洞口滑坡體下超大跨徑隧道進洞關鍵施工技術分析

李 震

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

長嶺居隧道位于廣州市黃埔區境內，是廣州增城至佛山高速公路（增城至天河段）控制性重難點工程之一。隧道下穿黃埔區油麻山，該地區屬于丘陵地貌，左洞全長1944m，右洞全長1923m，Ⅴ級圍巖分級比例15.1%，Ⅳ級圍巖分級比例15.4%，Ⅲ級圍巖分級比例32.5%，Ⅱ級圍巖分級比例36.6%。長嶺居隧道為雙洞分離式、洞口小凈距、淺埋偏壓及超大跨徑隧道，設計為雙洞六車道，設計速度為100km/h，建筑限界凈寬為18.0m，建筑限界凈高5.0m，其中右洞進口端洞門采用端墻式，明洞長度46m，進洞時洞身為Ⅴ級軟弱圍巖，且洞口處存在滑坡體，進洞安全系數要求較高、施工難度較大，為整個隧道進洞的施工重點，其工程施工條件及其重難點如下：

1.1 工程地質條件

1.1.1 地形地貌

隧道穿過丘陵山區，地面標高70.5～432.6m，相對高差約362.1m，山體植被發育，地形陡峻。山體植被茂密，主要為松樹、柏樹、桉樹、竹林、荔枝林、龍眼林及低矮灌木。

1.1.2 地質構造及地層巖性

根據本區域地質資料，結合地質調繪成果，隧址未見斷裂構造形跡，屬穩定地塊。根據現場踏勘的地表情況來看，覆蓋層主要組成部分為粉質黏土、耕植土、全強風化混合花崗巖，右線隧道區間覆蓋層厚度在7～41m 之間，勘察資料顯示縱波波速在550～1000m/s 之間，屬于穩定性較差。根據鉆孔及地質調繪成果，隧道區間地層巖性為坡殘積粉質黏土和晚志留世混合花崗巖（包括其風化層）。

1.1.3 水文地質

隧道所處地形為丘陵地形，地表水主要為大氣降雨形成的沿山谷匯流，屬于季節性地表水。地下水是存在于坡殘積層、基巖巖層中的第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水，水位標高會隨著季節變化，水量則受巖石裂隙影響，局部破碎帶可能富集。地下水的主要補給方式為降水，排泄方式主要為蒸發和側向徑流。

1.2 工程重難點

1.2.1 洞口小凈距

隧道進洞段左右洞均為Ⅴ級圍巖，中夾巖厚度為32～48m，屬于小凈距隧道。

1.2.2 淺埋偏壓

隧道右洞增城端洞口埋深約1.6m，屬淺埋地段，同時洞口地勢為一左高右低斜坡，存在明顯偏壓段。

1.2.3 滑坡體

在右洞進口端明洞左側上部自然山體處，發生有2 處淺層滑塌。第一處滑塌寬30m，高56m，深5m，滑動方向與線路走向斜交。第二處滑塌寬10m，高20m，深2～3m，滑動方向與線路正交。邊坡位于2 處滑塌體前緣。滑塌體上部主要為塊石、碎石堆積體，厚度約5m，下部為中～微風化混合花崗巖，該滑塌體對隧道進口端邊仰坡穩定性及洞口圍巖穩定性有較大影響。

1.2.4 超大跨徑

本隧道設計為單洞三車道，進洞時開挖跨度達到21.39m，開挖高度達到13.85m，洞身斷面面積達到231.8m2，該結構屬于超大跨徑隧道，目前我國國內并不多見。這種超大跨徑公路隧道結構的特點是大跨度、形狀扁平、拱圈較薄，這種結構設計的圍巖受力和支護特性變化較大，結構穩定性不利因素多，特別是在施工過程當中各種工序之間的相互影響，導致圍巖多次受到擾動，支護結構受力多變，特別容易出現圍巖的失穩，還有后期隧道二襯開裂等問題。

1.2.5 軟弱圍巖

隧道進口段主要由坡殘積土，全～中風化混合花崗巖組成，巖石節理裂隙發育，巖體極破碎，強度較低，遇水易軟化，設計定義為Ⅴ級軟弱圍巖。

2 關鍵施工工藝

2.1 截排水系統合理規劃

為了保證洞口施工安全，必須首先施作截水溝[1]，根據長嶺居隧道洞口地形條件，在洞口開挖線5m 處設置截水溝，溝體截面為矩形，內底寬度為80cm，高度為80cm，厚度為25cm 的C20 混凝土和10cm 砂礫墊層，并且截水溝與附近洞外排水溝自然順接，防止地表水倒流入洞內和洞口積水。

2.2 滑坡體加固處理

為減少洞內開挖對滑坡體的影響，預防洞口左側滑坡體滑移，確保右洞進洞具備完好的安全條件，采用鋼花管注漿+錨索冠梁工藝對滑坡體進行加固穩定。注漿鋼花管采用直徑89mm無縫鋼管制作，鋼管壁厚不小于4mm，長度為10m，間距為1m，按照梅花形布置，共設置3 排。注漿材料采用水泥漿，一次注漿水灰比為0.5，二次劈裂注漿水灰比為0.7，注漿采用分段分次進行。頂部設置錨索+C25 鋼筋混凝土冠梁，冠梁背部緊靠山體。每道錨索由6 束直徑15.2mm 鋼絞線組成，長度為20m，其中錨固長度10m，設計抗拔力為600kN，張拉時進行超張拉，超張拉力為650kN。

為對加固處理后滑坡體整體穩定性進行監控量測，根據上邊坡滑坡體特征，在冠梁施工時合理埋設監測點。冠梁長度46m，監測點布置間距要求不少于5m，沿冠梁方向布置，必要時根據現場滑坡體實際情況，適當加密監測點。

2.3 長管棚超前支護

隧道洞口段落為Ⅴ級軟弱圍巖，為了控制開挖斷面，盡量減少對圍巖的擾動，保證其穩定性，施作超前長管棚與支護鋼拱架及洞外套拱連成一體，保證了整個開挖斷面的受力均勻性，增加了開挖的安全系數，避免因受力不均造成的坍塌。在隧道右洞明暗交界線外緣施作超前長管棚，主要參數如下。

管棚固定端采用C30 混凝土套拱，套拱在明洞外輪廓線以外，緊貼掌子面施作，套拱厚度80cm，長200cm。套拱基底由人工開挖修整，開挖完畢后對基地進行夯實，地基承載力要求不小于300kPa。

管棚采用φ127×6mm 無縫鋼管，共設置65 根，每根長30m，間距為40cm，外插角為1～3°，方向與路線中線平行。管棚注漿遵循著“先外后內、跳孔注漿、由稀到濃”的原則，跳孔進行注漿施工。管內采用壓注水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.5～2MPa，注漿結束后采用M30 水泥砂漿填充鋼管，以增強管棚的剛度和強度，形成管棚支護體系。

2.4 大邊墻+明洞施工及回填反壓

當右洞滑坡體及邊仰坡加固處理完畢后，及時施作大邊墻和明洞。在混凝土強度達到設計強度要求后，采用碎石土分層回填、分層壓實，頂層回填材料采用黏土以利于隔水。回填反壓后有利于增強邊仰坡整體穩定性，最大程度地減輕進洞開挖對滑坡體的擾動，大大提高了進洞安全系數。

大邊墻及明洞地基承載力要求不小于250kPa，否則進行地基換填處治。大邊墻采用C25 混凝土，豎向鋼筋直徑22mm，縱向鋼筋直徑12mm，間距均為25cm。內外兩層鋼筋設置直徑8mm 構造拉筋，間距為50×50cm，按照梅花形布置。明洞采用C40 模筑混凝土，縱向鋼筋直徑14mm，間距25cm，環向鋼筋直徑25mm，間距16.67cm。同時設置直徑8mm 箍筋，提高鋼筋骨架整體結構受力，環向間距50cm，縱向間距16.67cm。

2.5 雙側壁導坑工法開挖及初支

在上述工程特點下，隧道進洞采取了雙側壁導坑分部分節段開挖的工法，開挖的順序為Ⅰ→2→Ⅲ→4→Ⅴ→6→Ⅶ→8→9→Ⅸ→10→Ⅺ→12→13→ⅩⅣ→ⅩⅤ→ⅩⅥ（阿拉伯數字代表開挖步序，羅馬數字代表支護施工順序，詳見圖1），一次開挖長度控制在50cm；側導洞開挖時超前中槽10～15m[2]，如采用上下臺階開挖，側導洞上、下掌子面間距不大于5m；側導洞初期支護臨時鋼拱架應在主洞初期支護鋼拱架閉合且變形穩定之后方可拆除，一次最大拆除長度不大于15m。施工過程中按照仰拱開挖長度，調整導洞初期支護臨時鋼拱架拆除長度，降低施工安全風險。

圖1 雙側壁導坑法施工工序示意圖

初期支護：開挖后施作中空注漿錨桿，直徑25mm，長度5m，環向間距1m，縱向間距50cm，梅花形布置，設置第一層鋼筋網，鋼筋直徑8mm，網孔尺寸20cm。鋼支撐在掛網初噴后架設并設置第二層鋼筋網，靠圍巖側凈保護層厚度為6cm，靠二襯側凈保護層厚度為4cm，噴射混凝土厚度達30cm，標號為C25。

鋼支撐：采用HW200*200 型鋼，一榀間距為50cm。

縱向聯結筋：鋼支撐之間采用直徑22mm 鋼筋連接，環向間距1m。

預留沉降量：開挖預留變形量20cm，施工中應根據圍巖監控量測結果及時調整預留變形量、開挖方式和修正支護參數，確保安全。尤其在洞口開挖時，需適當考慮預留變形量，避免二襯施工前拱架變形侵線。

2.6 現場監控量測

隧道洞口淺埋段進洞前主要量測項目為地表下沉，地表下沉量測應從開挖工作面前方，距離為隧道埋深與開挖高度之和處布置測點并開始測量[3]，隧道右洞開挖工作面埋置深度約15.2m，共設置測點17 個。地表下沉量測時間直到襯砌結構封閉，下沉基本停止時為止。通過量測，判斷隧道開挖對洞口邊仰坡、淺埋地面是否產生顯著影響，分析該影響的范圍、程度及其與隧道施工的時空關系，進而判斷隧道施工的安全性和隧道施工對地面邊仰坡穩定性的影響。

3 結語

通過分析長嶺居隧道在洞口小凈距、淺埋偏壓、滑坡體、超大跨徑及軟弱圍巖的條件下，采用噴錨支護邊仰坡、鋼花管+錨索冠梁加固滑坡體、長管棚超前支護、大邊墻+明洞施工及回填反壓和雙側壁導坑開挖工法等關鍵技術，為隧道安全進洞創造有利條件。同時，在各道工序施工過程中，必須加強地表下沉、滑坡體位移等監控量測，嚴格按照監控量測數據指導現場施工，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”方針，采取“事前預防、事中控制、事后總結”全過程管理措施，保障隧道進洞安全。