隧道工程中淺埋、偏壓施工技術的應用探析

蘇仲華

（本溪市路達公路工程有限公司 遼寧本溪 117000）

隧道工程中淺埋、偏壓施工技術的應用探析

蘇仲華

（本溪市路達公路工程有限公司 遼寧本溪 117000）

隧道是公路工程的主要組成部分，隨著高等級公路數量的增加，公路隧道建設規模不斷擴大，對于技術的要求也更加復雜。公路隧道施工是在淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工中，因為施工技術更加復雜，若施工不當，會引發塌方問題。本文結合實際工程案例對隧道工程中淺埋、偏壓施工技術的應用進行分析，供相關人士參考。

隧道工程；淺埋；偏壓；應用

1 引言

在山區修建公路隧道，會遇到跨越山嶺的淺埋隧道，其施工環境較為復雜，地質條件較差，會遇到穩定性和承載能力差、施工難度和風險大等問題。為保證洞口段施工安全和工程質量，需要在設計前期充分掌握現場地質、水文、設計要求及施工條件，最終確定合理的設計和施工方案。

2 工程實例概述

某隧道為Ⅰ級電力牽引單線隧道，設計行車速度120km/h。起訖樁號為DK46+048～DK46+620，隧道全長572m。隧道進出口位于右偏曲線（R= 1600m）上，隧道處線路縱坡為單面下坡（進口段為18‰下坡，出口段為12‰下坡），變坡點里程為DK46+450，變坡點高程為1422.55m。該淺埋段埋深最淺處已露出地表，淺埋段邊坡陡，穩定性差，容易引發塌方、落石，影響施工安全；該淺埋段位置處于半山山谷處，便道修筑極為困難且將投入巨大。為此本段施工難度大，任務艱巨，要加強施工措施，保證安全順利通過淺埋段。

3 淺埋偏壓隧道洞口地質情況

3.1 原設計地質情況

該隧道設計為＜33～2＞灰巖夾板巖（ε1m）：灰巖為深灰色，致密隱晶結構，中薄層狀，節理發育，充填有較多方解石細脈，局部有泥質灰巖；板巖成深灰色，風化后呈黃褐色，變余粉砂泥質結構及鈣質結構，中薄層狀，巖質較軟。節理發育，巖體破碎，鉆孔取芯基本呈塊狀，局部節理面可見炭質泥膜。

3.2 開挖揭示地質情況

該隧道自2009年7月進洞開挖后，揭示地質為堆積狀碳質泥巖，呈黑褐色。受構造影響，巖體及其風化破碎，土質不均，含水量不均，具“流滑性”和蠕動作用，無自穩能力，在有臨空面的情況下極易產生下滑溜坍。巖體擠壓破碎嚴重，受地下水長期浸泡作用，大部分已成土狀、淤泥質土狀，在局部殘存的破碎巖塊上可見斷層擦痕。由于巖層無自穩能力，周邊圍巖側壓力大，致使開挖支護后的初期支護下沉及收斂變形嚴重。

3.3 施工措施確定

根據設計要求，結合該隧道洞身淺埋的實際情況，施工主要分三個階段進行：①地表處理。清理地表，按照設計要求對邊坡進行處理，防止邊坡坍塌落石。②護拱施做及回填。為保證正洞開挖安全設置護拱，護拱施工大大增加施工安全性。③三臺階臨時仰拱法開挖支護。根據該隧道洞身的淺埋特點，須做到弱爆破、短進尺、強支護、早封閉。因此，結合實際，該段采用三臺階臨時仰拱法施工是合理選擇。

4 隧道工程中淺埋、偏壓施工技術分析

4.1 地表處理

（1）清理施工位置植被及亂石，并對邊坡危石進行排險；

（2）在淺埋段施工位置周邊施作截水天溝，并引至原沖溝下游，使排水系統成為一個整體；

（3）明暗交界處刷坡及防護：按設計坡率對兩端明暗交界位置刷坡，采用錨噴網進行防護；

（4）洞身上部開挖及防護：按設計坡率及放線位置分層向下開挖及防護，至護拱拱腳擴大基礎位置；線路前進方向右側采用錨噴網進行初步防護，因處于偏壓段，按設計再施作錨索加強防護。

4.2 護拱施做及回填

①在明暗交界進洞位置按照導向墻放樣中線及設計參數施作導向墻，并打設洞口長管棚；②施作護拱拱腳擴大基礎，基礎采用鋼筋混凝土澆筑而成；③在護拱段對初支支護拱架（I22鋼架，間距0.6m/榀）重新進行分節，使兩側連接板剛好位于擴大基礎位置，由φ22連接鋼筋按縱向布設連接牢固，在拱腳位置預埋鎖腳鋼管；噴射25cm厚C25混凝土，以作為護拱內模；④施作護拱外模骨架鋼架（I18工字鋼，間距1m/榀），拱腳落于擴大基礎上，鋼架由φ22鋼筋縱向連接牢固；施作護拱骨架及鋼筋，鋪設木模板、護拱澆筑完成；一次性澆筑DK228+199～DK228+220段護拱（40cm厚C30鋼筋混凝土，保護層厚5cm）；⑤采用土石分層回填及夯實，回填至拱頂以上50cm，并依據利于排水原則設置橫坡；⑥鋪設30cm厚C25素混凝土隔水層；⑦施作45cm厚粘土層，以防止地表水下滲；⑧在回填面位置上側順著原沖溝施作階梯型排水溝，采用25cm厚C20混凝土現澆。

4.3 三臺階臨時仰拱法施工

①三臺階臨時仰拱法臨時支護：a.臨時鋼架采用熱軋輕型工字鋼，臨時支護鋼架與洞身鋼架以螺栓連接，洞身鋼架架設后在相應位置焊接預置鋼板并預置螺栓，以便臨時鋼架連接，連接鋼板尺寸根據各接頭相應調整，接頭處焊接縫高度應嚴格按照鋼結構的有關要求進行，焊縫高度不小于6mm。b.臨時鋼架均采用I18鋼架，每榀鋼架間距與主洞洞身鋼架一致。噴混凝土采用C25，臨時封底厚10cm，鋼架尺寸及數量均按中心線計算。c.相鄰鋼架采用φ22鋼筋連接，環向間距0.6m，鋼架與初噴混凝土間要求密切牢固。d.臨時支護鋼架與初期支護鋼架連接接頭尺寸根據現場施工情況相應調整，以保證鋼架連接順暢，牢固。②三臺階臨時仰拱法施工工藝：三臺階臨時仰拱法施工工藝流程見圖1；三臺階臨時仰拱法工序橫斷面示意圖見圖2；三臺階臨時仰拱法工法工序平面示意圖見圖3。③開挖1部臺階。④施作1部洞身結構的初期支護，及初噴4cm混凝土，架立鋼架，并設鎖腳鋼管。⑤底部鋪設I18輕型工字鋼，噴10cm混凝土，施作臨時仰拱，必要時封閉掌子面。鉆設系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度。⑥上臺階施工至適當距離后，開挖2部臺階，導坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，接長鋼架并設鎖腳錨桿，施作洞身結構的初期支護及封底，可參見工序1進行。⑦開挖3部臺階，及時封閉初期支護，可參見工序2進行。⑧灌筑該段內Ⅳ部仰拱。⑨灌筑該段內Ⅴ部隧底填充。⑩利用襯砌模板臺車一次性灌筑Ⅳ部二次襯砌（拱墻襯砌一次施作）。

5 監控措施與安全防范

①隧道洞身淺埋段的拱頂、兩側拱腰及邊墻共設置5個監測點，每5m一個斷面（注：非淺埋段每10m一個斷面，此淺埋段所有加強），專人負責對檢測點的位移情況進行監測，并做好監測點位移量的記錄。對每個監測點位移量應用統計技術進行數據分析，隨時掌握圍巖的變化趨勢。②施工過程采用鉆打超前地質勘測孔的方法，對隧道開挖掘進前方的地質圍巖狀況進行預探預測。根據該淺埋段的地質情況，超前地質勘探孔的孔深不小于5m。做好超前地質勘探過程記錄，通過預測情況，進行地質分析，為后續的開挖對策做好準備。③該隧道洞身淺埋段施工時，現場作業班組及值班安全人員均加強對初期支護情況的巡視檢查，發現支護體如有開裂或不尋常情況須立即撤出作業人員并及時上報。

6 結束語

高速公路施工，隧道一般均為控制性重點工程，而洞口段施工在整座隧道中占據重要地位，能否在地質條件較為復雜的情況下安全、快速進洞，成為隧道施工的關鍵性問題，故選擇簡單操作的施工方案尤為重要。國內外大量工程實踐證明，隧道圍巖覆土薄，則天然條件下土拱效應難以充分發揮，地表容易產生沉陷現象，因此應采用適合淺埋段的施工方法。本文提出的施工技術方案操作性強，方便施工，能夠保證施工安全和施工效率，有效地避免了塌方或冒頂事故，可為類似工程提供參考。

圖1 三臺階臨時仰拱法施工工藝流程圖

圖2 三臺階臨時仰拱法工序橫斷面示意圖

圖3 三臺階臨時仰拱法工法工序平面示意圖

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[2]張凱.淺埋偏壓隧道施工中深部位移監測技術探析[J].江西建材，2015（11）：183.

[3]蔣正華，袁龍濤，楊建平.超淺埋偏壓段隧道的新型設計施工方法[J].公路交通科技：應用技術版，2011（8）：73～75.

U455.4

A

1004-7344（2016）05-0154-02

2016-2-2

蘇仲華（1978-），男，工程師，本科，主要從事項目經理工作。