山區(qū)隧道洞口嚴(yán)重偏壓且?guī)r層陡傾順層處治方法*

田國(guó)偉，穆垚岐

(中交路橋華東工程有限公司，上海 201210)

由于隧道繞開不良地質(zhì)，有線形需要與地形地貌限制可能導(dǎo)致洞口的偏壓，加之部分偏壓隧道存在巖層陡傾順層，開挖易引起巖石沿順層滑動(dòng)，影響結(jié)構(gòu)安全。因此，掌握大型松散崩坡積體地質(zhì)處嚴(yán)重偏壓且?guī)r層陡傾順層隧道進(jìn)洞施工技術(shù)很必要。本文通過(guò)四川省九寨溝(甘川界)至綿陽(yáng)公路路基土建工程兩河口2號(hào)隧道進(jìn)洞施工實(shí)例，介紹主要施工技術(shù)及過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行的方案優(yōu)化及調(diào)整。

1 工程概況

兩河口2號(hào)隧道為分離式長(zhǎng)隧道，左線隧道長(zhǎng)1 758.497m，右線隧道長(zhǎng)1 729.318m。隧道主洞凈寬與凈高為10.25,5.0m，縱坡為單向坡，坡率最大為+4%、最小為+2.5%。隧道設(shè)計(jì)速度80km/h，全隧采用復(fù)合式襯砌。

兩河口2號(hào)隧道出口K29+575—K29+610，ZK29+655—ZK29+665為加強(qiáng)偏壓明洞段，采用Mdj型襯砌；K29+565—K29+575，ZK29+642.5—ZK29+655段隧道采用Ⅰ型半明半暗結(jié)構(gòu)，為Ms襯砌類型；K29+555—K29+565，ZK29+625—ZK29+642.5段隧道采用Ⅱ型半明半暗結(jié)構(gòu)，為Ms襯砌類型，其中半明半暗段暗洞結(jié)構(gòu)與A5qj型襯砌結(jié)構(gòu)一致。

2 工程地質(zhì)

右線K29+200—K29+450段上方有一大型崩坡積體，據(jù)詳勘鉆探與物探成果顯示，該段隧道均位于穩(wěn)定基巖中，但由于鉆探僅為“一孔之見”，物探存在多解性，因此并不排除隧道穿越崩坡積體的可能性。

3 邊、仰坡穩(wěn)定性

圖1 基巖邊坡裂隙赤平投影

根據(jù)邊坡赤平投影可知：巖層面CZ傾向坡外，但傾角大于坡角，對(duì)斜坡穩(wěn)定性影響不大，但巖層面CZ與L2組合交線均傾向坡外，組合交線傾角52°，小于坡角，形成楔形塊體，對(duì)邊坡整體穩(wěn)定不利，在降雨、大風(fēng)和融雪天氣，經(jīng)常發(fā)生碎塊石崩落。洞口左側(cè)有一獨(dú)立孤峰，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極破碎，對(duì)工程有潛在威脅。此外，隧道軸線與地形等高線相交，對(duì)隧道有偏壓作用，開挖時(shí)邊坡土體易滑塌。

4 嚴(yán)重偏壓且?guī)r層陡傾順層隧道處治措施

兩河口2號(hào)隧道進(jìn)洞實(shí)施“零開挖”進(jìn)洞理念，減少植被破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。進(jìn)洞前，應(yīng)完成邊仰坡防護(hù)、洞頂截排水設(shè)施及洞門，做到一洞一坡，減少植被破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

兩河口2號(hào)隧道施工采用出洞口向進(jìn)洞口單向掘進(jìn)。右洞先掘進(jìn)洞，左洞后掘進(jìn)洞。洞口施工時(shí)應(yīng)先開挖一個(gè)洞，另一個(gè)洞及兩洞間土體先不開挖；待先行洞洞門結(jié)構(gòu)、明洞完成回填且暗洞襯砌施做到一定長(zhǎng)度，再進(jìn)行后行洞的開挖，后行洞掌子面應(yīng)落后于先行洞二次襯砌35m以上。

針對(duì)隧道施工容易引起巖石沿順層滑動(dòng)問(wèn)題采用以下處治措施。

1)增加巖層結(jié)構(gòu)面的抗滑力和黏聚力，采用單墩預(yù)應(yīng)力錨索、壓力注漿錨桿和注漿小導(dǎo)管對(duì)坡面進(jìn)行加固。

2)采用半明半暗形式進(jìn)洞，減少洞口開挖。

3)增強(qiáng)襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采用A5qj型襯砌結(jié)構(gòu)，并在Ⅱ型半明半暗結(jié)構(gòu)護(hù)拱中增加1層工字鋼。

4)利用隧道棄土對(duì)坡面進(jìn)行反壓。

5)延長(zhǎng)右線明洞，以實(shí)現(xiàn)對(duì)左洞半明半暗段的反壓，為防止明洞填方段的不均勻沉降，對(duì)地基進(jìn)行了加固處理，并增加結(jié)構(gòu)剛度，將明洞襯砌厚度增至70cm，沉降縫適當(dāng)加密。

6)暗洞和Ⅱ型半明半暗段采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，控制圍巖變形。

施工工藝流程：洞外截水溝→邊、仰坡刷坡并支護(hù)(自上而下逐級(jí)支護(hù))→半明半暗施作→明洞施作→反壓回填。

5 關(guān)鍵施工技術(shù)

5.1 排水系統(tǒng)施工

進(jìn)洞施工前，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，包括現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、自然環(huán)境、氣候氣象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工存在干擾的危石及時(shí)進(jìn)行清理，提前進(jìn)行截水溝施工，確保現(xiàn)場(chǎng)排水通暢，及時(shí)將坡面匯水引排至隧道施工范圍以外。截水溝距邊仰坡開挖≥5m，溝底根據(jù)山勢(shì)設(shè)置縱坡，但坡度應(yīng)≥0.3%。

5.2 邊、仰坡開挖及防護(hù)施工

1)邊、仰坡開挖前清除可能滑塌的表土、灌木，邊坡和仰坡上的浮石、危石要清除或加固，施工期間實(shí)施不間斷監(jiān)測(cè)和防護(hù)。

2)洞口邊、仰坡盡量采用機(jī)械開挖，如遇巖層較硬或遇較大孤石，則采用弱爆破，以減少對(duì)洞口圍巖的擾動(dòng)。

3)兩河口2號(hào)隧道邊、仰坡自上而下開挖。下級(jí)臺(tái)階在上級(jí)臺(tái)階支護(hù)完畢后再行開挖，嚴(yán)禁大挖大刷。

4)兩河口2號(hào)隧道洞口永久邊仰坡采用注漿小導(dǎo)管、壓力注漿錨桿和單墩預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)，如圖2所示。

圖2 邊坡防護(hù)橫斷面

5.3 明洞及偏壓擋墻地基加固施工

兩河口2號(hào)隧道進(jìn)行洞口開挖前需進(jìn)行地基承載力檢測(cè)，設(shè)計(jì)要求≥0.3MPa，部分地段應(yīng)進(jìn)行地表加固，地基注漿加固完成且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行上部基礎(chǔ)施工。

1)加固范圍及形式 兩河口2號(hào)隧道出口左右線明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ)采用φ70注漿鋼管加固，加固范圍如下： ①左線加固起止樁號(hào)為ZK29+665—ZK29+655(明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ))，ZK29+655—ZK29+625(偏壓擋土墻基礎(chǔ))； ②右線加固起止樁號(hào)為K29+610—K29+575(明洞及偏壓擋土墻基礎(chǔ))，K29+575—K29+545(偏壓擋土墻基礎(chǔ))。φ70注漿小導(dǎo)管平面布置如圖4所示。

圖3 φ70注漿小導(dǎo)管示意

2)地表加固施工工藝流程 清理場(chǎng)地→布孔/鉆孔→安裝小導(dǎo)管(鋼管)→注漿。

5.4 偏壓擋土墻施工

兩河口2號(hào)隧道出口K29+610—K29+575，ZK29+665—ZK29+655為加強(qiáng)偏壓明洞地段，明洞及偏壓擋土墻采用M10砂漿片石基礎(chǔ)；K29+555—K29+575，ZK29+625—ZK29+655段明洞及偏壓擋土墻采用 C15片石混凝土基礎(chǔ)。基礎(chǔ)加固深度要求至卵石層以下5m，且不超過(guò)基巖面0.5m。

具體施工工藝如下：按擋土墻分段，整段進(jìn)行一次性澆灌，在清理好的墊層表面測(cè)量放線，立模澆灌。

5.5 半明半暗襯砌及明洞施工

兩河口2號(hào)隧道出口半明半暗段明洞需設(shè)置護(hù)拱，開挖到洞口位置時(shí)，預(yù)留洞口處核心土，作為護(hù)拱施工平臺(tái)，護(hù)拱施工應(yīng)在明洞完成初支施工后進(jìn)行。兩河口2號(hào)隧道出口護(hù)拱形式如下。

1)K29+565—K29+575，ZK29+642.5—ZK29+655段(Ⅰ型半明半暗段)，采用60cm厚C25混凝土+60cm/榀I20型鋼拱架。

2)K29+555—K29+565，ZK29+625—ZK29+642.5段(Ⅱ型半明半暗段)，采用60cm厚C25混凝土+75cm/榀I18型鋼拱架。

兩河口2號(hào)隧道出口半明半暗明洞需進(jìn)行初期支護(hù)施工，偏壓擋土墻澆筑完成并拆模后，可組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)外側(cè)明洞初期支護(hù)施工。初期支護(hù)襯砌類型為A5qj 型，明洞初期支護(hù)形式采用26cm厚C20噴射混凝土+φ28 鋼筋網(wǎng)+I20b型鋼拱架。

5.6 監(jiān)控量測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)洞必須嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)控量測(cè)施工，尤其是加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)地表下沉監(jiān)控量測(cè)工作，現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。現(xiàn)場(chǎng)暗洞開挖施工每次開挖完成后及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)觀察，確定圍巖巖性、巖層產(chǎn)狀等參數(shù)，并進(jìn)行周邊收斂、拱頂下沉等監(jiān)控量測(cè)工作，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整支護(hù)參數(shù)及開挖方式提供可靠數(shù)據(jù)。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)反饋數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)施工滿足圍巖變形、地表沉降等相關(guān)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，以上施工工藝滿足四川省九寨溝(甘川界)至綿陽(yáng)公路路基土建工程兩河口2號(hào)隧道大型崩坡積體地質(zhì)處偏壓且?guī)r層陡傾順層隧道進(jìn)洞施工要求，隧道進(jìn)洞施工需注意增加巖層結(jié)構(gòu)面的抗滑力和黏聚力，減少洞口挖方，增強(qiáng)襯砌支護(hù)強(qiáng)度。施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況及監(jiān)控量測(cè)反饋情況及時(shí)調(diào)整施工工藝，方可做到在確保施工安全、質(zhì)量前提下，加快施工進(jìn)度，確保工程順利完成。