淺析淺埋偏壓隧道施工關鍵技術

趙 貴 朋

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

新建深茂鐵路新屋隧道隧址屬南亞熱帶季風海洋性氣候，冬短夏長，冬暖夏涼，雨量充沛，年平均氣溫為23℃，年平均降雨量為2 300 mm。隧道全長970 m，其中Ⅲ級圍巖22 m，Ⅳ級圍巖85 m，Ⅴ級圍巖863 m。DK217+260～DK217+281段隧道穿越三面環山低洼溝谷、洞身外露于地表外，現場地勢左側為山體，高度約20 m左右；右側為低洼沖溝，偏壓嚴重，且巖石級別為V級圍巖，強風化灰巖，節理裂隙發育明顯，表層風化碎裂，穩定性較差。若直接進行隧道掘進，其坍塌、冒頂風險極高，施工安全無法保證。原設計處理措施為：在DK217+260～DK217+281段設置護拱，先施工護拱混凝土，待強度達到設計值后暗挖洞身，最后施工襯砌混凝土。

如何安全順利地通過該段淺埋偏壓區域、保證該段施工所用機械、設備、材料、風、水、電正常供應是該隧道施工的重難點，且因施工至該段時正處于當地雨季，降水集中且雨量較大。筆者結合施工步驟和工藝，對該段淺埋偏壓隧道所采用的施工技術進行了詳細介紹，可為類似隧道工程施工提供相應的經驗借鑒和參考。

2 所采取的施工方案及技術措施

2.1 原施工方案的調整

原設計DK216+260～DK216+281段隧道先施工護拱混凝土，完成后在護拱下方進行暗挖。但DK217+260～DK217+281段處于深山之中、無道路通行，護拱澆筑用的混凝土、鋼筋等原材料無法從洞外運至現場，施工用水、用電、用風無法提供，且設計未采取防偏壓措施。經四方踏勘后將原施工方案進行了如下調整：(1)施工DK217+200～260段洞身管棚，加固洞身。(2)在DK217+260處采用三臺階臨時仰拱工法，上臺階先出洞，機械、設備、原材料通過隧道進口供應至該段。(3)施工隧道外截水天溝。(4)將DK217+260、DK217+281仰坡及DK217+260～DK217+281左側邊坡進行噴錨支護，保證邊坡穩定。(5)在隧道右側低矮處施做重力式擋土墻，抵消左側山體偏壓影響。(6)施工DK217+281～341段洞身管棚。(7)施工初期支護。初期支護采用雙層拱架，拱架外鋪石棉板噴射混凝土封閉洞身，間隔4 m在拱頂留置天窗。(8)通過天窗澆筑護拱混凝土。(9)護拱澆筑完成后再暗挖中、下臺階通過淺埋段。

2.2 施工準備

(1) 技術準備：做好各類方案的報批、技術安全交底等。

(2) 現場準備：遵循“三通一平”的原則做好現場準備工作；提前將施工材料、機械轉運至施工現場；做好后勤保障工作；做好洞內外的安全防護、引排水施工等。

2.3 施工關鍵技術

2.3.1 洞身長管棚施工

新屋隧道DK217+200-DK217+260、DK217+27-DK217+339段設計為洞口長管棚超前支護,無護拱范圍內拉通布置，有護拱范圍不等長布置。長管棚設計為拱部120°范圍內鉆設管棚鋼管(外徑108 mm，壁厚6 mm，單根長度為65 m，外插角為1°～3°，環向間距為40 cm)后注漿(注漿材料選用水灰比1∶1的水泥漿)，以增強淺埋段圍巖的自穩能力。鉆孔時先施工導向墻及導向管，以保證管棚鋼管的外插角度及環向間距。注漿材料由ZJ-400高速制漿機現場拌制，注漿采用注漿機將砂漿注入管棚鋼管內，注漿壓力一般為0.5～2 MPa，具體漿液配合比和注漿壓力由現場試驗確定，注漿壓力達到或無流量時，持壓10 min后停止注漿。注漿量應滿足設計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限、未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。注漿時，先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔，以檢查注漿效果。

2.3.2 護拱施工

新屋隧道DK217+260-DK217+281段淺埋段洞身護拱結構采用C35鋼筋混凝土(環向φ25@200 mm，縱向φ16@250 mm，雙層布置，鋼筋保護層厚度為50 mm)。護拱護腳處設置一排φ600直徑旋噴樁，進入強風化層0.5 m，縱向間距0.4 m，以確保拱腳的穩定。護拱在初期支護外側，外模采用30 cm×2 m×3 cm的木板作為外模，由洞內通過預留天窗泵送入倉。護拱內的縱向鋼筋不能斷開，以確保護拱整體澆筑成型。護拱回填種植土后種植植物綠化。

3 監控量測

為保證施工安全，在隧道淺埋段開挖支護施工時及時進行地表沉降觀測及洞內拱頂沉降觀測，并根據具體情況及時調整或增加量測的內容。對量測數據及時進行分析處理，實現動態管理、動態施工。地表沉降監測點的布置：在淺埋段沿隧道軸向每隔5 m布設，同時在橫向依據實際情況選定主斷面，沿主斷面布設測點，橫斷面方向應在隧道中心及兩側間距2～5 m處設地表下沉測點，每個斷面設7～11點，監測范圍應在隧道開挖影響范圍以外，以了解地表沉降的橫向影響范圍。拱頂下沉及凈空變位收斂量測根據沿隧道縱向在拱頂和墻中布設測點，斷面間距為5 m。凈空變位量測在開挖后盡早進行，初讀數在開挖12 h內且在下一循環開挖前讀取，采用收斂計量測。淺埋地段洞內外量測點布設在同一橫斷面內。

4 結 語

筆者結合具體的鐵路淺埋隧道施工實例，著重從淺埋段洞內外支護措施及施工過程中的監控量測出發，對淺埋偏壓隧道施工的相關技術問題進行了介紹、分析，供相關技術人員參考和借鑒。