黃石巖隧道左線進口端洞口淺埋偏壓施工技術

劉勇

[摘要]本文主要介紹了和榆高速公路黃石巖隧道左線進口端，淺埋、偏壓軟弱圍巖及山體滑坡隧道洞口處理的施工方法，對同類地質條件下隧道進洞施工有一定的借鑒經驗。

[關鍵詞]隧道洞口淺埋偏壓施工

一、概述

山西和榆高速公路是山西汾陽至河北邢臺高速公路的一部分，是山西省高速公路網3縱11橫11環的重要組成部分。和榆高速黃石巖隧道，為分離式四車道長隧道，其中左線長1274米，右線長1101米，所經區域海拔高程為1223-1328米，相對高差105米。

黃石巖隧道左線進口所在山體平均坡度約為10度～20度，非常陡峭，且山體大部基巖出露，表層局部有新黃土覆蓋；山體巖性為新黃土與強風化巖層，巖體破碎，節理裂隙極發育，自穩能力極差。

二、 洞口淺埋偏壓情況說明

黃石巖隧道左線進口洞口左側埋深為27米，右側埋深只有1.8米，屬于典型的淺埋偏壓洞口。在洞口邊仰坡開挖過程中，發現圍巖極其破碎，穩定性非常差，開挖過程中洞頂出現2-6mm寬長度不等的山體裂縫，經建設單位邀請多名隧道專家、地質專家到現場勘察后，證實黃石巖隧道進口左線洞頂上方山體為滑坡體，滑坡體年代不詳。

專家結論：黃石巖左線隧道仰坡以上土體沿軟弱夾層剪切變形，受巖層產狀控制移動趨勢朝向洞口，隧道開挖易造成山體失穩滑塌。

三、 隧道洞口淺埋偏壓施工處理

為減少施工對山體的擾動，減小山體滑坡的可能，保證隧道安全進洞及通車后的安全運營，結合洞口淺埋偏壓實際，經組織專家進行方案選比，最后確定了 “先穩坡、后進洞”的施工方案： 首先施工洞頂截水溝，布設地表沉降觀測網；洞口開挖邊仰坡施工，錨網噴支護；套拱及Φ108大管棚超前支護施工；山頂鋼花管注漿加固山體；洞口抗滑明洞施工，增強隧道正面抗滑能力；側面抗滑反壓擋墻施工；正面抗滑樁及抗滑擋墻施工；洞頂反壓回填；隧道進洞施工。

(1)測量及監控量測

按設計做好洞口地表復核，洞口邊仰坡開挖邊線放樣工作；布設地表沉降觀測點，測點沿地面布置在隧道中心線及其兩側各4個點（共12個點）。施工過程中根據量測頻率觀測其位移變形量及沉降量。待回歸分析得出結論：位移及沉降趨于穩定后且隧道開挖超過50米時停止監控量測工作。

(2)洞口開挖、邊仰坡施工

結合隧道洞口地形、地貌、工程地質及水文條件，并考慮到施工開挖邊仰坡的穩定性，本著“早進晚出、少開挖”的原則，采用明挖法施工，挖掘機刷坡，人工配合機械修整邊仰坡，按照套拱弧線預留核心土開挖，預留核心土作為下道工序套拱及長管棚的施工平臺。

邊仰坡防護按照“邊開挖、邊防護”的原則，每次開挖高度在2m左右，及時按設計進行錨、網、噴臨時防護施工。

(3)套拱施工

套拱拱架安裝前先將拱腳處澆筑片石混凝土基礎，放出拱腳位置?？卓谔坠懿捎忙?27×4mm鋼管。在套拱拱架安裝合格后，精確放出每根管的位置及角度，將鋼管焊接在拱架的外緣鋼板上，要焊接牢固，防止澆筑混凝土時產生移動。

(4)大管棚施工

管棚鋼管分無孔鋼管和鋼花管：熱軋無縫鋼花管，外徑φ108毫米，壁厚6毫米，管節長3米、6米絲扣連接,環向間距40cm,管棚長度按設計40米打設。

施工工藝：

1.搭鉆孔平臺安裝鉆機：平臺按要求高度搭設，牢固穩定，以防鉆孔時鉆機擺動、傾斜等而影響鉆孔質量。

2.鉆孔：電動鉆機鉆孔，φ115鉆頭。根據地層及鉆進情況隨時調整鉆壓及鉆速，一般鉆壓控制在8～10KN左右，鉆孔速度控制在4.0～8.0m/h，鉆桿用連接套管接長，鉆孔達到要求深度后，依次拆卸鉆桿，高壓風掃孔清除孔內鉆碴。鉆進過程中遇卡鉆、坍孔時，應注漿后再鉆。管棚應先打有孔鋼花管（奇數編號），注漿后再打孔無孔鋼管（偶數編號）。鉆機立軸方向必須控制準確，以保證孔口的孔向正確，每鉆完一孔便頂進一根鋼管。

3.頂管：采用鉆機連接套管自動跟進裝置連接鋼管，將第一節管子頂入孔內。頂管前計算好管節搭配長度，以使管節接頭相互錯開。

4.接管：鋼管孔外剩余30-40厘米時，用管鉗卡住管棚，反轉鉆機，使頂進連接套與鋼管脫離，人工安裝下一節鋼管，對準上一節鋼管尾部，人工持管鉗用鋼管連接套將兩節鋼管連在一起，接頭絲扣上滿，再以沖擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。

5.注漿：按配合比拌制水泥漿，經注漿泵、注漿管路壓入孔內。注漿按先稀后濃、注漿量先大后小，達到要求的注漿結束標準后，停止注漿，拆卸漿管路，并用水沖洗干凈。

(5)山頂鋼花管注漿加固

為穩定黃洞頂的地表山體，采用鋼花管注漿固結山體松散圍巖，增加圍巖自承、自穩能力。

在黃石巖隧道左線進口洞頂50米范圍山體內打入Ф108鋼花管，鋼管長12m，間距為2m×2m。采用單液注漿，水灰比為1:1，施工前需做注漿實驗，通過實驗可適當調整注漿參數。注漿完成后對鋼管進行灌水泥砂漿封堵處理。

(6)抗滑明洞施工

為增強隧道正面抗滑能力，經專家討論后黃石巖隧道左線進口加長了27m明洞。管棚施工完畢后即可開始明洞施工，明洞護拱與套拱相連，護拱內側采用鋼拱架支撐。

(7)側面擋墻施工

為防止山體側面滑坡，消減隧道淺埋偏壓的影響，從套拱位置開始，向隧道洞身方向平行山體，在可能產生邊坡失穩的段落施工C20片石混凝土抗滑擋墻，擋墻長52m，高度為14～17m，頂寬5m，底寬8.8 ～ 9.25m，墻面坡度為1：0.35，墻背坡度為:1：0.2。側面擋墻可增強山體側滑扛傾覆系數，在擋墻施工完成后可進行反壓回填處理，減少隧道偏壓的影響。

為避免擋土墻施工過程中對山體坡腳的擾動，基坑開挖采用間隔跳槽施工，每5m作為一個施工單位，相鄰單位施工不能同時開挖施工，采用人工配合機械開挖，盡量避免爆破施工，必須采用爆破施工時，淺眼爆破，嚴格控制藥量，避免爆破擾動既有山體圍巖穩定性。施工過程中隨時對開挖基坑背后山體進行觀測。

擋墻施工完成后，與山坡之間的空隙采用碎石土回填，分層碾壓密實，頂部采用50cm粘土隔水層防水，回填面做成不小于4%的向外流水坡度。

(8)正面擋墻及抗滑樁施工

為防止山體沿隧道軸線方向滑塌，增加山體正面扛傾覆系數，在明洞兩側增加底寬3m、頂寬1.5m擋土墻，擋土墻底部兩側各設3排Φ108鋼管樁，鋼管樁長9米，頂端深入擋墻1.5m，與明洞護拱內工字鋼采用Φ42鋼管連接，鋼管內采用M30水泥砂漿填充。鋼管樁施工完畢后及時施做正面擋墻，采用C20混凝土澆筑施工，高度高出洞頂1m，擋墻之間及擋墻與山坡之間的空隙采用C15片石混凝凝土填充密實。

延長明洞及增加正面擋墻可減少對洞口原有山坡的破壞，盡量減少對原有山體圍巖的擾動，有效防止山體沿軸線方向滑塌。

(9)洞頂反壓回填

洞口上部采用碎石土反壓回填，回填采用分層壓實，為防止雨水滲透，頂部采用50cm粘土隔水層封頂。

(10)隧道洞口段施工

洞外抗傾反壓施工完成后方進行洞口段開挖施工。開挖采用預留核心土的三臺階施工方法，按設計要求施作初期支護。施工時采取預裂爆破技術，人工輔以小型機具（風鎬等）配合長臂挖掘機進行開挖，嚴格控制爆破規模，把對周邊圍巖的擾動減小到最低限度，開挖每循環進尺在0.6m左右，初期支護及早閉合，仰拱整幅施工，待圍巖穩定后盡快施工二次襯砌。

四、 結束語

黃石巖隧道左線進口通過長管棚超前支護、擋墻反壓、加長明洞、增加正面擋墻及洞頂反壓回填等施工措施，加上開挖過程中采用三臺階留核心土的施工方法，有效減少了地表沉降及洞內周邊收斂，通過強有力的初期支護和及時施做二次襯砌，形成穩定的復合結構體系，隧道洞身及地表均處于穩定的狀態，保證了施工安全和施工工期。

參考文獻：

[1]公路隧道設計細則，2010.07

[2]李天勝，偏壓、淺埋隧道進洞施工技術，施工天地，2005.8