全風化花崗巖偏壓陡坡段隧道進洞施工技術

謝財斌

（中鐵二局第四工程有限公司，成都 610000）

1 引言

大嶺隧道隧址區位于蓮花山山脈，地勢起伏較大，兩段沖溝處均受到當地不同程度的開采，造成夾雜著大量孤石的全風化花崗巖存在于沖溝內，再由于水流沖刷，導致現在的地形與施工前相比產生了較大的變化，根據現場地形實測和勘察結果，兩段沖溝部分洞身有出露地表的情況，洞身所在地質偏壓，且是夾雜著大塊孤石的全風化花崗巖松散堆積體，其遇水呈流沙狀，沖溝段內水系發達，地表徑流量大。因此，沖溝處采用了明挖和偏壓陡坡進洞的施工方法。

2 工程概況

大嶺隧道起訖里程為DK81+200～DK82+392，全長1 192 m，為雙線隧道。隧道區為剝蝕丘陵區和丘陵溝壑區，隧道地勢起伏較大。其中，洞身DK82+022～DK82+045、DK82+135～DK82+168 段穿越山體沖溝，沖溝區域土石方為較大的孤石和淺層全風化花崗巖組成的松散堆積體。

DK82+022～DK82+045 段最大埋深5.99 m，拱頂外露最大2.98 m，原地面與隧道線路方向的關系如圖1 所示。隧道中線處覆蓋層厚度見表1；洞身DK82+135～DK82+168 段最大埋深2.44 m，拱頂外露最大8.68 m，原地面與隧道線路方向的關系如圖2 所示，隧道中線處覆蓋層厚度見表2。

表2 DK82+135～DK82+168 覆蓋層厚度統計表

圖1 隧道DK82+022～DK82+045 中線位置縱斷面圖

圖2 隧道DK82+135～DK82+168 中線位置縱斷面圖

3 施工方案確定

長度為23 m 和33 m 的隧道洞身處于沖溝處的淺埋、露頂地段。由松散堆積體構成的圍巖自穩能力非常差，洞身設計開挖斷面面積大（143 m2），若暗洞開挖，將有大量大塊的孤石掉落風險，開挖輪廓線成型差，且在洞身底部地質情況未知的情況下，采用明挖施工，更能辨明地質情況，進而能采取有針對性的技術措施。通過勘察測量，洞口里程選擇在里程為DK82+022、DK82+045、DK82+135、DK82+168 的位置，有利于進洞施工。該方案的確定降低了安全和質量風險、工期也能預控[1，2]。

4 施工流程

先施工截、排水溝及邊仰坡加固，避免雨水對邊坡沖刷，再進行DK82+022～DK82+045、DK82+135～DK82+168 段兩側錨固樁施工，錨固樁混凝土強度達到100%后進行明挖段開挖，隧道開挖邊線外兩側縱向每5 m 設置1 處降水井降水，對靠近洞口的明挖段基底進行注漿加固，最后施工導向墻，打設超前管棚進洞施工。

施工流程：截、排水溝施工→邊仰坡施工→錨固樁施工→明挖施工→降水井施工→靠近洞口的明挖段地基加固→超前長管棚施工→進洞開挖及支護→仰拱、二襯施工。

5 主要施工技術

5.1 截、排水溝施工

洞身穿越沖溝，兩處沖溝匯集了大面積山體流下來的水，因此，解決沖溝排水是首要問題。清除DK82+022～DK82+045和DK82+135～DK82+168 這兩處沖溝段前后各15 m 的危巖落石，高度到山頂，對消除大塊孤石遺留下來的坑洞采用C20混凝土回填。及時施作截、排水溝引入在沖溝修筑的溝渠，減少施工段內徑流的影響。截、排水溝在邊仰坡開挖前結合地形布置，保證排水通暢。

5.2 洞口邊仰坡施工

洞口邊仰坡地質情況為夾雜著孤石的全風化花崗巖，土體遇水呈流沙狀，而洞口處于沖溝底部，土體含水量大，加之洞口處于偏壓陡坡地段，地質情況差，因此，合理進行邊仰坡施工會降低進洞的難度。洞口邊仰坡施工中應結合具體山體情況，選擇合適的坡率，做好臨時邊仰坡噴錨支護，永久邊仰坡防護，保障施工安全。合理卸載洞頂土體荷載，避免過多擾動，提高進洞的安全系數。

DK82+022、DK82+045、DK82+135、DK82+168 4 處洞口臨時邊仰坡結合實際地形、排水情況，修筑截水溝，進行噴錨掛網防護，確保邊坡土體遇水，錨桿為φ22 mm 砂漿錨桿，長度為4 m，間距1.5 m×1.5 m，梅花形布置；采用直徑為6 mm，網格大小為20 cm×20 cm 的鋼筋網。洞口回填后外露部分永久邊仰坡采用骨架護坡防護，增強邊坡穩定性，錨桿的長度為10 m，間距為3 m×3 m，確保邊仰坡不發生滑坡坍塌。

5.3 錨固樁施工

根據地質情況，洞身一側的坡頂和隧道基底高差較大、坡度較陡，邊坡土質為全風化花崗巖，隧道淺埋段及洞口段的地下水主要是基巖裂隙水，發育程度較高，為解決洞身偏壓問題，保證施工過程的安全，采用錨固樁加固穩定邊坡很有必要。

錨固樁采用跳樁施工的原則，在明洞段采用8 根Ⅰ型和4 根Ⅱ型錨固樁，Ⅰ型錨固樁截面2.25 m×2.5 m，Ⅱ型錨固樁截面2.5 m×2.5 m。錨固樁施工長度分為20 m 和24 m 兩種，C35 鋼筋混凝土錨固樁長度的1/2 在仰拱底部以下。樁間垂直面采用噴錨網防護，采用φ22 mm 砂漿錨桿，錨桿長4 m，間距1.5 m×1.5 m，梅花形布置；采用φ6 mm 的鋼筋，網格為20 cm×20 cm 的鋼筋網，噴射混凝土厚度為10 cm；保證邊坡穩定。

5.4 明挖施工

錨固樁和邊坡頂部設置監控測量點，在開挖過程中應經常觀測標高和位移情況，以保證施工安全。在明洞開挖過程中，應及時清除孤石，及時進行錨噴網支護。

坡體和錨固樁一旦出現沉降和位移速率超過規范限定值，且數據不停增大，需采取的技術措施為：立即停止施工作業，組織機械設備卸載邊仰坡頂部的土石方，加長加密錨桿打設進臨時邊仰坡中。坡頂出現滑動痕跡，甚至出現裂開的縫隙，需采取的技術措施為：使用水泥漿自由流動進縫隙內，填塞抹平裂縫，再使用彩條布覆蓋，避免水流進滑動層內使土體滑動加劇，裂縫增大，同時打設在邊仰坡中的錨桿長度不能過短，須穿過邊坡滑動層，使土體穩定。

5.5 靠近洞口的明挖段地基加固

在明洞開挖完成后，對地基進行承載力試驗，地基容許承載力為250 kPa。由于洞身基底地質為全風化花崗巖，在無水情況下全風化花崗巖自身穩定，基底承載力能滿足要求，由于地基基底處于沖溝處，在有水的情況下，全風化花崗巖呈流沙狀，承載力不滿足要求。因此，在開挖邊線外兩側縱向每5 m設置一個降水井降水，降水井的底部位于仰拱底面3 m 以下，目的是降低全風化花崗巖的含水量。

降水井設置完成后，采用φ89 mm 鋼花管注漿對地基進行加固，比較經濟適用。開挖至仰拱底面標高，在底面打設間距為1.5 m×1.5 m、梅花形布置的φ89 mm 鋼花管，鋼花管深入仰拱底面以下3 m 和基巖，樁頂位于仰拱底面以上30 cm，采用注漿機注漿加固土體。水灰比為0.8∶1～1∶1，注漿壓力0.5～2 MPa，注漿順序為：橫向從仰拱兩側往中間注漿，即仰拱順線路方向左右兩排的孔先注漿，再逐排向內側注漿。注漿結束標準：達到終壓后觀察地面是否冒漿。通過地基承載力試驗來檢定地基是否達到承載力要求。

5.6 洞口超前長管棚施工

隧道進洞地質環境復雜，條件差，存在拱頂垮塌的風險，故在洞口施工φ108 mm 長管棚。導向墻施工采用C20 混凝土，施工角度為拱部140°，尺寸1 m×1 m，通過在導向墻內預埋的導向管施作超前長管棚，環向間距為40 cm，鋼管軸線與襯砌外緣夾角1°～3°，管棚長40 m。采用兩榀I18 工字鋼做導向墻骨架，間距0.6 m，采用φ50 mm 鋼管做鎖腳錨管，壁厚5 mm，長4.5 m。

5.7 進洞開挖及支護

1）開挖及支護。通過現場實地勘察，洞口處于偏壓陡坡地段，圍巖條件較差，必須嚴格遵循“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則組織開挖施工。

進洞開挖采用四步CD 法，將整個開挖面劃分為4 個小區間，各部封閉成環的時間短，結構受力均勻，變形小，且支護剛度大，施工時隧道整體下沉微弱，地層沉降量較小，且容易控制。

2）優化初期支護措施。（1）采用大拱腳。由于拱腳底部為全風化花崗巖，故把原拱架連接鋼板加大，增大受力面積。（2）增加初支鋼架拱腳連接器。由于進洞條件差，為了確保施工安全和質量，對初期支護鋼架進行了優化，新增了一種初支鋼架拱腳連接器，使初支形成整體，提高了初支穩定性。縱梁設置位置為各臺階兩側拱腳上1.5 m。加筋板由鋼筋場焊接好。I18 縱梁分節段與加筋板焊接。每榀縱梁下部設2 根φ50 mm鎖梁注漿鋼管，長4.5 m、俯角約40°與縱梁焊接牢固。

6 結語

通過大嶺隧道的施工實踐，證明了全風化花崗巖地質隧道淺埋露頂地段采用明挖施工技術、進洞的一系列施工技術的可行性。一系列的技術措施克服了地質條件和施工條件差帶來的施工困難，確保了施工安全、質量和進度目標的實現。