山體偏壓隧道洞口施工技術

王劍鋒

(貴州橋梁建設集團有限公司)

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山體偏壓隧道洞口施工技術

王劍鋒

(貴州橋梁建設集團有限公司)

摘要：以惠興高速公路第十八合同段納窯隧道為例，對山體偏壓隧道洞口施工技術做了具體的探討。

關鍵詞：山體偏壓隧道；洞口施工技術；監(jiān)測

1工程概況

惠興高速公路第十八合同段納窯隧道，是一座上、下行分離的四車道高速公路隧道，起訖樁號分別為：左線ZK153+957～ZK155+975，全長2 018 m，右線YK153+955～YK155+985，全長2 030 m。

2地質概況

出口段斜坡，屬單一面凸坡，坡向約為250°，自然角為35°。該工程隧道洞口的巖性為強風化泥巖和灰?guī)r溶蝕區(qū)，受到構造作用偏強，溶蝕裂隙極發(fā)育，坡面和巖層的走向呈同向斜交，不利于坡體的穩(wěn)定。隧道洞口的邊坡是殘坡積碎石土和強～中風化灰?guī)r所構成的，節(jié)理裂隙發(fā)育，貫通性十分好，為Ⅴ級圍巖，成洞條件較差。

3洞口段監(jiān)控量測

3.1　地表下沉量測

在該隧道施工中，地表下沉的量測有助于判斷坑道的開挖對于地面的影響。納窯隧道使用蘇光DSZ2水準儀，在山體偏壓段布設了7個量測斷面，同時出于數(shù)據(jù)采集的便利性考慮，要求每一個量測斷面都要同拱頂下沉量測斷面處于同一斷面上。在拆除側壁之前，隧道開挖8~10 d之后地面的沉降與位移逐漸穩(wěn)定，總共的下沉量處于3~5 cm之間，而水平的方向則是朝著溝壑側平移了1~2 cm；在拆除側壁之后，因為偏壓，導致地面的下沉量和朝著溝壑側橫向移動的量均增大，隧道左側山腳出現(xiàn)臨空，山體受到擾動，加上連續(xù)暴雨的影響，在雨水的侵蝕作用下，隧道左側山體土體與巖層面產生了層間滑動，從而導致洞外邊仰坡及原地表邊坡均出現(xiàn)不同程度的開裂。采取措施對其進行處理之后，當?shù)孛嫦鲁恋目偭吭黾拥搅? cm左右，水平的位移增加到了5 cm左右即穩(wěn)定下來。下圖1即為地表下沉監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)變化。

圖1　地面的下沉變化數(shù)據(jù)

3.2　凈空收斂監(jiān)控量測

在洞身開挖的過程中，圍巖朝著坑道方向的位移直接體現(xiàn)了圍巖內部的松弛程度及范圍，從而實現(xiàn)對圍巖穩(wěn)定性進行評價。納窯隧道使用了BJSD-2E隧道收斂儀，并布設了5個測點4條測線(見圖2)，從而實現(xiàn)對凈空收斂情況的準確監(jiān)控量測。

圖2　監(jiān)控量測的測線布設示意圖

根據(jù)量測的結果可以看出，該隧道的凈空收斂總值為3~5 cm，其主要產生于開挖之后的10 d中，各個分部的開挖過程中，仰拱閉合之后逐漸平穩(wěn)。下圖3 即為凈空收斂的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化示意圖。

圖3　凈空收斂變化示意圖

3.3　拱頂下沉監(jiān)控量測

對拱頂下沉進行監(jiān)控量測的儀器主要是水準儀以及水準尺，要求拱頂下沉的量測斷面必須和凈空收斂的量測斷面處于同一斷面，而測點布設于圖2中的A點，偏壓段布設10個測點，經觀測發(fā)現(xiàn)，其10 d后逐漸穩(wěn)定，總沉降量為4~9 cm，由于偏壓的原因，導致拱頂測點逐漸朝著溝壑側偏移，最大的偏移量2 cm左右。下圖4即為拱頂下沉的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化示意圖。

圖4　拱頂下沉數(shù)據(jù)變化示意圖

4山體偏壓隧道洞口施工

4.1　洞口工程

洞口工程的施工工序如下所示：大邊墻→回填水泥混合土→洞口邊坡開挖→長管棚→洞門擋墻。

在納窯隧道的進口端洞口處存在偏壓問題，因此不得直接大開大挖，應采取 “明洞暗進”的施工方法，遵循“早進晚出、少開挖”的原則。注意應在左洞左側坡腳設置混凝土抗滑擋土墻并回填土石方進行反壓。

4.2　洞口開挖

在對隧道洞口的施工過程中，應重視洞頂截水溝的開挖。開挖設備使用的是挖掘機、裝載機(裝碴)以及自卸汽車(運輸)；同時，人工進行刷坡，根據(jù)事先加工好的坡度架實現(xiàn)對刷坡坡度的有效掌握，要求每次的開挖高度處于2 m左右，坡度復核無誤之后，再進行錨桿、掛網和臨時支護等施工。洞口開挖的順序應為由上至下，一直到仰坡坡底標高，而仰坡坡底標高的標高下，則是根據(jù)長管棚套拱厚度弧線中間預留核心土開挖。在已開挖成型的洞內左右側壁設置注漿鋼花管，其規(guī)格為Φ42×4 mm，長為8 m，同時鋼花管的縱、環(huán)向間距應為1.2 m。

4.3　洞口邊、仰坡的防護施工

首先，在左線左側山體距離拱腳邊緣1.5 m的位置設置Φ150 mm鋼管樁，深入至仰拱以下2 m，以達到加固目的，鋼管樁的間距應為1.5 m×1.5 m，布置成梅花形；樁頂設置鋼筋混凝土鎖口梁，鋼管內灌注1∶0.5水泥漿。其次，在隧道洞口的施工過程中，采取“邊開挖、邊支護”的工作方法，確保施工安全。每次的工作高度保證在2 m，盡量不進行搭架作業(yè)。

4.4　大邊墻施工

大邊墻基礎主要為殘坡積碎石土及強～中風化灰?guī)r，其地質承載力約600 kPa。在對邊墻與地表的間隙進行水泥混合土的回填施工之前，應將地表的植被清理干凈；其次，施工時所使用的水泥混合土，要求其28 d抗壓強度達到2.0 MPa；最后，水泥混合土必須攪拌均勻，采取分層壓實的施工方法，每一層的厚度≤30 cm。水泥混合土的回填順序為從里至外，在隧道的洞門處使用M7.5漿砌片石防護。

4.5　管棚施工

(1)在進行長管棚的施工之前，應做好邊坡的防護，設置錨索框架梁，錨固隧道上方山體。

(2)在C25混凝土套拱中進行4榀型鋼拱架和孔口管的埋設，要求型鋼拱架和孔口管焊接為一個整體。其中，使用坐標法固定孔口管所處的位置，焊接角度方向嚴格遵守設計的要求。

(3)搭設平臺或是開挖洞口土方預留平臺、安裝鉆孔機。①鉆機平臺要求能夠一次性搭設完成，鉆間隔孔。②鉆機的安裝必須牢固，要求不得在施鉆時出現(xiàn)不均勻下沉、擺動、位移以及傾斜等問題，以免影響最終的成孔效果。

(4)鉆孔：①為了提高插管的便利性，鉆孔直徑必須要大于管棚設計直徑(20～30 mm)；②利用測斜儀，對鉆孔進行測量，若是發(fā)現(xiàn)偏斜問題，應及時糾正。

(5)安裝管棚鋼管：①在進行鋼管接頭時，主要使用的為絲扣連接技術。②利用鉆機將鋼管頂進，若是中途出現(xiàn)故障，則停機清孔，無礙后繼續(xù)插入。

(6)注漿：該工程注漿使用的為水泥漿液，要求其水灰比1∶1，注漿初壓處于0.5～1.0 MPa，終壓處于1.5～2.0 MPa，漿液的擴散半徑≥0.5 m。值得注意的是，在注漿前，應進行現(xiàn)場試驗，確定注漿參數(shù)，從而確保其施工可靠、有序。

5結語

綜上所述，在惠興高速公路第十八合同段納窯隧道的施工過程中，對于隧道洞口山體偏壓問題的處理獲得了良好的效果，通過洞口段監(jiān)控量測以及合理的技術措施，避免了塌方、滑坡等事故的出現(xiàn)，確保了隧道施工質量。

參考文獻：

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[2]蔣正華.隧道洞口地形偏壓段的新型設計與施工方法[J].公路工程，2010，(2)：28-29.

[3]許金勇.圍巖破碎區(qū)偏壓隧道洞口段半明半暗施工技術[J].交通世界(建養(yǎng).機械)，2011，(11)：15-16.

作者簡介：王劍鋒(1977-)，男，貴州普安人，工程師，主要從事公路工程方面的工作。

收稿日期：2014-10-20

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0110-02