淺談大斷面隧道淺埋層滑坡體進(jìn)洞施工技術(shù)

李俊飛

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

印思公路龍家田隧道進(jìn)口自2017年開始進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備施工，2017年5月底連續(xù)降雨后，在隧道進(jìn)口處便道做預(yù)進(jìn)洞準(zhǔn)備過(guò)程中發(fā)現(xiàn)進(jìn)口洞門正上方地表發(fā)生大面積多處開裂現(xiàn)象，橫穿隧道正上方地表、山體有整體下滑趨勢(shì)；為了避免盲目進(jìn)洞施工造成山體滑坡造成安全質(zhì)量事故，在隧道進(jìn)洞前召開多次專家現(xiàn)場(chǎng)勘察會(huì),結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)及當(dāng)?shù)乜够?jīng)驗(yàn)，采取多方面施工措施控制后，最終該隧道安全穩(wěn)定順利進(jìn)洞度過(guò)滑坡體淺埋段。

一、淺埋層滑坡體對(duì)公路隧道進(jìn)洞的影響

（一）隧道概況

龍家田隧道設(shè)計(jì)為一座分離式隧道；隧道左線起訖里程樁號(hào)為ZK7+235～ZK9+275，長(zhǎng)2040m;隧道右線起訖里程樁號(hào)為K7+230～K9+240，長(zhǎng)2010m。隧道進(jìn)口左右線測(cè)設(shè)間距36.6m,洞門為削竹式洞門，進(jìn)口處于緩坡地段，該滑坡體屬于第四系殘坡積層粉質(zhì)黏土、紅黏土。在前期準(zhǔn)備進(jìn)洞施工時(shí)，對(duì)滑坡體周邊地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)地察看，隧道口位置以水稻梯田為主，梯田上部有一村落，在村落邊有一休閑山莊，山莊內(nèi)有一下降泉，常年流水，水量較大。根據(jù)隧道鉆孔來(lái)看，上部覆蓋層為坡洪積層，以粉質(zhì)黏土為主夾少量碎石，厚度為4.3m～4.8m，下伏基巖為泥巖，強(qiáng)風(fēng)化厚度5m～22m，且長(zhǎng)期有地表水不斷流經(jīng)。

（二）復(fù)雜地質(zhì)特點(diǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)

印思公路處于貴州高原東北部山地，龍家田隧道進(jìn)口經(jīng)鉆孔勘探顯示此段地質(zhì)為可塑狀粉質(zhì)黏土局部夾碎石及強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)泥頁(yè)巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎～較破碎，無(wú)自穩(wěn)能力，隧道圍巖無(wú)支護(hù)時(shí)受震動(dòng)易產(chǎn)生松動(dòng)變形、擠壓破壞、掉塊、坍塌等現(xiàn)象；泥巖開挖揭露后極易風(fēng)化，力學(xué)性質(zhì)將迅速降低；隧道地表發(fā)育有多處零星泉點(diǎn)，為富水構(gòu)造，局部可能發(fā)生涌（突）水泥等現(xiàn)象。在如此復(fù)雜的地勢(shì)下按常規(guī)進(jìn)洞將面臨以下風(fēng)險(xiǎn)：

1.滑坡體整體斜向下滑覆蓋整條隧道。

2.滑坡體兩側(cè)橫向擠壓造成拱部變形、底部上翻隧道崩塌。

3.局部涌（突）水、泥石流沖垮隧道。

4.隧道四周分裂巖層局部坍塌造成漏頂災(zāi)害。

如果沒(méi)有采用科學(xué)、合理的施工方案，僅憑初期支護(hù)及二次襯砌不足以支撐整條隧道安全運(yùn)營(yíng)，輕微的施工都將可能引起圍巖擾動(dòng)變形或者圍巖應(yīng)力降低，造成不可預(yù)估的后果。

二、大斷面隧道自淺埋層滑坡體進(jìn)洞施工技術(shù)控制

（一）進(jìn)洞前的施工技術(shù)控制

為了確保進(jìn)洞施工安全，在施工前開展大量相關(guān)的評(píng)估工作?？辈焓┕がF(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、地質(zhì)條件、氣候條件、水文條件等，通過(guò)當(dāng)?shù)卣{(diào)查了解，此地居民為抵抗此滑坡體造成的災(zāi)害，在打地基時(shí)會(huì)先打抗滑樁穩(wěn)固地基、換填淤泥，達(dá)到了良好的效果；在多次召開專家現(xiàn)場(chǎng)勘查會(huì)后，由于此滑坡體面積大不易采用“明挖及削坡減滑”技術(shù)方案；結(jié)合當(dāng)?shù)匾延薪?jīng)驗(yàn)，對(duì)淺埋層滑坡體分以下幾步進(jìn)行施工技術(shù)控制。

1.排水溝+天溝

對(duì)隧道洞口區(qū)采取防排水措施，遵循“防、排、截、堵”結(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則，避免洞口區(qū)域水流匯聚，防止地表匯水沖蝕洞口，在洞頂設(shè)一道排水溝，在邊仰坡開挖線外大于5m處設(shè)一道U形截水天溝，排水溝同天溝順接。

2.封堵裂縫+夯實(shí)地面

對(duì)已開裂的地表進(jìn)行填埋封堵，使用夯機(jī)夯實(shí)，避免自然降雨造成開裂加劇，從而導(dǎo)致局部巖體脫離主體形成孤巖；對(duì)地表原有泉點(diǎn)進(jìn)行封堵引排，盡量減少?gòu)搅鞣较颉?/p>

3.錨管+地表注漿+硬化防水

對(duì)淺埋層滑坡體洞門正上方范圍內(nèi)進(jìn)行地表注漿加固，采用Φ42注漿鋼花管注水泥漿、L=5m或6m、間距1.5m×1.5m、采用梅花形布置；充分注漿后采用C25混凝土對(duì)注漿地表進(jìn)行硬化固定，防止?jié)B水，讓圍巖有自穩(wěn)能力；對(duì)明洞處軟弱地基進(jìn)行加固，采用水泥穩(wěn)定碎石土1m厚、Φ42注漿鋼花管注水泥漿、L=3m，加大了橫縱向抗壓能力。

4.抗滑樁+擋土墻

根據(jù)不穩(wěn)定土體力學(xué)計(jì)算，在隧道明暗分界處仰坡面平行布置抗滑樁，共計(jì)12根，每根約20米方樁，每根抗滑樁直至入巖為止，樁寬1.75m，樁高2.0m,中心間距5m,錨固端10米，懸臂端10米，抗滑樁采用C35鋼筋混凝土，完成此抗滑樁大大地提升了隧道的抗滑能力；同時(shí)對(duì)洞門兩側(cè)邊坡采用C35鋼筋混凝土擋土墻施工增加邊坡抗擠壓能力。

圖1 地表注漿

圖2 抗滑樁

5.沉降位移觀測(cè)

完成以上全部措施后，測(cè)量人員對(duì)滑坡體及抗滑樁一天兩次位移、沉降進(jìn)行量測(cè)，試驗(yàn)人員對(duì)混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，勘探人員進(jìn)行鉆孔取樣，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度正常，但兩洞中間4根抗滑樁變化異常，變化速率較大，滑坡體未完全穩(wěn)定需進(jìn)一步采取抗滑措施。

6.補(bǔ)增抗滑樁

再次召開專家現(xiàn)場(chǎng)勘察會(huì)后決定在兩洞中間增加4根相同抗滑樁，施工完畢后根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)得出此滑坡體已穩(wěn)定具備進(jìn)洞條件。

（二）進(jìn)洞時(shí)的施工技術(shù)控制

1.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

進(jìn)洞前先進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，通過(guò)TST及超前水平鉆預(yù)報(bào)前方圍巖形態(tài)，判斷無(wú)涌水泥、無(wú)溶洞后開始進(jìn)洞。

2.長(zhǎng)管棚+導(dǎo)向墻

圖3 長(zhǎng)管棚

對(duì)洞口采用長(zhǎng)管棚注漿，長(zhǎng)管棚的材質(zhì)為熱軋無(wú)縫鋼管，管材的規(guī)格為外徑108mm、管壁6mm，同時(shí)在鋼花管上鉆孔，孔洞直徑在10cm～16cm，梅花形布孔，鋼管的前段設(shè)置成錐形h，這樣利于管材頂進(jìn)。并在鋼管尾部設(shè)置不開孔的止?jié){段，鋼管施工的時(shí)候，外插角度在5°～10°，環(huán)向間距在40cm。水泥漿液配置水灰比例為1∶1，注漿的壓力控制在0.5MPa～2.0MPa，在注漿前，施工人員根據(jù)施工方案對(duì)漿液進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)整水泥漿的最佳比例以及壓力大小，待穩(wěn)定后進(jìn)行二次壓漿。

3.臺(tái)階法+留核心土

優(yōu)化支護(hù)參數(shù),待超前管棚及導(dǎo)向墻穩(wěn)定后，為了盡量降低施工過(guò)程中對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的影響，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)和破壞，采用臺(tái)階法施工。上臺(tái)階左右分別開挖，每一個(gè)臺(tái)階的縱向距離控制在3m～5m，鑿巖機(jī)每次進(jìn)尺控制在1m以內(nèi)，在開挖的時(shí)候預(yù)留核心土及時(shí)做好初期支護(hù)，以控制圍巖變形，避免開挖過(guò)程中對(duì)隧道造成影響；隧道按新奧法原理進(jìn)行洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即以系統(tǒng)錨桿、噴砼、鋼筋網(wǎng)、鋼架組成初期支護(hù)與二次模筑砼相結(jié)合的復(fù)合襯砌形式；此洞口淺埋段支護(hù)參數(shù)優(yōu)化為Φ8雙層拱、墻鋼筋網(wǎng)、Φ25中空注漿錨桿L=3.5m@縱×橫為 60×120、C20噴射混凝土 26cm、鋼架I20a@50、55cm厚C30鋼筋混凝土，并且增加了預(yù)留變形量至15cm，除此之外，還進(jìn)行超前支護(hù)，Φ42×4mm超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)；在施工過(guò)程中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，對(duì)支護(hù)參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。

圖4 臺(tái)階+預(yù)留核心土法

4.機(jī)械開挖+提高支護(hù)參數(shù)

在結(jié)合了預(yù)支護(hù)手段，充分利用圍巖自穩(wěn)能力；現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)臺(tái)階法、短進(jìn)尺、留核心土、機(jī)械開挖、無(wú)爆破、及時(shí)封閉的施工工藝最大程度地減少了對(duì)巖層的擾動(dòng)；增強(qiáng)了支護(hù)參數(shù)結(jié)合地表抗滑樁、擋土墻、錨桿地表注漿形成了一個(gè)內(nèi)外結(jié)合長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的整體；在如此困難的滑坡山體中，順利進(jìn)洞并渡過(guò)淺埋層。

雖然已安全順利進(jìn)洞，但是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，施工技術(shù)性和專業(yè)性比較強(qiáng)，在今后施工過(guò)程中受天氣、地質(zhì)變化、爆破擾動(dòng)等影響難免會(huì)遇到一些突發(fā)情況。為了確保施工安全和施工質(zhì)量，每天做好隧道的監(jiān)測(cè)工作，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)信息分析，判斷施工方法和施工技術(shù)是否符合工程設(shè)計(jì)要求，施工是否安全，如果出現(xiàn)異常情況，將第一時(shí)間通知設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方，現(xiàn)場(chǎng)需及時(shí)采取處理措施，這樣才能確保隧道安全穩(wěn)定。

三、做好過(guò)程控制、嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

由于隧道施工工程大多屬于隱蔽性工程，所以過(guò)程控制顯得尤為重要。工程施工過(guò)程中，要重點(diǎn)檢查工程的施工質(zhì)量，尤其是一些隱蔽環(huán)節(jié)，一定要做好驗(yàn)收工作，檢測(cè)施工質(zhì)量是否合格、開挖輪廓線是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、樁基是否入巖、隧道的材料是否符合施工要求等等。如果在驗(yàn)收過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，要求立即對(duì)工程進(jìn)行整改；整改好以后再次進(jìn)行驗(yàn)收，直到驗(yàn)收合格。只有每個(gè)施工環(huán)節(jié)完美銜接，才能確保工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、結(jié)論

由于大斷面隧道自淺埋層滑坡體進(jìn)洞，環(huán)境地形復(fù)雜、施工技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)，具有較大的施工難度，因此在施工前首先做好各種相關(guān)準(zhǔn)備工作不盲目進(jìn)洞，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)，采取針對(duì)性較強(qiáng)的施工方案，選擇符合質(zhì)量要求的材料，重視過(guò)程控制，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，才能盡可能降低隧道工程對(duì)淺埋層滑坡體造成的影響，從而安全平穩(wěn)地順利進(jìn)洞，避免安全事故發(fā)生,為類似工程提供有效依據(jù)。

附表1 地表注漿