淺談淺埋偏壓隧道洞口施工

（安徽省高等級公路工程監理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

黃祁高速公路（黃山-祁門縣）在安徽省高速公路網中占據重要地位，是連通杭州和武漢高速公路的重要部分。該段沿線地形、地質條件較為復雜，隧道設置數量較多。HQ-09 合同段祁門隧道位于祁門縣境內，牌樓塢水庫西北部的山體上，本隧道設計為連拱（巖質）隧道，屯溪端樁號為K54+795.0，設計高程為155.412；景德鎮端樁號為K54+985.0，設計高程為153.845，隧道全長190m，最大埋深為45m。隧道縱坡為單向坡，坡率為0.35%、-2.0%，平面上呈圓曲線形展布，平曲線半徑R=1000m，總體走向屯溪端為295°，景德鎮端為284°。隧道設計凈寬×高為：2×（10.25×5.0）m。兩端洞口段處于淺埋、偏壓，為了保證隧道安全進洞,隧道洞口施工技術方案的正確制定,具有重要的現實意義。

1 工程地質概況

隧址區位于硬質淺變巖低山丘陵構造剝蝕區，具低山溝谷微地貌特征，地面標高153.54～199.96。兩端洞口位于兩側山谷與山脊的背部連接處，山體自然坡度30～40°左右。隧址區地下水主要為基巖裂隙水，水位、水量受大氣降水影響而變化，強風化帶中風化裂隙發育，但多為泥質充填，弱風化帶裂隙節理多為閉合狀，富水性較差，因隧道兩端洞口設計標高均高于侵蝕基準面，故基巖裂隙水不發育。隧址區巖層產狀為50°∠38°。全～強風化層完整性指標差，RQD 值＜15%；弱風化巖層體完整性較好，RQD=60～70%。

2 進洞順序

2.1 連拱隧道洞口跨度大，左右兩側山體不對稱，左右洞頂地形差異引起的地形偏差，如果有斷層和各種裂隙構造，則更加復雜，還會存在施工中產生的圍巖松動等引起的施工偏壓。在偏壓隧道淺埋條件下先開挖和支護埋深淺的主洞，還是先開挖埋深大的主洞，可制定不同方案。

2.2 先開挖埋深較小的主洞，為了避免兩側掘進影響到周圍巖層穩定，埋深較大的主洞可以滯后一段時間再開挖，同時需要及時回填中隔墻和洞頂，以此來為中隔墻穩定提供保障。

（1）位于開挖面后方的圍巖受到前方開挖的影響很小，因此，滯后一側的開挖面可以和下一側的開挖面拉開一定距離，并及時對測二次襯砌進行開挖，

（2）中隔墻是壓彎構件，在不平衡推力的作用下要發生一定偏轉，目前在設計中，均體現一些控制理念，為了促使墻體和襯砌結構的穩定性得到提高，需要在墻體結構上采取一些應對措施，如，對墻體高度進行降低，對墻體下部尺寸進行增大等。

（3）施工時應注重仰拱的及時施工以封閉成環，仰拱能控制圍巖底鼓，但自身承受較大的拉應力，因此在實際施工的動態設計中，需要對仰拱曲率和厚度進行調整，對仰拱在結構方面的抗拉性能進行提高。

2.3 還有一種理解，無論對哪一種施工工藝進行應用，在偏壓荷載的影響下中隔墻都會傾斜向埋深教淺的一側。如果能夠對埋深較深的一側進行先開挖，就可以降低中隔墻所承受的壓力，還可以降低中隔墻傾斜度。

（1）雖然中隔墻一定會傾斜到埋深教淺的一側，而且還會出現扭轉現象，但是不會影響到隧道整體結構的安全性；

（2）由于淺埋偏壓段的連拱隧道會受到不對稱荷載影響，因此，等到完成中隔墻施工后，需要及時回填中隔墻頂部和左右兩側，對于偏向埋深教淺一側的受力中心需要進行特別關注，以免中隔墻發生位移或變形、破壞。

（3）對于偏壓連拱隧道，不同施工順序對結構的影響程度不同。采用先開挖埋深大一側，隧道周圍圍巖所受擾動較小，受扭和偏心比較小的中隔墻的整體結構更加穩定。

（4）開挖偏壓連拱隧道時，左右洞開挖面會對中隔墻產生明顯影響，基于此，進行施工時，一定要對處于先行洞一側的中隔墻進行臨時加固，并采取一定的支撐措施，如：規范中要求回填并臨時鋼支撐。也可按具體設計修改。確保后續洞開挖時中隔墻的整體穩定。

實際施工祁門隧道時，從對圍巖巖性和穩定角度，是先開挖覆蓋較厚的主洞。覆蓋厚的主洞圍巖相對好，可多經受爆破擾動，圍巖覆蓋薄的主洞多次爆破擾動不利于圍巖穩定，尤其是拱頂易引發超挖，出現坍塌，填充極其困難。因此，從減少對覆蓋厚的主洞在開挖、初支和襯砌過程中偏壓應力的影響和安全穩定性角度看，可先開挖覆蓋厚的主洞。

3 洞口施工

3.1 施工測量

（1）開挖洞口之前先要做好測量準備工作

①對洞口地表地質情況進行復核；②在洞口位置進行刷坡線放樣

（2）觀測地表沉降，預埋基準點

首先需要對基準點進行預埋，選擇的預埋地點需要挨近截水溝，而且需要具備較好的斷面通視條件，方便進行測量操作。然后沿著地面在隧道軸線和兩側各布置4 個測點。

3.2 洞口工程介紹

（1）隧道進口端洞口工程施工順序

進行隧道進口端洞口工程施工時，先要對洞口地形和地質情況進行考察，然后在此基礎上，對進口端洞門形式進行確定，明洞式是現在比較常用的一種洞門形式。為了確保進洞的安全性，通常會用30cm 長管棚對洞頂進行支護。

（2）隧道出口端洞口工程施工順序

出口端洞口地段通常都會存在嚴重偏壓，因此洞門通常會采用抗壓性能比較好的端墻式。先進行地基加固處理，洞門地基承載力設計要求大于380KPA，地基加固預注漿漿液采用雙液，外圍注漿管加密先注漿以形成帷幕。耳墻地基承載力設計要求大于300KPA，對明洞基礎和耳墻基礎進行開挖并換填，耳墻基礎施工是關鍵環節，耳墻施工必須能夠滿足設計的承載力，完成施工后還需要將10%的水泥土回填到耳墻和地表之間的空隙，然后才能進行下一步施工。

（3）洞口開挖原則：盡量減少洞口刷坡，爭取早進洞，后期端墻式洞門與邊坡連接部分可再行處理，以嵌入穩定邊坡為宜。實際施工時建議設計方做了優化，進行部分取消以減少破壞和擾動，開挖后應及時按設計做好邊仰坡防護；洞口淺埋，明洞應及時施工，修建洞門墻和明洞回填也應及時進行，以確保洞口山體穩定。

（4）邀請第三方進行超前地質預報，采用TSP203 和地質雷達等設備進行該項工作。

3.3 洞口邊、仰坡施工要點

進行洞口邊、仰坡防護施工時，需要同時進行開挖和支護施工，而且每次的工作高度都要控制在2 米范圍內。對于坡面需要進行修刷和平順，應確保一次性噴砼能夠符合設計厚度要求。對坡面進行鋼筋網加固時，應先將外露的錨桿段和鋼筋網進行焊接，然后才能進行下一步噴砼。對錨桿材質、長度和間距都有著嚴格要求，對鋼筋網材質和網格間距也有著特殊的設計要求。

3.4 出口端左側耳墻施工

先對左線明洞基礎進行開挖，并換填M7.5 漿砌片石作為明洞與耳墻的基礎以達到設計承載力，再對耳墻進行施工,由于耳墻澆筑受地形、施工環境等條件制約，耳墻澆筑現場采用分階段進行施工，立模板3 次成型，澆筑時考慮了二襯搭接時的鋼筋。待耳墻砼全部澆注完畢再進行回填，回填高度為設計洞頂回填線。回填處理樁號K54+970～K54+995，K54+982～+995 采用碎石土回填，K54+970～+982 采用10%水泥土回填；回填前清除表面的植被、腐植土，并在山體表面開挖臺階，填料采用穩定性好的碎石土，水泥摻量10%，施工時分層碾壓，壓實度應達到97%，并采用保濕養生，不使水泥土表層干燥，水泥土的7 天浸水抗壓強度應大于3.5MPa;待洞口回填壓實完成之后，再施作Φ22 砂漿錨桿，錨桿端部與襯砌外邊緣的距離至少為30cm，錨桿長度根據現場實際情況,在施工中應根據錨桿打設的位置來選取錨桿的長度，間距150×150cm，按梅花型布置。

3.5 超前大管棚施工工藝

a、為了確保隧道施工的安全性，先要對邊坡進行防護。

b、將鋼拱架和套管進行焊接，并采用坐標法確定套管位置，同時還需要對鋼架焊接的外插角度進行嚴格控制。由于管棚長度過大，外插角度在施工當中應當偏大，以防止潛孔鉆鉆頭由于重心下垂，導致管棚安裝侵入開挖線內。

c、搭設平臺時需要使用強度較高的鋼管，等到完成平臺搭設后，才可以進入潛孔鉆安裝工序。

d、進行鉆孔施工時，應對鉆孔直徑進行嚴格控制，一般情況下，都會將鉆孔直徑控制在比管棚直徑大25mm 左右。同時還需要使用特定的潛孔鉆鉆頭。

e、進行管棚鋼管安裝施工

①采用長度為15 厘米的絲扣對鋼管接頭進行連接，同時還需要錯開各個鋼管接頭，編號為奇數的第一節鋼管不能和編號為偶數的第一節鋼管長度一致，除了這兩節鋼管其他的鋼管可以保持相同長度。

②使用鉆機進行鋼管頂進，如果進行頂進施工時，發現存在塌孔問題，必須先對孔洞進行清孔才能插入鋼管。

f、進行注漿施工時，應嚴格控制注漿擴散半徑，通常情況下，需要將注漿擴散半徑控制在0.5 米范圍內。

4 結束語

本文簡單總結了淺埋偏壓隧道洞口施工技術方案，對施工中需要用到的測量技術、施工順序、防護措施、回填方式和施工工藝進行了詳細介紹。該隧道的順利完工，充分說明了淺埋偏壓隧道洞口施工技術方案的有效性和可行性，相同類型的隧道洞口施工都可以借鑒這次施工經驗。