軟巖滑坡段大跨隧道進(jìn)洞關(guān)鍵技術(shù)

秦偉 姜國正 中交第四航務(wù)工程局有限公司總承包分公司

1.工程背景

燈心塘隧道位于廣東陽春市合水鎮(zhèn)，是新建中山到陽春高速公路開平到陽春段線路的一座隧道，設(shè)計(jì)為分離式，左線全長1780m，右線全長1785m，1.6%下坡，開挖輪廓尺寸18.4（寬）×12.36（高）m，最大埋深為280m。

隧道走向與山脊整體走向近于垂直，右線進(jìn)口地形陡峭，坡度處于25°～45°之間，設(shè)計(jì)描述地層上覆第四系殘坡積層（Q4el+dl）粉質(zhì)黏土、碎石，下伏全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖，薄層狀，厚15～25cm。開挖后實(shí)際揭示洞口段20m地層為粉質(zhì)黏土，薄層狀，厚5～15cm，分層明顯，層間結(jié)合差，地層產(chǎn)狀呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀：40°∠42°，傾向開挖側(cè)，遇水易軟化，易出現(xiàn)坍塌及下沉現(xiàn)象。

2019 年4月18日，掌子面里程K58+461，累計(jì)進(jìn)尺6m，由于持續(xù)兩天暴雨天氣，導(dǎo)致上臺階核心土出現(xiàn)溜坍、垮塌情況，初支鋼架底部變形，導(dǎo)向墻兩側(cè)距地面約5m處出現(xiàn)橫向裂縫，外寬內(nèi)窄；邊仰坡左側(cè)坡腳出現(xiàn)小規(guī)模溜坍，溜坍量約10m3；地表K58+460處及K58+530斷面出現(xiàn)橫向裂縫，觀察裂縫寬約0.5cm。

洞內(nèi)及地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)均超過預(yù)警值，其中洞內(nèi)沉降最大為K58+455 斷面右側(cè)測點(diǎn)為41.1mm，地表三個(gè)斷面數(shù)據(jù)均大于10mm，其中K58+455斷面最大，達(dá)到24.1mm，向大里程依次減小到K58+510斷面的12.6mm，下方土體位移比上方土體位移大，深層水平位移探測孔數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了土層存在向山下滑移的趨勢；從洞內(nèi)外監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析，結(jié)合現(xiàn)場揭示圍巖為粉質(zhì)黏土、砂性土，以及層間結(jié)合差等地層屬性，采用理正巖土軟件對邊仰坡進(jìn)行穩(wěn)定性模擬計(jì)算，邊坡安全系數(shù)為0.898，不穩(wěn)定。經(jīng)研究判定，地表開裂主要原因是地表水降低了粉質(zhì)黏土圍巖物理力學(xué)特性，遇水軟化且增加了自重，開挖和隧道掘進(jìn)擾動(dòng)了淺埋邊仰坡，坡腳失穩(wěn)，致使仰坡出現(xiàn)兩道橫向裂縫，確定洞口邊坡存在淺層土體滑移，已失穩(wěn)。

2.施工技術(shù)

2.1 總體施工技術(shù)

針對燈心塘右洞洞口處于邊坡滑坡段落，結(jié)合現(xiàn)場粉質(zhì)黏土地質(zhì)條件，以及仍處于雨季的實(shí)際情況，經(jīng)多方論證，提出了“固山體+控變形”洞內(nèi)外相結(jié)合施工安全保障措施，具體技術(shù)方案為首先采用錨索格梁加固滑坡體；其次，洞門端頭擋墻和明洞提供反壓力穩(wěn)定山體，防止坡腳懸空失穩(wěn)，造成山體更大滑移；最后，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開始洞內(nèi)掘進(jìn)，以控制沉降變形為首要目標(biāo)，防止過大變形再次擾動(dòng)邊坡，開挖遵循弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉等新奧法施工精髓。

2.2 錨索格梁

隧道洞口開挖輪廓線外兩側(cè)邊坡采用兩排錨索格梁防護(hù)。錨索為拉力型錨索，由6根φ15.24mm，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度1860MPa的高強(qiáng)度、低松弛無粘結(jié)鋼絞線組成，水平方向呈25°角打入坡面，設(shè)計(jì)荷載為600kN，鎖定荷載660kN，錨固段長10m，洞身左側(cè)錨索長28m，右側(cè)錨索長24m。錨索實(shí)施過程中分次張拉，張拉后先不封錨，待K58+530段二襯澆筑，洞內(nèi)爆破等施工穿越加固區(qū)后，檢測錨索預(yù)應(yīng)力損失情況，隨后進(jìn)行二次張拉，最后再補(bǔ)漿封錨頭。

因洞頂上方仰坡設(shè)置錨索會(huì)侵入隧道開挖輪廓線，故仰坡段設(shè)置錨管格梁，連接兩側(cè)的錨索格梁以增強(qiáng)剛度。錨管為直徑108mm的鋼花管，共設(shè)置四排，水平方向呈25°角打入坡面，遵循“不侵入隧道開挖線”的原則，長度控制在10～15m為宜。鋼花管注漿采用水泥漿液（添加水泥漿液體積5%的水玻璃），通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定合理的注漿參數(shù)，具體配合比如表1所示。

2.3 明洞及洞門擋墻

進(jìn)口右線由原設(shè)計(jì)直切式洞門變更為端墻式洞門，明洞長5m。明洞仰拱與兩側(cè)端墻、耳墻基礎(chǔ)同時(shí)澆筑混凝土，目的是為了加快施工速度，避免仰拱開挖后山體坡腳長時(shí)間臨空，受雨水沖刷再次垮塌。及時(shí)完成明洞拱墻襯砌，再立模澆筑兩側(cè)5m縱向耳墻及端頭擋墻，C20片石混凝土回填明洞洞頂，作為山體坡腳擋墻。

施工期間需要明確以下注意事項(xiàng)：

（1）明洞開挖完成后進(jìn)行基底承載力檢測，右線進(jìn)口仰拱基底為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖，滿足承載力設(shè)計(jì)要求（地基承載力要求≥300kPa）；

（2）仰拱及端墻耳墻基礎(chǔ)避免雨天時(shí)施工，防止雨水浸泡基坑后進(jìn)一步加劇險(xiǎn)情。

2.4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖

洞內(nèi)掘進(jìn)以控制沉降為首要目標(biāo)，防止過大變形，進(jìn)一步擾動(dòng)邊坡，根據(jù)論證方案采用了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法掘進(jìn)。具體施工工藝為：先開挖左側(cè)導(dǎo)坑上臺階22m到里程K58+483，后開挖左導(dǎo)坑下臺階，安裝下臺階及仰拱左側(cè)拱架，噴混凝土；左側(cè)導(dǎo)坑處理完成后開挖右側(cè)導(dǎo)坑上臺階22m到K58+483，再開挖右側(cè)下臺階，安裝右側(cè)下臺階及仰拱鋼架，兩側(cè)導(dǎo)坑設(shè)置臨時(shí)支護(hù)。完成側(cè)壁，開挖主洞上半斷面、中部、下部，主洞仰拱鋼架封閉8～10m后，拆除6m雙側(cè)壁臨時(shí)支撐鋼架，綁扎鋼筋澆筑仰拱、填充，最后施工二襯。

左右側(cè)導(dǎo)坑上臺階開挖時(shí)高度5.5m，寬度6.8m，臨空面較大，再加上巖層傾向開挖側(cè)，極易導(dǎo)致掌子面滑塊、溜坍，嚴(yán)重威脅工人安全，在此種情況下，左右導(dǎo)坑上臺階開挖后，必須及時(shí)施作錨桿，掛網(wǎng)噴射混凝土封閉掌子面，待作業(yè)面處于穩(wěn)定狀態(tài)后再立架。左右側(cè)導(dǎo)坑施工過程中每循環(huán)掘進(jìn)一榀鋼架，每榀均施作超前小導(dǎo)管，嚴(yán)格控制超前小導(dǎo)管和鎖腳錨管的施工質(zhì)量。

表1 錨管注漿配合比表

左右側(cè)導(dǎo)坑上臺階施工要及時(shí)安裝臨時(shí)仰拱，開挖下臺階后，再根據(jù)監(jiān)控量測收斂數(shù)據(jù)決定是否拆除臨時(shí)仰拱鋼架。

3.施工監(jiān)測及分析

3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

為了保證進(jìn)洞施工安全、檢驗(yàn)軟巖滑坡段洞口處理的效果，K58+455～483共28m雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工段落按要求在洞內(nèi)、地表埋設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，原來兩個(gè)深層水平位移點(diǎn)繼續(xù)監(jiān)測邊坡滑移情況。地表測點(diǎn)共埋設(shè)三個(gè)斷面，各5個(gè)測點(diǎn)，洞內(nèi)測點(diǎn)埋設(shè)K58+465、K58+468、K58+470、K58+473、K58+478、K58+483共6個(gè)斷面，每個(gè)斷面3個(gè)測點(diǎn)。測點(diǎn)均為角鋼貼反光片，采用全站儀每日測量兩次，下雨時(shí)密切觀察初支結(jié)構(gòu)是否存在滲水、開裂情況。

3.2 監(jiān)測分析

監(jiān)控量測情況：從9月2日開始掘進(jìn)到10月31日拆除側(cè)壁，完成仰拱、二襯澆筑后，K58+455～483段洞內(nèi)累計(jì)沉降在4.1～45.4mm之間，最大為K58+468斷面45.4mm，單日沉降變化速率最大為8.3mm（拆除側(cè)壁時(shí)），周邊位移收斂0.5～4.8mm。地表沉降在4.6～28.4mm之間，最大沉降發(fā)生在K58+470斷面地表。邊坡深層水平位移監(jiān)測數(shù)值最大為JC1點(diǎn)（K58+470）深度1m位置，向下滑動(dòng)4.4mm。

有上述數(shù)據(jù)可知洞內(nèi)外監(jiān)控量測數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，說明進(jìn)洞施工所采取的“固坡體+控變形”洞內(nèi)外相結(jié)合施工技術(shù)措施是有效的、安全的。該技術(shù)采用錨索格梁和錨管注漿將滑坡體與下部巖層土體固結(jié)在一起，再通過明洞和洞門端頭擋墻反壓回填護(hù)坡，避免山體坡腳臨空，穩(wěn)住了邊坡，最后采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞，有效解決大跨斷面隧道洞內(nèi)沉降變形大的問題，減少了圍巖的擾動(dòng)，安全順利完成了軟巖滑坡段的進(jìn)洞施工。

4.結(jié)束語

綜上所述，通過總結(jié)此次洞口邊坡滑坡原因，對以后隧道進(jìn)洞施工有兩個(gè)建議：

（1）進(jìn)洞施工最好在旱季進(jìn)行，確實(shí)不可避免，一定要做好各方面的降排水措施，截水溝和坡面篷布覆蓋等；

（2）超前大管棚施工質(zhì)量要保障，特別是管棚打設(shè)角度在5～15°之間，防止侵入開挖斷面內(nèi)，管棚要全環(huán)注漿。