隧道浅埋偏压洞口施工技术研究

田发全

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳 550001）

1 工程概况

该隧道洞口有碎石及少量含砾黏土构成的大型地震堆积体，地形复杂，斜坡地形、陡缓相间坡度约为30～45°。洞口表层松散并有滑塌现象，与地面等高线成小角度相交，坡面上覆盖土层厚度很大，偏压影响较大；洞口的大型地震堆积体已堆积到河边；隧道堆积体结构松散，有条带状混合岩、闪长岩块石等混合，并存在架空现象；河道边在水的侵蚀作用下，崩塌物表面滑溜，导致岸坡后退；该隧道洞顶上有厚度26m的覆盖层，且堆积体松散度极高，导致进洞难度很大。为保证隧道施工的安全性，需先分析洞口结构再确定进洞方案。

2 进洞方案选择

该隧道项目洞口地形复杂，受地震及自然环境影响，洞口表层岩面破碎高度较高，且洞口陡缓相间，最陡坡度超过80°。为保证隧道施工安全，防止大范围堆积体滑塌，应在隧道施工中合理选择进洞方案。

2.1 进洞方案1

对于隧道洞口表层的大量堆积物应采取防滑塌措施。首先要对洞口仰坡进行刷方减载，以降低隧道洞口边仰坡滑塌问题，然后按照施工设计图纸加强洞口附近仰坡防护，对隧道实施管棚超前支护，以有效保证该隧道进洞结构稳定性。

2.2 进洞方案2

按照新奥法施工原理及受力平衡原理，基于隧道进洞围岩现场勘测数据，制定合理的隧道掘进方案，最大限度地避免扰动围岩及山体。新奥法基本原则包括：（1）以岩土交界面为基点由上而下掘进；（2）按照施工设计要求对围岩实施锚喷网防护，隧道进洞顶部设置截水沟，导向墙采用建筑套拱；（3）隧道中管棚的加固区域面积为240m2，洞顶交叉施工使用直径为32mm 自进式锚杆；（4）为防止隧道洞口的山体滑塌，在山体坡脚增设C20 混凝土仰斜式挡墙反压巩固基脚，采用三台阶法开挖隧道洞身，开挖到洞身20m后，还需采用钢管桩方案，加固大范围堆积体底部的土体。

以下为进洞方案1与进洞方案2的对比：

（1）方案1 在施工中需耗费大量时间、人力对大范围堆积体进行刷方减载，该方案严重破坏了生态平衡，且刷方后的高仰坡不利于进洞施工。

（2）方案2 符合生态保护要求，节约了施工成本，缩短了施工周期，同时可有效解决隧道浅埋偏压洞口堆积体过大的问题，保证隧道进洞施工安全。

综上所述，大范围浅埋堆积体隧道采用进洞方案2效果最佳。

3 进洞方案的实施

3.1 进洞施工工艺流程

进洞施工工艺流程如图1所示。

图1 进洞施工工艺流程

3.2 施工控制要点

3.2.1 高仰坡自进式锚杆施工

该隧道工程共用到244 根直径33mm 的中空自进型锚杆，在洞顶13m×21m 区域设置锚杆，施工时可同时采用注浆方式加固隧道坡面堆积体。

（1）施工准备：清理施工现场并平整场地，搭建脚手架，连接施工所需排水管、通风管并确保管路畅通。检查施工设备，确保无机械故障。

（2）钻孔：启动空压机风枪，根据隧道坡面的实际情况调整钻孔角度；在第一节锚杆前端套上钻头；在钻孔过程中，一节锚杆钻进后接入下节锚杆，直至达到施工设计要求长度；锚杆加固时，纵横方向间距均为1.5m，单根锚杆长10m，可加固区域面积为240m2；

（3）注浆：将注浆管与注浆泵连在一起，并在同一时间启动泥浆搅拌装置；将所述混凝土和其他掺加物按一定比例混合，然后加入水进行搅拌；待充分搅拌混合后，倒入压浆泵进行注浆。

（4）在压浆完成后，应立即将止浆塞固定于锚杆上，并将其紧固。将垫板套在锚杆外露部位与地表紧密结合，并将螺丝帽固定在垫板外侧。

3.2.2 管棚施工

在隧道开挖断面的150°位置施作40m 长，直径108mm×6mm 超前大管棚，以确保隧道开挖轮廓外围岩的稳定、牢固。

（1）施作管棚套拱：在山体附近的隧道掘进轮廓线外，拱部180°区域内设置四榀I18 型工字钢、间隔50cm 的拱架，纵向用直径为22mm、间距为100mm 的钢筋相连；将拱架与隧道底连接，同时用槽钢支撑拱架，设置钢筋作为定位装置，以保证拱架结构稳定。

（2）将空口管作为管棚导向管，安装47 根在套拱内。为保证浇筑混凝土时不发生位移现象，空口管应焊接在工字钢上。

（3）采用5cm 厚木板加宝丽板（保证混凝土面光滑）安装到套拱上，并用直径为12mm 的拉筋外加蝴蝶卡加固；为保证套拱模板的稳固性，外侧采用工字钢、钢管进行支撑。

（4）内模表面涂刷脱模剂，再用C25混凝土浇筑套拱，浇筑时利用插入式振捣棒进行充分振捣，保证混凝土的密实度满足施工要求。

（5）大管棚布设见图2：

图2 大管棚布置示意（单位：cm）

3.3 反压混凝土挡墙施工

该隧道工程进洞入口附近存在大面积堆积体，且处于架空状态，隧道存有裂缝病害，导致施工中存在滑塌安全隐患。因此，采用反压混凝土挡墙护脚，在隧道洞口左侧边坡坡脚位置设高10m，长45m 的仰斜式混凝土挡墙，墙体及墙基都采用C20混凝土，保证挡墙结构稳固。

（1）施工准备和放样：施工前，须做好地面的排水工作；将挡墙后表面的空隙清理干净，并对其截面进行再放样；现场墙趾地面线与图纸剖面偏差较大时，应与设计方进行交流，并进行相应的调整。

（2）基坑开挖：挡墙基坑挖深1.0m，形状、埋深、大小都根据施工设计要求确定；单次基坑跳槽开挖10m，及时用C20混凝土浇筑基础，以确保山体稳固。

（3）现浇墙身混凝土：墙身浇筑模板采用35cm×160cm 的钢模板，通过支架支撑，单次浇筑高度1.8m；浇筑混凝土时应安排专人监控施工现场，用蝶形螺栓固定模板；当混凝土降至2.0m 以上，利用串筒、溜槽进行浇筑；串筒出料筒下混凝土堆积高度不超过1.0m，以避免混凝土离析。

3.4 进洞施工

保证隧道进洞施工安全的关键是做好大管棚、高仰坡自进式锚杆、反压混凝土挡墙施工。

（1）按照“三台七步法”进行隧道进洞施工，需严格按照“短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的基本原则确保隧道进洞施工质量。

（2）进洞施工时，需有专人实时监测施工质量，并将信息及时反馈给指挥人员，当施工质量出现问题时，应采取措施及时处治，保证隧道进洞施工质量。

3.5 钢管桩施工

隧道浅埋偏压洞口地形复杂、表层大范围松散且有滑塌迹象，承载力不足。采用直径为70mm 的钢管桩，并注浆进行加固，以防隧道结构出现沉降、滑塌病害。

（1）在隧道浅埋偏压洞口段增设围岩量测点，并进行实时监测，每6～8h测量一次并进行分析。若实际监测情况与设计存在较大误差，应及时采取补救措施；

（2）在进行隧道洞身的钢管桩施工时，需提前设置钢管桩施工孔位。孔位纵横间距为1.0m，呈梅花形状全幅布置。

（3）等填充混凝土达到设计要求的强度后，进行钢管桩施工，每根钢管桩长10m，以水灰比为4∶5 的比例注浆。洞身钢管桩布置如图3所示：

图3 洞身钢管桩布置示意图（单位：cm）

4 施工注意事项

（1）施工时应遵循施工设计要求设置拱架，控制好垂直度与间距，并确保拱架的牢固性。

（2）实时监测围岩应力变化，并及时分析测量数据，若数据与设计数据误差较大，应及时与设计部门沟通反馈。

（3）进洞施工方法采用“三台阶七步开挖法”，开挖过程中应错开马口，单个台阶长度不超过5m。

（4）及时填充仰拱、衬砌混凝土，施工时需控制好衬砌、仰拱长度，确保快速形成封闭环。

（5）采取人工+机械开挖方式，尽量避免施工扰动隧道围岩。

5 质量、安全、环保措施

（1）应严格按照各项技术指标对原材料质量及规格进行全面检测。在材料进场之前，要查验出厂合格证，将材料规格与设计要求进行认真比对。

（2）建立健全的质量控制体系。设置项目经理为质量控制小组的主要负责人，组建专业技术团队，合理分工、强化职责，及时发现并解决问题，进一步提高技术交底工作的效率。

（3）建立安全管控小组，实施安全教育机制。为提高安全教育的效果，应加强对安全教育的重视，成立专门的安全教育小组，并有针对性地进行不同工种、工序的安全教育和学习；

（4）做好安全培训工作，提升专业人员的专业技术能力。强化安全培训的体系管理及执行力度，进一步促进安全人员执行力的提升。

（5）保持操作面和周边区域的干净整洁，在施工现场划分处理垃圾的专属区域，安排专人对施工场地堆放的垃圾进行分类，并定时定点完成垃圾的外运，严禁随意抛掷垃圾的行为。

6 结语

综上所述，实例隧道工程浅埋偏压洞口附近存在大面积堆积体，因此，在保证施工安全的前提下，采取了合理的隧道进洞施工方案，有效减少了对隧道围岩的扰动，很好的控制了施工中的危险性。从施工准备阶段到竣工阶段，合理运用浅埋偏压洞口的施工技术可有效确保隧道进洞施工安全、提高施工质量。