崩坡堆積體隧道單端掘進貫通技術(shù)探索

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都 610073)

0 引言

五峰新縣城城市連接線工程楊家沖隧道左線里程為LBZK1+187～LBZK1+988，全長801 m，當左線掌子面(LZK1+882)開挖至距暗洞出口(LBZK1+972)長度為90 m時，原定方案為首先施作出口端明洞襯砌及洞門端墻，完成明洞回填后，進行隧道洞內(nèi)貫通。在右線出口明洞段下斷面開挖過程中揭露地質(zhì)上層為崩坡堆積體，下層為泥夾卵石層，下層含水達飽和狀態(tài)，呈流塑狀，無自穩(wěn)能力，開挖過程中掌子面發(fā)生縱向位移、坍塌，為了防止出口山體失穩(wěn)，現(xiàn)場及時對開挖部位進行回填反壓。同時，項目部組織參建各方探討單端掘進貫通的施工技術(shù)方案，在保證安全的前提下，為保質(zhì)保量完成王家沖隧道左線貫通提供可能。

1 新老方案對比

通過出口施工過程中揭露的情況看，出口地質(zhì)為崩坡堆積體，按照原定方案施工出口明洞存在以下隱患：①明洞仰拱施工，開挖深度較大，易引起掌子面及仰坡滑移、塌方，存在較大安全隱患。②明洞施工正逢暴雨季節(jié)，雨水量大且周期長，基礎(chǔ)開挖后土體受地下水及地表水侵蝕，易發(fā)生滑移、坍塌。③由于明洞基礎(chǔ)地質(zhì)條件差，軟弱基礎(chǔ)需進行換填處治和加固處理，換填加固施工周期長，風(fēng)險大。

為了保障出口端山體穩(wěn)定及施工安全，經(jīng)參見各方現(xiàn)場查勘匯商后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及類似項目的施工經(jīng)驗，制定了出口端回填反壓，由進口端單端掘進貫通的施工技術(shù)方案。該方案有以下優(yōu)點：①回填反壓與暗洞施工可同時進行，不影響工期。②小導(dǎo)洞提前貫通，可探明地質(zhì)情況，為后續(xù)不良地質(zhì)處治提供地質(zhì)依據(jù)及施作空間。③小導(dǎo)洞施工可提前釋放地層應(yīng)力，且小導(dǎo)洞位于隧道斷面中間，其沉降變形不會造成初支侵限。④小導(dǎo)洞斷面小，應(yīng)急處治快，不會造成較大的不良后果。⑤反壓回填減小明洞施工作業(yè)風(fēng)險，防止山體滑坡，確保仰坡穩(wěn)定。

2 單端掘進貫通技術(shù)概述

在隧道施工過程中，首先在楊家沖隧道出口端布設(shè)排水盲溝及明溝，引排出山體、地下積水；其次對出口端明洞范圍進行反壓回填，為單端掘進創(chuàng)造條件；單端掘進過程中，洞內(nèi)襯砌及時跟進，保障出洞安全。各道工序環(huán)環(huán)相扣，緊密結(jié)合，確保左線隧道單端掘進順利貫通。隧道貫通后，將反壓回填土體部分清運，以便及時施作明洞及洞門端墻。洞門端墻施工結(jié)束后，抓緊施作明洞洞頂回填。

3 單端掘進貫通技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

3.1 排水設(shè)施布設(shè)

出口端設(shè)置兩道縱向排水盲溝，一道橫向排水盲溝。為減少對出口端掌子面土體的開挖擾動，縱向排水盲溝設(shè)置在左線線路測設(shè)線及右線隧道中線位置，并在右線線路末端位置的臨時集水井，通過橫向排水明溝將縱向盲溝中的積水引排至臨時集水井，再通過預(yù)埋涵管引排至市政道路排水邊溝。

縱向盲溝按-2.85%縱坡布置(與線路縱坡一致)；橫向排水盲溝設(shè)置在距出口洞門端墻5 m處，中心里程為LBZK1+993(LBYK2+015)，橫向盲溝按2%橫坡布置，將滲水引排至縱向盲溝。左線縱向盲溝設(shè)置里程為LBZK1+980～LBZK2+020段；右線縱向盲溝設(shè)置里程為LBYK2+005～LBYK2+040段。左、右線排水盲溝末端設(shè)1 m×1 m臨時排水明溝，左、右線排水明溝交匯，統(tǒng)一將滲水引排至臨時集水井，再由集水井通過排水涵管將水引排至現(xiàn)有市政道路排水邊溝中。

3.2 出口端回填反壓

排水盲溝施工完成后，對楊家沖隧道出口端進行回填反壓，左線回填反壓范圍左起左側(cè)邊坡，右至右線套拱左邊線，后至漿砌擋土墻前端，回填地形與線路左側(cè)邊坡坡頂線一致?；靥钋耙髮⒒A(chǔ)軟弱層挖除，并采用石渣換填。右線對掌子面及線路右側(cè)已開挖仰坡部位進行回填反壓，回填前要求將基礎(chǔ)軟弱層挖除，并采用石渣換填。待左線二次襯砌跟進，左線明洞施工前將左線部分回填反壓洞渣挖除，反填至右洞出洞口。

回填反壓時由挖機在進口端棄渣場裝渣，20 t自卸車運輸至出口，挖機、裝載機配合向上部堆填，壓路機分層壓實，分層厚度不超過1 m。回填完畢后，頂部采用雙色布覆蓋，防止雨水下滲，并在坡頂回填邊線處設(shè)置30 cm×30 cm截水溝。

3.3 暗洞出洞方案

暗洞貫通采取進口端單側(cè)掘進出洞方案。為了保證施工安全，采用小導(dǎo)洞先行貫通，后續(xù)結(jié)合CRD法分部擴挖法進行暗洞施工。

小導(dǎo)洞布設(shè)在距套拱10～20 m范圍采用城門型，比人行橫洞斷面略大，斷面尺寸寬3.6 m×高4 m。小導(dǎo)洞支護參數(shù)如下：I20b工字鋼拱架，拱架縱向間距60 cm；Φ42×3.5超前小導(dǎo)管長4.0 m，環(huán)向間距30 cm，拱墻布置23根，縱向間距2.4 m；Φ8鋼筋網(wǎng)片，間距20 cm×20 cm；Φ22錨桿，長度2.5 m，環(huán)向間距1.2 m，縱向0.6 m；C20噴射混凝土厚度26 cm。小導(dǎo)洞施工前將掌子面錨噴封閉，下導(dǎo)及仰拱及時跟進，二襯跟進至封閉掌子面15 m以內(nèi)。小導(dǎo)洞貫通后，根據(jù)圍巖情況采用CRD法進行分部擴挖，待到仰拱澆筑完成后拆除中隔壁，并進行仰拱填充施工。

3.4 暗洞出洞要求

暗洞小導(dǎo)洞貫通后，擴挖出洞前，當擴挖掌子面距套拱端頭5 m時，須對明洞段上導(dǎo)開挖底面以上部分的回填土石進行清運，減少掌子面土體的荷載。要求仰拱閉合距掌子面不超過4 m，洞身二襯距掌子面不得超過10 m。暗洞擴挖完成后，及時施工仰拱封閉成環(huán)，要求每循環(huán)仰拱施工長度不得大于3 m，當洞身二襯施工至套拱位置后，再進行明洞段下導(dǎo)及仰拱處回填土石清運?？捎纱罄锍滔蛐±锍谭较虬? m一倉，分3倉進行明洞仰拱施工，明洞襯砌分為2倉施工。

4 暗洞施工應(yīng)急處理措施

4.1 掌子面塌方

暗洞施工時如遇較小規(guī)模塌方時，及時噴砼封閉塌方斷面，并增設(shè)鋼架、超前小導(dǎo)管等措施，并對塌腔進行噴砼回填，及時阻斷塌方擴大的可能。

當塌方規(guī)模較大時，宜采用先回填反壓防止塌方擴大，再及時對塌方體進行支護、加固處理。采取注漿固結(jié)法穩(wěn)定巖體和渣體，待其穩(wěn)定后，按照先上后下的順序?qū)υw進行清除，最后及時施工隧道初期支護及仰拱，封閉成環(huán)。

4.2 基礎(chǔ)沉降或初支裂縫處理

對于暗洞段發(fā)生的地表沉降或裂縫，及時進行支護加強，增加鎖腳錨桿(導(dǎo)管)，并對基礎(chǔ)徑向固結(jié)注漿：對發(fā)生變形洞段采用Φ42 mm×3.5 mm鋼花管，進行基礎(chǔ)徑向注漿加固，漿液采用1:1純水泥漿，注漿壓力0.5～1.0 MPa。

4.3 滲水造成土層呈流塑狀

及時對隧道進行全環(huán)徑向注漿加固，并對掌子面進行超前徑向預(yù)注漿加固。如果僅發(fā)生在下導(dǎo)或仰拱，則對隧道兩側(cè)進行注漿加固，并對下導(dǎo)、仰拱采用跳倉法進行橫向注漿隔斷加固，即每間隔5～6 m，注漿加固1 m寬進行隔斷，并及時對隔斷部位施作仰拱。

在出口端富水段增設(shè)仰拱下部縱向排水盲溝，盲溝尺寸80 cm(上口)×40 cm(下底)×40 cm(高)，縱向排水盲溝與洞外排水盲溝相連，形成統(tǒng)一排水系統(tǒng)。

5 結(jié)語

五峰新縣城城市連接線工程楊家沖隧道左線進洞和出洞專項施工方案科學(xué)合理，組織明確，落實到位。該隧道于2016年8月24日開始動工，由于進出口淺埋段覆蓋層較薄，且覆蓋層屬于崩坡堆積體，結(jié)構(gòu)松散；出口端更是位于沖積原河床之上，為保證施工安全和施工質(zhì)量，項目部多次組織論證，合理優(yōu)化設(shè)計及施工方案，加大人力、物力的投入，于2017年9月28日順利貫通。