聯合隧道超淺埋偏壓段明洞暗做施工技術

杜 長 鈴

(中鐵十七局集團第四工程有限公司，重慶 401121)

聯合隧道超淺埋偏壓段明洞暗做施工技術

杜 長 鈴

(中鐵十七局集團第四工程有限公司，重慶 401121)

鑒于廈深鐵路聯合隧道是典型的超淺埋偏壓結構，明挖法施工難度大，施工危險性大，對設計明挖法和暗挖法兩種施工方案進行了技術經濟比較,最先選用明洞暗做法綜合施工，實踐證明該綜合處治手段是行之有效的。

超淺埋，偏壓，暗做，施工技術

1 工程概況

廈深鐵路惠深段聯合隧道位于深圳市龍崗區山塘陵園境內，起訖里程DK476+860～DK477+845，隧道長985 m。DK477+090～DK477+200段設計采用明挖法施工，其中DK477+090～DK477+170段地勢陡峭，右拱頂覆蓋層厚0.5 m～1.5 m，DK477+170～DK477+200段地勢平坦，拱頂外露0.2 m～1.0 m。

2 施工方案比選

2.1 原設計情況

該明挖段位處山塘陵園內，原設計采用明挖施工，圍巖設計為Ⅴ級，最高開挖高度32 m。DK477+170～DK477+200段拱頂裸露，DK477+090～DK477+170段自然山體橫向陡峭，且結構松散，與左側高差達5 m～9 m，形成了顯著的地形式偏壓結構，造成該段右側側壓力較大。明洞臨時邊仰坡采用錨噴混凝土加固，支護參數為：C20網噴混凝土厚10 cm，Ф6鋼筋網，網格間距25 cm×25 cm；φ22砂漿錨桿長L=4 m，間距1.5 m×1.5 m，梅花形布置。穿越明挖段施工正值雨季，明挖法施工隧道偏壓情況嚴重、臨時防護工程量大、工期長、安全風險高，不利于滿足該隧道施工安全、工期總體要求及運營期間安全要求；同時，若大面積開挖，陵園管理單位不予同意，必須改變工法。

洞口偏壓一般的處理措施是對偏壓一側的山體進行回填，但具體到該工程，由于DK477+090～DK477+170段左側存在較大偏壓，洞身埋深僅0.5 m～1.5 m，且為全風化粘土，如果實施簡單常規的回填，則造成洞頂松弛荷載加大、開挖過程中很可能引起洞身塌方，如果實施明挖、洞身左側將形成18 m～32 m的高邊坡，明挖過程很可能引起邊坡坍塌。

2.2 優化方案

通過優化，擬確定該段洞身采取“明洞暗做”法綜合施工措施，即先施作拱頂偏壓側填土(素粘土+10%水泥改良土)4 m后，將坡腳支擋并從原地表施打橫斜向錨桿；超前支護采用φ89管和φ50雙層小導管；再采用三臺階七步法進行開挖，分部開挖；初期支護采用Ⅰ20a工字鋼鋼拱架；中、下導坑設φ22砂漿錨桿，洞頂露出地表的，中導坑系統錨桿變更為φ42小導管，以確保該段隧道施工和使用安全。

3 施工方法

3.1 施工工藝流程

清表→拱頂回填素粘土+10%水泥改良土→分層碾壓→左右側回填部分邊坡支擋→橫斜向組合中空錨桿施打→洞內土體開挖→初期支護→仰拱、仰拱二次襯砌、填充→拱墻二襯。綜合處治后隧道橫斷面示意圖見圖2。

3.2 施工控制

主控隧道地表處理工作，除對高邊坡處進行卸載和對淺埋處進行填土碾壓反壓外，主要做好洞頂的防排水工作，做好排水天溝，對洞身穿越的地表進行防水覆蓋，防止和最大限度地限制降水滲透至隧道洞身內，改變洞身土體的自穩性，對初期支護造成較大變形，增加施工中的安全風險和質量隱患[1,2]。隧道內開挖嚴格施工工法，控制單次循環進尺，做好超前支護，及時封閉，加強監控，仰拱和二次襯砌緊跟[3,4]。

1)清表。將原地面植被采用挖機進行清除，坡度大于15°時挖臺階后進行碾壓，壓實度不小于95%。

2)拱頂回填素粘土+10%水泥改良土。水泥采用P.O42.5普通低堿硅酸鹽水泥，現場在回填部位以外與素粘土攪拌均勻，嚴格控制水泥摻量不小于10%和壓實度，傾倒至回填地段后整平、分層碾壓，每層厚度不得大于30 cm，填挖結合段，分段分層設置臺階，每側回填寬度必需寬出隧道邊5 m以上。

3)左右側回填部分邊坡支擋。線路左側為盡量減少偏壓帶來的負面作用，需對一部分土體進行卸載，卸載后的邊坡進行錨噴網支護，同時卸載邊坡中間設置一個2 m的臺階，防止雨季出現邊坡滑坍；線路右側回填部位為了確保土體邊角穩定，設置C25片石混凝土擋墻，擋墻底部基礎嵌入深度1.5 m，上部高度2.5 m，擋墻自下向上厚度由2.0 m～1.2 m漸變，垂直角度為20°。同時擋墻上設置兩排泄水孔，間距1.5 m，梅花形布置，泄水孔采用預埋φ50 PVC。

4)施打橫斜向組合中空錨桿。φ25組合中空注漿錨桿由桿體、止漿塞、墊板、錨頭、護套、螺母組成，采用鑿巖機鉆孔，鉆進至設計深度后，高壓風清孔；檢查孔中是否有異物堵塞；若有，應清除干凈，再將錨桿插入孔內，錨桿外露長度滿足安裝止漿塞、墊板螺栓為宜；將止漿塞通過錨桿外露端打入10 cm左右，安裝墊板及螺母，此時不宜上緊。開動注漿泵注漿，整個過程應連續不停頓，一次完成，觀察到漿液從止漿塞邊緣流出或壓力表達到設計值，即可停泵，采用中空錨桿專用注漿泵往中空錨桿內壓注水泥漿，砂漿隨拌隨用。灰漿達到設計強度后，上緊墊板及螺母。考慮此明挖段洞頂部位圍巖均為全～強風化，為軟弱圍巖，需隔孔鉆進，防止因向巖體注水太多導致圍巖滑坍，錨桿長度宜控制在4.5 m左右。

5)洞內土體開挖。開挖采用三臺階七步法進行開挖，分部開挖，留好核心土，單次開挖循環進尺不大于1.2 m，同一臺階面上左右兩側采取跳槽開挖，跳槽距離控制在3 m～4 m，開挖圖見圖3。

6)初期支護。超前支護采用φ89管(10 m一環，搭接3 m)和φ50雙層小導管(3 m一環，每環50根，L=5.0 m，灌注水泥單液漿)。采用Ⅰ20a工字鋼鋼拱架，間距60 cm，Φ22連接筋采取縱向連接，焊接至鋼架邊緣外側，環向間距1 m,與鋼架形成連接整體共同承壓；中、下導坑設φ22砂漿錨桿，間距1.5 m×1.5 m,梅花形布置，每根長度L=4.0 m，錨固長度不得小于3.6 m。洞頂露出地表的，中導坑系統錨桿變更為φ42小導管，預留注漿條件；鎖腳導管采用φ50小導管，L=4.5m，洞頂外露部位，鎖腳導管采用φ50小導管，L=5.0 m，錨固長度不得小于設計長度的90%。局部部位預留雙鎖腳條件。Ф8鋼筋網片，網格間距20 cm×20 cm，1.0 m×2.0 m，網片搭接不小于一個網格。鋼架底腳增設槽鋼、木板(枕木)或者混凝土墊塊、混凝土梁加強墊設，減少沉降。考慮土質破碎，初期支護易沉降，鋼拱架連接板增大為30 cm×50 cm。噴射混凝土采用C25噴射混凝土。

4 監控量測

監控量測的內容根據《鐵路隧道監控量測技術規程》進行設計。初步選擇確定本段隧道拱頂下沉及水平收斂作為施工監控量測項目。

4.1 量測斷面間距

考慮此處地質情況復雜，施工安全隱患大，按《鐵路隧道監控量測技術規程》要求，該段隧道沿洞頂中線和邊墻位置，每10 m布置一個量測斷面，每個斷面布置5個點。

4.2 量測斷面布置

隧道每個量測斷面各布置一個拱頂下沉測點和兩條水平凈空收斂量測基線。測點布置見圖4。

4.3 量測頻率

根據現場實際情況，每日量測2次，2次間隔在(12±2)h之內。降水天氣每日量測3次。

4.4 監測資料整理、數據分析及反饋

在取得監測數據后，及時由專業監測人員整理分析監測數據。結合圍巖、支護受力及變形情況，進行分析判斷，將實測值與允許值進行比較，及時繪制各種變形(1，1-2，1-3，1-4，1-5，2-3，4-5測線)應力—時間關系曲線，預測變形發展趨向及圍巖和隧道結構的安全狀況，及時向有關技術主管報告，以保證施工和結構安全。

該段隧道拱頂下沉及凈空收斂實測值均能滿足施工允許的位移變化速率。以DK477+090拱頂下沉(1測線)及凈空變化(2-3測線)應力—時間關系曲線為例，繪制出K線圖(見圖5)。

5 結語

聯合隧道通過該綜合處治技術保證了安全質量，并減少對當地環境破壞，體現了“最小的破壞即是對環境最大的保護”的理念。該超淺埋地形式偏壓結構的施工過程中證實，通過該綜合施工技術方案是可行的，避免了明挖法帶來的工程安全隱患事故和運營安全隱患事故。

[1] 何 山.淺埋大跨度偏壓隧道動態施工數值模擬和施工工序比選研究[D].長沙：中南大學,2009.

[2] 于躍勛.地質順層偏壓隧道施工力學研究[D].成都：西南交通大學,2004.

[3] 鄧 娜.偏壓隧道施工風險評估研究與應用[D].重慶：重慶大學,2013.

[4] 劉曉敏.山區大跨度偏壓隧道軟弱圍巖移動變形力學效應分析[D].保定：河北大學,2010.

On dark operation in open tunnel construction technique for joint tunnels at great shallow-buried side-pressure section

DU Chang-ling

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway17thBureauGroup,Chongqing401121,China)

According to the typical great shallow-buried side-pressure structure of Xiamen-Shenzhen railway joint tunnel with construction difficulties of the open cutting method and more hazards in the construction, the paper undertakes the technical and economic comparison of the design for the open-cutting and undercutting methods, selects the dark operation in open tunnel, and proves by the practice that the integrated measure is effective.

great shallow-buried, side-pressure, dark operation, construction technique

1009-6825(2014)07-0198-03

2013-12-26

杜長鈴(1977- )，男，工程師

U455

A