高邊坡隧道洞口安全防護施工技術

魏　立

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北三河　065201)

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高邊坡隧道洞口安全防護施工技術

魏立

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北三河065201)

摘要:結合具體施工實例，分析了隧道出口施工中存在的問題，并制定了高邊坡隧道洞口段防護施工方案，介紹了洞口段防護施工過程，并總結了施工中應注意的事項，指出該方案的實施效果良好，解決了該高邊坡隧道洞口段的安全防護問題。

關鍵詞:隧道，洞口段，安全防護，預應力錨索，高邊坡

0　引言

目前，在中西部鐵路施工中，山嶺隧道越來越多，受地形及線路限制，隧道進口、出口洞門距地面高差很大，洞口段邊、仰坡高陡，在雨水、風雪及自然災害的作用下，會形成落石、危巖等，危及行車安全、給旅客帶來意外傷害［1］，因此洞口段的安全防護越來越突出。新建蘭渝鐵路馬家山隧道出口洞口段根據現場情況，采用帽檐式洞門形式并結合預應力錨索、主動防護網等施工措施［2］，為類似隧道洞口段安全防護提供了工程借鑒。

1　工程概況

1．1工程基本概況

新建蘭渝鐵路馬家山隧道為單洞雙線隧道，長7 435 m，地處西秦嶺高中山區，山大溝深，山坡、谷坡較陡，地面高程2 100 m～2 660 m，相對高差560 m。隧道洞身通過地層主要為三疊系下統板巖、板巖夾砂巖。

馬家山隧道出口端為理川河大橋，其中橋臺設計為進洞式，即一端橋臺在隧道內。出口洞口段處于基巖風化層中，斜坡及坡頂覆蓋有第四系全新統坡積、洪積砂質黃土及碎石類土，巖體受區域構造作用影響，節理裂隙較發育，裂隙面多為方解石填充，巖體物理力學性質差。馬家山原始地貌見圖1。

圖1　原始地貌

1．2原設計情況

馬家山隧道洞門原設計為臺階式洞門，出口端自然坡度約40°～60°，洞口邊仰坡采用錨網噴支護，在洞門右線側設置一重力式混凝土擋墻，洞門端墻背后及洞頂水溝露空部分采用水泥砂漿漿砌片石砌筑。

2　存在問題及解決方案

2．1存在問題

馬家山隧道出口由于修筑公路對原地表進行刷坡，造成實際坡度較陡，約70°，下方為縣級公路，靠洞口側公路路面比隧道內軌頂面低15．6 m，比橋臺底部開挖線低8．5 m。因為修建公路刷坡原因造成實際地貌與原設計不符，原地表已經被破壞，巖體松散，十分陡峭，穩定性差，經常出現山體掉石塊，散落在道路上。按照原設計施工的話必須對原地貌再次進行刷坡，初步估算約有3萬m3刷方量，工程量非常大且對原地貌再次破壞，洞門段的安全防護隱患大，一旦出現意外，將嚴重危及與之相連的橋梁及行人、車輛安全。

2．2解決方案

因洞口段圍巖為風化巖、節理、裂隙發育，按照原設計一是對原地貌有較大破壞，二是安全隱患多。因此對原設計方案進行調整，洞門調整主要有兩種方案選擇:方案1是改臺階式洞門為接長明洞，即取消原洞門設計，將隧道直接從洞內延長為跨公路明洞;方案2是不調整原隧道長度及洞口位置，即取消原洞門設計，隧道拱部在墻身基礎上向上延伸、呈喇叭口向外擴展，調整為斜切帽檐式洞門形式。同時在確定洞門形式的基礎上增加預應力錨索及SNS主動防護網對洞口段圍巖及邊坡進行加固和防護。

若采用方案1的話，從隧道拱頂到公路路面有約25 m的高差，再加上2 m左右明洞基礎，整個明洞整體高度將高達27 m，明洞直墻段也有15．6 m高，且橫跨整個縣級公路，又成為一個不穩定因素，并且還需將公路改移到距離明洞位置較遠的地方，即從旁邊河道中間通過，對河道進行路基填筑施工，整個改移道路長度約1．5 km，一是安全隱患極大，二是經濟成本投入大，三是施工周期長。

對比方案1，方案2僅僅是在原洞門里程位置將隧道拱部沿邊墻部分向上、向外逐漸呈喇叭口狀擴展，有以下幾條好處:1)基本不擾動原始地貌;2)道路不需要進行重新修筑;3)建設周期短; 4)建設資金投入少，效益好;5)施工安全風險小。

綜合對比兩種施工方案，決定在馬家山隧道出口洞口段防護措施采用方案2進行施工。

3　洞口段防護施工過程

3．1總體施工方案

根據測量組放線，施工時首先在洞口下方堆洞砟至隧道底板開挖線→清理洞口邊仰坡段危石、浮土等及施工洞頂截水溝→在洞砟上沿山體架立雙層外腳手架作為施工平臺→利用作業平臺施工預應力錨索及SNS主動防護網→洞口外圍加固后施工斜切帽檐式洞門。主要施工部分如下。

3．2腳手架搭設施工

根據邊坡加固范圍以及地形特點，作業平臺決定采用扣件式鋼管腳手架搭設?？奂侥_手架由鋼管桿件、扣件，底座，腳手板，安全網等組成［3］。使用時要求腳手架與山體之間采用剛性連接，呈“Z”形設置抗拔連接點。連墻體的鉆孔采用φ50的鉆頭打孔，方向水平鉆進，鉆進深度1 m，采用φ48×3．5鋼管與腳手架扣件連接，伸入巖壁鋼管錨固長度不得少于鉆孔深度的2/3。在巖壁上施作安全繩吊環的錨桿，吊環嚴禁扣在腳手架上，必須單獨布置。腳手架搭設時其橫縱向水平桿、立桿、連墻體、剪刀撐、斜撐、上下人坡道、安全網、安全繩等必須嚴格按規范執行［4］。

3．3預應力錨索施工

預應力錨索原理是通過鉆孔把不穩定圍巖串連起來，通過張拉，將受拉體植入邊坡剪切面以下增加剪切面上的摩阻力，以提高巖土的自身強度和自穩能力。其特點是施工工程量小，投入少，對圍巖及周邊環境擾動小等［5］。

錨索位置由測量組根據設計及實際地形確定，預應力錨索采用兩級錨固，其組成部分主要由錨固段、自由段和錨墩段三部分組成，每一部分準備工作均需事先完成［6］。錨索施工過程中關鍵是測量定位無偏差、鉆孔深度和角度正確、錨索編織和下錨及時、注漿飽滿、錨墩垂直錨索軸線、張拉抗拉拔力合規等［7］，同時施工時試驗室做好各種材料檢測工作及注漿漿液的配合比調整。

3．4SNS主動防護網施工

SNS主動防護網系統原理是用鋼絲繩網、錨桿等組成柔性網覆蓋在風化的斜坡或巖石坡面上，通過覆蓋坡面來提高危巖穩定性，阻止落石發生。其特點是適應性強、防護強度高、施工簡單、周期短、投入費用低［8］。

首先對防護區的浮土及浮石清理，以錨索位置為基礎，每4根錨索組成一個防護網單元格，將橫縱向支撐繩固定在已施工錨索上并拉緊，然后在單元格內鋪設鋼絲繩網，鋪設時從上往下鋪掛并縫合扎結。材料及施工要求嚴格按照相關規范執行。

3．5斜切帽檐式洞門施工

馬家山隧道出口洞門改傳統正切形狀為倒切形狀，更好的適應了工程。

首先測量組根據切坡大小及帽檐輪廓線參數計算出控制點數據，然后進行洞門基礎施工，待達到強度脫模，將臺車行走至設計位置固定后進行內模安裝、鋼筋綁扎、外模安裝及堵頭模安裝，待尺寸檢查無誤后進行混凝土澆筑?；炷翝仓r在洞門兩側左右交替進行，防止左右側混凝土高差造成臺車偏壓，達到脫模時間后進行脫模，按要求養護［9］。

馬家山隧道完工后效果見圖2。

圖2　完工后效果

4　施工注意事項

1)施工前需修建臨時便道，將洞口下方原縣級公路改移至安全距離外，對臨時便道進行加固處理，保證通行不受影響，也不會對河道行洪造成任何影響。在道路兩端路面處修筑路面擋墻并設置相關防護和安全警示標志。

2)洞口段施工大部分為高空作業，在施工時一定要做好高空落物攔截措施，施工人員必須佩戴安全繩等防護用品，防止墜落。腳手架基礎必須牢實，與山體之間采用剛性連接，其外側必須設置安全網，搭設規范，防止高空落物出現事故。

3)加強施工過程中的監控量測，在洞內及地表處設置觀測點，及時對量測數據分析并及時反饋［10］。同時加強施工過程中的安全巡查，對發現的隱患采取措施，有險情立即處理，確保施工安全。

5　結語

針對馬家山隧道出口高邊坡洞口段地形、地貌及現場實際情況，通過先施工預應力錨索對隧道洞口周邊圍巖加固，然后創造性的采取SNS主動防護網與錨索結合方式對洞口邊、仰坡進行防護，同時將洞門形狀進行調整，改臺階式為斜切帽檐式洞門，并且又專門對傳統帽檐式形狀進行更改，改為更適合現場的倒切式洞門，在基本保持原始地貌情況下有效的解決了馬家山隧道出口洞口段安全防護問題，并縮短了工期，降低了施工風險，減少了資金投入，取得了較好的經濟效益。

目前隧道洞口段各種安全防護措施很多，如何在復雜多樣的施工環境中找到一種或幾種措施有效的結合起來，以最小的投入來解決隧道洞口段的安全問題在今后施工中應繼續探索研究。

參考文獻:

［1］王玉鎖，楊國柱．隧道洞口段危巖落石風險評估［J］．現場隧道技術，2010(12):33-38．

［2］馬惠民，吳紅剛．山區高速公路高邊坡病害防治實踐［J］．鐵道工程學報，2011(7):34-41．

［3］李正江，任偉永．扣件式鋼管腳手架施工安全控制措施研究［J］．新材料新裝飾，2014(5):56-57．

［4］JGJ 130—2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規程［S］．

［5］楊明宇．預應力錨索在高邊坡防護加固中的應用［J］．品牌與標準化，2011(8):26-27．

［6］文育高，李家財．滑坡治理方法及其應用［J］．西部探礦工程，2010(5):19-21．

［7］張燕．SMW工法樁與錨索支護體系地表沉降變形分析［J］．鐵道工程學報，2011(7):16-20．

［8］董月霞．淺談SNS主動防護網的施工技術［J］．中國科技信息，2012(23):53-59．

［9］張宇峰，呂瑞品．淺談高速鐵路隧道斜切式帽檐洞門施工技術［J］．水電施工技術，2013(1):17-21．

［10］TB 10121—2007，鐵路隧道監控量測技術規程［S］．

The safety protection construction technology of high slope tunnel portal

Wei Li
(China Railway Tunnel Group Second Department Limited Company，Sanhe 065201，China)

Abstract:Combining with the specific construction example，this paper analyzed the existing problems in tunnel exit construction，and developed the protection construction schemes of high slope tunnel portal section，introduced the protection construction process of portal section，and summarized the matters that should be paid attention to in construction process，pointed out that the scheme had good effectiveness，solved the security protection problem of high slope tunnel portal．

Key words:tunnel，portal section，safety protection，pre-stressed anchor cable，high slope

作者簡介:魏立(1983-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-21

文章編號:1009-6825(2016)01-0177-02

中圖分類號:U458

文獻標識碼:A