某高速隧道洞口偏壓淺埋段處治及要點分析

賀 鋒

(山西新三公路橋梁建設養護有限責任公司，山西 忻州 034000)

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某高速隧道洞口偏壓淺埋段處治及要點分析

賀 鋒

(山西新三公路橋梁建設養護有限責任公司，山西 忻州 034000)

論述了確保隧道洞口施工質量的重要性，從地表注漿、偏壓擋墻、超前大管棚等方面，介紹了隧道洞口偏壓淺埋段的施工技術，并探討了各環節的施工要點，旨在提升洞口的穩定性，保證隧道的安全運營。

隧道洞口，偏壓淺埋段，地表注漿，管棚

0 引言

近年來，我省(山西)經濟迅猛增長，高速公路規劃網“三縱十一橫十一環”建設逐步成型。在公路建設中，隧道是穿山越嶺的重要構造物，可有效克服溝深山高對施工的影響。我省公路隧道具有隧道長、地質差、技術難、危險大等特點，經受了采空區、涌水、高地應力、巖爆、瓦斯、巖溶地質、大變形等一系列技術難題的考驗，取得了一定的經驗和建設成就。

在隧道施工中，洞口淺埋偏壓段防止出現塌方和控制地表沉降是施工中的重點和難點，對該部位采取安全、快速、合理、經濟的處治措施，對確保隧道施工安全和質量具有關鍵意義。在本文中，以某高速公路施工為例，介紹隧道洞口偏壓淺埋段安全施工的處治措施及要點，以期借鑒。

1 隧道洞口質量的重要性

隨著我省公路鐵路建設的加快，山區隧道的應用也越來越多。山區隧道一般所處位置的地質條件復雜，完整性較差，很多洞口段圍巖松散破碎，自穩性差，開挖邊仰坡非常容易造成山體原有平衡的破壞，因此隧道洞口往往成為地質條件極為復雜的地段，開挖時極易坍塌。

隧道洞口段是施工的薄弱環節，一般進出口附近是對隧道施工有影響的地段。洞口段的地質地形條件通常較為復雜，地層的穩定性一般較差，比較破碎，多屬堆積體、坡積、殘積、嚴重風化或節理裂隙發育的松軟巖層；洞口附近山體覆蓋層一般較薄，若處于溝側或傍山時，洞口易偏壓，嚴重時會造成洞口段沿線路縱向和橫向發生位移。特別是大斷面隧道洞口段，其地質情況一般軟弱松散，洞口段的施工比隧道洞內施工更為復雜。

隧道洞口段施工應特別注意施工質量。以前采用的上導坑進洞，木支撐支護，先拱后墻的施工方法，拱圈容易下沉開裂或受側壓開裂，且該法的圍巖變形較大，這對隧道的自穩定是非常不利的。在現代隧道施工中，利用新奧法原理，預先加固松散的洞口段地表，將洞口段圍巖的自穩定性顯著增強，通過施工支護實現洞口開挖后圍巖變形的控制，再通過先墻后拱的襯砌方法可有效抵抗側壓力，同時還能避免襯砌下沉，確保隧道洞口段開挖的施工安全和穩定。

在公路工程中，隧道洞口與其他路段的施工不同，施工和運營安全都受到采用的施工工法的影響，選擇合理有效的工法保證順利進洞是隧道施工的一個關鍵。為確保進洞安全,在新奧法原理下，很多成功的施工經驗可供借鑒，如對拱頂巖體使用地表砂漿錨桿進行加固，對洞口巖體使用聯合支護進行加固，選擇采用先進的爆破手段將圍巖擾動降至最低等，這對確保洞口段的施工安全是十分有利的。

2 隧道洞口偏壓淺埋段施工

在某高速公路隧道施工中，地質條件復雜，隧址區地形起伏，山勢險峻，隧道軸線與黃土梁峁走向近于垂直。出口段巖石，圍巖類別為Ⅳ級、Ⅴ級，破碎嚴重，穩定性較差。厚度約10 m的第四系上更新統風積黃土暴露于隧道上部地表，且在隧道上部偶有出露。洞口段位置水量較為豐富，施工難度較大。在施工中，為確保進洞安全，選擇采取了“地表注漿+偏壓擋墻+超前大管棚支護”的進洞安全措施，以有效確保施工和隧道運營安全。

2.1 地表注漿

隧道洞口圍巖破碎，對進洞施工影響較大，通過對洞口段進行的注漿加固，在洞口巖石間形成良好的嵌接效果，使得洞口自撐能力和穩定性顯著提升。

將導管沿垂直于地表方向打入地表后進行注漿作業，導管入地深度以達到拱部開挖線為準，導管直徑為50 mm。注漿后的導管可對拱部以上一定范圍內的土體形成懸掛牽引，這對增強洞口開挖后的整體性和自穩定性效果顯著。

洞口段注漿控制在縱向40 m，橫向自隧道中心線左右各15 m的范圍內。間距2 m×2 m，梅花形布置。每根長度由橫斷面圖確定，管壁四周每隔15 cm交錯布眼，眼孔直徑8 mm。

工藝流程：平整場地→孔位放樣→鉆孔→清孔→注漿管安放→堵塞注漿孔口間隙→水泥漿制作→開始注漿→檢查注漿效果。

2.2 偏壓擋墻

該隧道施工中，右洞出口位置的地形起伏較大，黃土層覆蓋在地表上，極易滑坡或垮塌。在施工中，為防止擾動造成的失穩，在山體外側通過建設反壓擋墻，同時將片石混凝土回填在隧道頂部位置，可有效提高洞口的穩定性。

在施工中，由于隧道口緊鄰河道，且黃土覆蓋層較厚，反壓擋墻建設應采用C25鋼筋混凝土樁基礎，樁長應確保樁嵌入微風化巖層不少于3 m，擋墻范圍在15 m，采用C25鋼筋混凝土，擋墻內側隧道頂部回填C10片石混凝土。

在反壓擋墻施工前，由于洞口水量較為豐富，為防止水流入基坑導致失穩，必須采取有效的防排水措施。在靠近山體一側采取必要的安全防護措施。基礎梁采用整體澆筑，擋墻采用分段澆筑方法，每段5 m。

2.3 超前大管棚

在隧道施工中，超前管棚是預防塌方和控制地表沉降的最有效措施。

施工順序：測量放出輪廓線→立拱架→導向管焊接→套拱混凝土→鉆孔→管棚安裝→注漿。

注漿時，可從拱腳起順序注漿，先注無水孔，后注有水孔。根據注漿孔的出水量合理確定注漿速度，一般是從快到慢。

在注漿過程中，注漿壓力會逐步升高，對發現的串漿應及時進行處治，采取有效措施將串漿口封堵后，確保不再串漿時方可繼續作業。

為確保注漿充盈度，當達到設計終壓值后，不得停止作業，應繼續注漿不少于10 min。

注漿結束后，為確保管棚鋼管的強度和剛度，在鋼管內緊密填充水泥砂漿。

注漿后須進行凈空收斂及拱頂下沉監測。該項目的監測數據表明，70%的洞口變形基本上10 d左右完成，收斂變形基本上在20 d左右完成，最終的穩定收斂量不到13 mm。可以看出，注漿后的隧道斷面凈空收斂穩定速度較快，凈空收斂值較小，說明注漿效果明顯，洞口穩定性提升顯著。

3 施工要點

公路隧道洞口的施工質量要求較高，應采取合理的施工方法，確保公路隧道洞口的施工質量，為順利開挖洞體創造有利的條件。在洞口偏壓淺埋段施工中，應堅持以下施工要點：

1)開挖前，開挖方法應綜合考慮圍巖及周圍環境情況后合理確定。對于軟弱圍巖等復雜地質條件時，選擇采用中隔壁法、交叉中隔壁法、雙側壁導坑法或環形開挖留核心土法為宜。當圍巖完整性較好時，選擇采用臺階法開挖為宜。

2)重視地表沉陷監測，嚴格地表沉陷控制，進行合理的開挖進尺控制。

3)重視初期支護效果，確保及時盡快的進行支護施工。

4)對于自穩能力較差的圍巖，可通過加固圍巖穩定地層來提高其穩定性。常見的有地表砂漿錨桿、超前管棚、超前小導管、注漿等工程措施。

5)采取有效措施做好圍巖變形控制。如爆破時應盡量減少對圍巖的擾動、敷設拱腳錨桿提高圍巖的承載力等措施。

6)在設計中，應將節約資源、保護環境作為重要因素加以考慮。

4 結語

在隧道洞口施工中，要綜合考慮隧道特性及所處環境等因素，詳細勘察和分析隧道所處位置的地質水文、地層結構、巖石結構等條件，合理制定施工方案，對隧道淺埋偏壓段采取安全、快速、經濟的處治措施，將山體出現失穩的可能性降至最低。

在本例中，該隧道洞口施工中采取了地表注漿、反壓擋墻、長大管棚三種處治措施，雖然施工困難且延緩了工期，增加了工程投資，但洞口穩定性顯著提升，保證了隧道的整體施工安全，保障了隧道的安全運營，確保了工程綜合效益的提升。

[1] 梁懷超.鐵龍灣隧道洞口偏壓淺埋段處理方案[Z].

[2] 蘇文龍.淺埋公路隧道洞口段施工技術[J].建材與裝飾，2013(5)：267-268.

[3] 張紹斐.高速公路雙連拱隧道偏壓淺埋段施工的工藝與技術[J].交通世界：建養機械，2012(8)：62-63.

A high speed tunnel portal bias shallow section treatment and main points analysis

He Feng

(ShanxiXinsanHighwayBridgeConstructionMaintenanceLimitedLiabilityCompany,Xinzhou034000,China)

This paper discussed the importance of ensuring tunnel portal construction quality, from the surface grouting, bias retaining wall, advanced pipe shed and other aspects, introduced the construction technology of tunnel portal bias shallow section, and discussed the construction key points of each link, to enhance the stability of portal, ensured the safe operation of tunnel.

tunnel portal, bias shallow section, surface grouting, pipe shed

1009-6825(2016)26-0168-02

2016-07-05

賀 鋒(1975- )，男，工程師

U455

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