管理，严禁无关人员进入场地，严禁作业人员佩戴不合格的安全装备进入现场；加强地表沉降监测，及时掌握洞口围岩状况；拆卸钻杆时，由专人现场进行统一指挥，保障施工安全。

其四，成立以项目经理为主要负责人的环保管理小组，认真学习国家、地方环保法规，并贯彻落实；积极与有关部门协同进行施工场地和周围环境状态监测，督促项目全员自觉遵守环保法规。

其五，设立专用排浆沟、集浆坑，对施工过程中产生的废浆、污水进行集中收集和无害化处理，防止随意排放废浆、污水。

6 效益分析

若采用传统工艺，将偏压挡墙布设在隧道外侧顶，在项目交付运营后，受偏压、位移等多种因素影响，造成墙体开裂，影响隧道洞口运营安全。

采用“反压回填，明洞暗做”施工技术，挡墙距离隧道较远，且在偏压边坡与挡墙之间回填了砂石土，并进行注浆加固，可形成对偏压边坡的有效支撑，改善挡墙的受力条件，可有效保证隧道洞口运营安全，降低隧道洞口明洞开裂、冒顶的风险，且无须反复维修挡墙，可降低后期维护成本。

7 结论

综上所述，隧道浅埋洞口段“反压回填，明洞暗做”施工技术可有效提高隧道洞口施工的安全性，同时确保施工进度，延长洞口使用寿命，并能较好地抵御边坡应力。采用该技术施工的隧道洞口应力分布均匀，结构稳定，可以有效减少后续的维护工作，降低工程维护成本。为检验该技术的实际应用效果，确保工程的安全性，在隧道洞口处设置10 个沉降观测点，经施工监测，洞口位移、洞口顶及仰拱位置沉降等参数符合施工的设计要求，没有发生裂缝、掉块、塌陷等问题，证明该施工技术可靠实用，具有以下优点：

其一，反压回填工艺简单，可就地直接获取材料，快速施作偏压挡墙与回填土方，不会影响施工进度，同时提高隧道及边坡结构的稳定性，确保施工过程的安全性。

其二，对回填土采用导管注浆加固方案，使整个回填区与灌浆结合，形成一个完整的体系，从而改善原地质条件。既可以有效地监测边坡坡面的沉降情况，又可以预防隧道的施工坍塌，最大限度地保证隧道的安全。

其三，对原浅埋地段进行补强，把明洞改为暗洞，从而提高洞口的施工安全性，有效保证施工质量以及边坡稳定。

其四，与传统施工技术相比，该技术可有效降低后期隧道的维护成本，并且不会对施工造成任何不利影响。