小凈距偏壓隧道洞口圍巖穩定性分析及處理技術

傅 鵑

(江西省公路科研設計院)

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小凈距偏壓隧道洞口圍巖穩定性分析及處理技術

傅 鵑

(江西省公路科研設計院)

淺埋偏壓小凈距隧道洞口段圍巖穩定性是隧道施工應控制的關鍵部位之一，對其穩定性及其處理技術進行研究，為小凈距偏壓隧道施工安全提供理論保障。通過采用超前管棚與超前小導管綜合治理的方法，確保了所依托銅萬高速獅子垴二號隧道的施工安全性，說明了該治理方法有效可靠。

小凈距隧道; 淺埋偏壓; 穩定性分析; 處理技術

1 工程概況

銅萬高速獅子垴二號隧道位于宜豐縣境內芳溪鎮與車上林場交界處，本隧道為分離式長隧道。隧道右線起訖樁號為K33+185～K34+730，全長為1 545 m。隧道右線位于直線以及半徑R=1 860 m的右偏圓線上，路線縱坡為1.4%～-0.9%，隧道最大埋深197.5 m；隧道左線起訖樁號為ZK33+155～ZK34+735，全長為1 580 m。隧道左線位于半徑R=1 908 m的右偏圓線上，路線縱坡為1.398%～-0.9%，隧道最大埋深180.0 m。該淺埋偏壓洞口段位于獅子垴二號隧道左線出口端，隧道施工時采用雙向進洞，需進行暗洞入口淺埋偏壓小凈距洞口處理。

2 淺埋偏壓隧道穩定性分析

2.1 偏壓隧道的理論設計

偏壓隧道在實際工程中，既屬于常見隧道，又屬于特殊隧道，在設計過程中也有一定特定的設計措施來保證偏壓隧道的圍巖穩定性。偏壓隧道的設計，除了依據設計規范的隧道支護及襯砌結構設計外，還包括隧道的邊仰坡加固設計和偏壓隧道的洞門設計。邊仰坡加固設計的方法主要有：一是通過錨固和注漿等方式對邊仰坡進行加固；二是通過坡腳堆載的方法來抵抗坡體的下滑力，維持邊坡穩定性。常見的隧道洞門設計有很多種類，主要包括以下幾種：端墻式、翼墻式、削竹式、柱式、臺階式和耳墻式，其中通常適用于淺埋偏壓隧道洞口的洞門形式是臺階式洞門及耳墻式洞門。

2.2 隧道圍巖穩定性評價

獅子垴二號隧道左線ZK34+380～ZK34+735段隧道圍巖主要為強～中風化二云石英片巖，節理裂隙發育，巖體完整性差，整段隧道埋深淺，無自穩能力，側壁頂部易產生坍塌。開挖時，多以面狀滴水為主，局部可能出現線流現象，雨季時可能出現雨淋狀滲水。出口處以第四系殘坡積物粉質黏土及全～強風化二云石英片巖為主，厚度較大，土質松散，巖體穩定性差，出洞口處Ⅴ級圍巖還存在殘積土及斷層破碎帶等，應加強防護措施。該級圍巖巖體破碎、受地下水作用影響強烈，處理不當會出現大坍塌，側壁經常小坍塌，洞頂易坍塌，淺埋地段易出現地表下沉。該隧道出口處于一斜坡上，出口軸線與地形等高線斜交，邊坡切面與洞門非對稱，屬于坡面斜交型，存在偏壓。

依據獅子垴二號隧道的地質勘查資料，結合現場取巖芯試驗結果，參考其他類似工程參數取值，現將隧道左線出口處圍巖巖層及支護結構的物理力學參數取值如表1所示，采用赤平投影法如圖1可知隧道洞口邊坡是穩定的。

表1 圍巖的物理力學參數表

圖1 赤平極射分析圖

3 輔助施工設計

(1)進洞超前管棚：用于洞口預加固，設置于隧道兩端洞口。管棚采用熱軋無縫鋼管Φ108×6.5 mm，外插角1～2度，環向間距50 cm，節長4 m、6 m，總長40 m。管棚導管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆8 mm壓漿孔，尾部4.5 m不設壓漿孔。注漿采用水泥漿液(摻3%水玻璃)，注漿參數參考如下：水泥漿水灰比1∶1，摻3%水玻璃，水玻璃濃度：波美度35；水玻璃模數2.4。注漿壓力：初壓0.5～1.0 MPa，終壓2.0 MPa。

(2)超前小導管:用于Ⅴ級圍巖地段支護的以及Ⅳ級圍巖地段支護襯砌段，小導管采用4.5 m(Ⅳ級圍巖地段4 m)長Φ42×3.5 mm熱扎無縫鋼管，導管環距40 cm,外插角18°。導管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆6 mm壓漿孔，間距15 cm，梅花形布置，尾部1.0 m不設壓漿孔，注漿采用水泥漿液，注漿參數參考如下：水泥漿水灰比1∶1(水泥漿中可摻3%左右的水玻璃)，水玻璃濃度：波美度35；模數2.4。注漿壓力：初壓0.5 MPa，終壓1.2 MPa。超前小導管應保持至少1.5 m以上的搭接長度，小導管要求從工字鋼上穿過，其尾部的加強箍筋應與鋼支撐(或錨桿或鋼筋網)焊接牢。

[1] 王祥秋，楊林德，高文華．高速公路偏壓隧道施工動態監測與有限元仿真模擬[J]．巖石力學與工程學報，2005，24(2)：284-289．

[2] 鄧之友，彭立敏，劉正初．淺埋偏壓隧道圍巖漸進破壞機制分析[J]．隧道建設，2012，32(2)：150-155．

[3] 李寧軍，曹文貴，劉生．隧道設計與施工百問[M]．北京：人名交通出版社，2006．

2015-04-12

傅鵑(1990-)，男，江西宜春人，碩士，助理工程師，主要從事隧道設計與研究工作。

U455

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1008-3383(2015)12-0149-01