淺埋及偏壓隧道洞口段進洞施工技術

[摘要] 在部分鐵路隧道施工過程中經常會遇到洞口段為淺埋、偏壓地質條件的隧道，這種地質條件隧道的進洞施工風險較大，處理不好就容易發生塌方、初支變形量過大、及二襯開裂等現象，嚴重影響施工的安全、質量及進度。本文結合云桂鐵路（廣西段）YGZQ-3標那達1號隧道淺埋偏壓的施工實際，對該隧道洞口段施工步驟做簡要介紹，為今后類似淺埋偏壓隧道進洞提供一些借鑒。

[關鍵詞] 淺埋；偏壓；洞口段；大管棚 ；注漿

[中圖分類號] TU745.3 [文獻標志碼] A [文章編號] 1003-1324（2012）-02-0083-04

1 工程概況

那達1號隧道位于廣西省田東縣境內，全長388m，出口段有11m明洞，全隧均為V級圍巖，屬淺丘地貌，地形起伏不大，高程160-225m，相對高差5-65m，最大埋深55m，隧區山體較緩，自然坡度為100-340，坡面植被多為灌木，植被發育。隧道出口段右側邊坡存在邊坡順層，為保證施工安全在邊坡順層段設置兩根預加固樁，樁截面為2mX3m，樁長分別為21m和23m。

2 洞口段施工方案

2.1 洞口段施工順序

2.1.1 施做洞口的2根預加固樁；

2.1.2 按設計要求做好洞口天溝及排水系統；

2.1.3 開挖洞口段上半斷面至明暗交界處，并做好臨時邊仰坡及直立開挖面的防護措施；

2.1.4 施做暗洞大管棚工程；

2.1.5 開挖明洞下半段面至明暗分界處，并做好臨時防護；

2.1.6 施做明洞段襯砌；

2.1.7 待明洞襯砌達到設計強度后施做回填層；

2.1.8 施做暗洞段。

2.2 采取的加固措施

2.2.1 出口右側邊坡順層地段采用預加固樁防止邊坡滑坡；

2.2.2 洞口段隧道拱頂覆土較薄，開挖前采用水泥土回填反壓，回填至隧道襯砌外輪廓不小于2m；

2.2.3 拱部設置Ф108×6mm大管棚，環向39根，間距0.4m，長35m，管內增設鋼筋籠。

2.3 施工方法

2.3.1 預加固樁施工

⑴施工工藝流程：施工準備→鎖口護壁→開挖土體或巖石，同時進行護壁施工（循環至樁底設計標高）→樁體鋼筋邦扎→澆注樁體混凝土→制作砼試件→混凝土養生。

⑵施工過程中注意事項：

①開挖前要做好地面排水及鎖口；

②兩根樁要逐根開挖，待第一根樁灌注24h后，且樁身混凝土強度達到設計80%后，方可開挖另外一根；

③開挖過程中，應分節開挖，每節不得大于2m，且不得在土石變化處和滑動面處分開，開挖一節后應及時澆注護壁，待上一節護壁終凝后方可進行下一節開挖，護壁模板待護壁澆注24h后方可拆除；

④施工過程中注意檢查樁井斷面，不得小于設計斷面，隨時觀察井內外有無變形情況，如有變形，應采取加固措施。整個施工過程要密切關注地質情況是否與設計相符，若與設計出入較大，應急時向設計部門提出；

⑤整個施工過程嚴格按照設計和規范進行，嚴格執行安全操作規程，確保施工安全。

2.3.2 洞口天溝、排水系統、邊仰坡開挖及防護施工

⑴按設計圖放出邊、仰坡開挖輪廓線，做好洞頂截水天溝，以防地表水沖刷邊、仰坡，導致邊仰坡失穩坍塌。截水天溝結合現場地形修建，施工時首先將溝底虛土清理干凈，然后施作現澆鋼筋砼結構，坡面順暢、不漏水。

⑵邊、仰坡開挖自上而下逐段分層開挖，分層厚度2～3m，邊坡開挖時預留20～30cm后用人工刷坡。刷坡時嚴格按放線開挖，控制超欠挖。土方直接用挖掘機挖裝。石方采用鉆爆法施工，進行光面爆破。當開挖至最下面大管棚下1～1.5m的高度時，停止開挖，修筑平臺，以方便大管棚施工。

⑶邊仰坡防護（見圖1）：邊仰坡防護自上而下隨開挖隨防護。洞身開挖輪廓范圍內采用復合纖維砂漿錨桿，長6m；洞身開挖輪廓范圍以外采用Φ25砂漿錨桿，長9m。Φ25鋼筋采用HRB335。Φ25砂漿錨桿螺絲端桿采用緊固件國家標準尺寸，鋼材采用45號鋼（采用手焊）或16Mn鋼；Φ25復合纖維錨桿緊固件采用廠家標準配件。錨桿鉆孔直徑Φ91mm，孔內采用M30水泥砂漿灌注，注漿壓力為0.4MPa。

洞身開挖輪廓以外面層由噴射C20混凝土、鋼筋網組成。噴混凝土厚10cm，分二次噴射，首先初噴4cm厚C20混凝土，再施工錨桿，間距1.2m，梅花形布置；然后掛20cm*20cmΦ8鋼筋網，最后復噴6cm厚C20混凝土。洞身開挖輪廓范圍以內面層僅由噴射C20混凝土組成，不掛設鋼筋網，厚8cm，同樣分兩次噴射，初噴C20混凝土厚4cm，然后施作錨桿，最后復噴C20混凝土厚4cm。

2.3.3 大管棚施工工藝

⑴鋼架混凝土導向墻施工

在明暗交界地段施作C20混凝土導向墻，縱向長度為1m，厚度為0.8m，導向墻基礎需置于穩定基礎或具有足夠的承載力；導向墻基礎需嵌入管棚作業平臺不小于0.5m，必要時應加深或進行加固處理。導向墻內埋設兩榀18號工字鋼拱架，拱架之間用φ22鋼筋連結；在拱架背上安設φ132×4mm孔口導向鋼管，鋼管長1m，外插角1°～3°。孔口鋼管安設時進行準確測量放樣定位，使孔口管軸線與管棚設計軸線吻合，保證孔口管穩固牢靠，確保管棚的施作符合設計要求。

⑵大管棚施工

①鉆孔及鋼管頂進：大管棚按設計位置施工，鉆機安置的位置距工作面的距離不小于2m。鉆機安置后，根據鉆孔要求進行嚴格定位定向，鉆桿穿過孔口鋼管，把鉆桿的平行線延伸固定下來，以達到鉆機鉆進的導向作用，每鉆完一孔便頂進一根鋼管，鉆進過程應注意觀察，發現鉆孔偏斜時及時糾正。

大管棚鋼管采用φ108X6mm無縫鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm（φ114X6mm鋼套管車內絲，φ108X6mm鋼管車外絲），鋼管絲扣要上滿，確保連接可靠。在下管前，將要頂進的鋼管節搭配到設計長度并試拼接，并做好記錄，以保證隧道縱向同一斷面內的接頭數不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯開1m，然后根據鋼管節逐一頂進。

注漿管事先在鋼管上鉆好孔徑10～16mm、間距20cm梅花形布置的注漿孔；鋼管末端設置不小于1m的止漿段，鋼管末端10～15cm焊成楔形，以減小頂進阻力。

為提高導管的抗彎能力，在導管內放置鋼筋籠，鋼筋籠由四根φ18的主筋和固定環組成，固定環采用短管節，將其與主筋焊接，按1m間距設置。

②大管棚注漿：

注漿采用1：1水泥漿，當圍巖破碎或地下水發育時，為調凝需要，可部分采用水泥-水玻璃雙漿液，漿液強度等級不小于M10。

注漿采用BW-250/50型雙液注漿泵注漿。壓水試驗結束后，按先稀后濃、注漿量先大后小，達到結束標準后，停止注漿，用管塞及時封堵管口，防止跑漿。隨即卸下注漿混合器及注漿系統，并用清水清洗漿液，觀測并記錄泵的排量和注漿壓力的變化情況。

采用單孔注漿結束標準：注漿壓力逐步升高，當達到設計終壓并穩壓10分鐘；注漿量不小于設計注漿量的80%；注漿速度為開始注漿速度的1/4時。

2.3.4 暗洞段施工：暗洞段采用大拱腳臺階法施工：

⑴施工工序如下

①在上一循環的超前支護防護下，弱爆破開挖① 部，施作①部周邊的初期支護：初噴混凝土，鋪鋼筋網，架立鋼架，鉆設徑向錨桿，復噴混凝土至設計厚度。

②弱爆破開挖② -1部，施作②-1部初期支護：初噴混凝土，鋪鋼筋網，架立鋼架，設鎖腳錨管，鉆設徑向錨桿，復噴混凝土至設計厚度；施做臨時仰拱：架設臨時橫撐A，鋪設鋼筋網，并噴混凝土封閉臨時仰拱，同時施作臨時斜撐。

③同②-1部施工工序，開挖及支護②-2。

④弱爆破開挖③-1部，施作③-1部邊墻初期支護，即初噴混凝土，鋪鋼筋網，架立鋼架，設鎖腳錨管，鉆設徑向錨桿，復噴混凝土至設計厚度。

⑤同③-1部施工工序，開挖及支護③-2。

⑥弱爆開挖④部，施作④部仰拱初期支護，即初噴混凝土，鋪鋼筋網，架設鋼架，復噴混凝土至設計厚度。

⑦灌筑○V部仰拱與邊墻基礎；待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充○VI部至設計高度。

⑧根據監控量測分析，確定二次襯砌施作時機，拆除臨時橫撐，鋪設環+縱向透水盲溝、防水板+土工布，利用襯砌模板臺車一次性灌筑○Ⅶ部（拱墻）襯砌。

⑵施工注意事項：

①隧道施工應堅持\"弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測\"的原則。

②鋼架之間縱向連接鋼筋應及時施作并連接牢固，工序變化處鋼架應設鎖腳錨管，以確保鋼架基礎穩定，下臺階安全，防止塌方。

③復合式襯砌段在施工時，須按有關規范及參考圖的要求，進行監控量測，根據監控量測的結果進行分析，確定灌筑二次襯砌的時機及調整支護參數，必要時可噴混凝土封閉掌子面。

④I18橫撐連接處或與鋼架連接處均設鋼墊板（24X20X1.6cm）；I18斜撐與鋼架連接處設鋼墊板（30X40X1.6cm），斜撐與拱腳連接處設鋼墊板（14X30X1.6cm）。

⑤當巖體極破碎自穩性較差時，必要時可采取噴混凝土封閉掌子面或采用大拱腳臺階A型，上臺階預留核心土。

⑥若拱頂鋼架發生明顯下沉，可按大拱腳臺階B型方式施工，上臺階設臨時豎撐，并進行系統支護補強，以確保施工安全。

⑦若邊墻鋼架發生明顯內移，必要時可架設臨時橫撐B；

⑧上臺階每循環開挖機支護進尺V級圍巖不應大于1榀鋼架間距；邊墻開挖每循環開挖與支護不得大于2榀鋼架間距；

⑨仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨管施工，每循環開挖支護進尺不得大于3m；

⑩隧道開挖后，初期支護應急時施做并封閉成環，仰拱至開挖面距離不大于35m，拱墻襯砌距開挖面不大于70m。

3 結束語

隧道洞口段施工對于隧道施工的重要性顯而易見，按照新奧法理論，初期支護及預加固措施是隧道結構的一部分，而二次襯砌僅起安全儲備和飾面作用，因此重視預加固措施和初期支護對隧道施工是非常重要的。各項措施不是孤立存在的，根據圍巖情況、施工環境、工期要求等進行安全性、經濟性比較，因地制宜采取綜合手段才是確保進洞段施工順利的關鍵所在。

該隧道出口暗挖段目前已進洞205m，拱墻二襯已完成155m，均無開裂及沉降現象發生，說明該進洞方案是安全可行的，希望能為類似工程提供一些參考和借鑒。

作者簡介 略。