全風(fēng)化花崗巖偏壓陡坡段隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

謝財(cái)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(qū)位于蓮花山山脈，地勢起伏較大，兩段沖溝處均受到當(dāng)?shù)夭煌潭鹊拈_采，造成夾雜著大量孤石的全風(fēng)化花崗巖存在于沖溝內(nèi)，再由于水流沖刷，導(dǎo)致現(xiàn)在的地形與施工前相比產(chǎn)生了較大的變化，根據(jù)現(xiàn)場地形實(shí)測和勘察結(jié)果，兩段沖溝部分洞身有出露地表的情況，洞身所在地質(zhì)偏壓，且是夾雜著大塊孤石的全風(fēng)化花崗巖松散堆積體，其遇水呈流沙狀，沖溝段內(nèi)水系發(fā)達(dá)，地表徑流量大。因此，沖溝處采用了明挖和偏壓陡坡進(jìn)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(qū)為剝蝕丘陵區(qū)和丘陵溝壑區(qū)，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(qū)域土石方為較大的孤石和淺層全風(fēng)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(guān)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(guān)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(tǒng)計(jì)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?shù)囟?。由松散堆積體構(gòu)成的圍巖自穩(wěn)能力非常差，洞身設(shè)計(jì)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(fēng)險(xiǎn)，開挖輪廓線成型差，且在洞身底部地質(zhì)情況未知的情況下，采用明挖施工，更能辨明地質(zhì)情況，進(jìn)而能采取有針對(duì)性的技術(shù)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(jìn)洞施工。該方案的確定降低了安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、工期也能預(yù)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(duì)邊坡沖刷，再進(jìn)行DK82+022～DK82+045、DK82+135～DK82+168 段兩側(cè)錨固樁施工，錨固樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)行明挖段開挖，隧道開挖邊線外兩側(cè)縱向每5 m 設(shè)置1 處降水井降水，對(duì)靠近洞口的明挖段基底進(jìn)行注漿加固，最后施工導(dǎo)向墻，打設(shè)超前管棚進(jìn)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(jìn)洞開挖及支護(hù)→仰拱、二襯施工。

5 主要施工技術(shù)

5.1 截、排水溝施工

洞身穿越?jīng)_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(duì)消除大塊孤石遺留下來的坑洞采用C20混凝土回填。及時(shí)施作截、排水溝引入在沖溝修筑的溝渠，減少施工段內(nèi)徑流的影響。截、排水溝在邊仰坡開挖前結(jié)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(zhì)情況為夾雜著孤石的全風(fēng)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(zhì)情況差，因此，合理進(jìn)行邊仰坡施工會(huì)降低進(jìn)洞的難度。洞口邊仰坡施工中應(yīng)結(jié)合具體山體情況，選擇合適的坡率，做好臨時(shí)邊仰坡噴錨支護(hù)，永久邊仰坡防護(hù)，保障施工安全。合理卸載洞頂土體荷載，避免過多擾動(dòng)，提高進(jìn)洞的安全系數(shù)。

DK82+022、DK82+045、DK82+135、DK82+168 4 處洞口臨時(shí)邊仰坡結(jié)合實(shí)際地形、排水情況，修筑截水溝，進(jìn)行噴錨掛網(wǎng)防護(hù)，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(wǎng)格大小為20 cm×20 cm 的鋼筋網(wǎng)。洞口回填后外露部分永久邊仰坡采用骨架護(hù)坡防護(hù)，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，錨桿的長度為10 m，間距為3 m×3 m，確保邊仰坡不發(fā)生滑坡坍塌。

5.3 錨固樁施工

根據(jù)地質(zhì)情況，洞身一側(cè)的坡頂和隧道基底高差較大、坡度較陡，邊坡土質(zhì)為全風(fēng)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(fā)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(wěn)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(wǎng)防護(hù)，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(wǎng)格為20 cm×20 cm 的鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度為10 cm；保證邊坡穩(wěn)定。

5.4 明挖施工

錨固樁和邊坡頂部設(shè)置監(jiān)控測量點(diǎn)，在開挖過程中應(yīng)經(jīng)常觀測標(biāo)高和位移情況，以保證施工安全。在明洞開挖過程中，應(yīng)及時(shí)清除孤石，及時(shí)進(jìn)行錨噴網(wǎng)支護(hù)。

坡體和錨固樁一旦出現(xiàn)沉降和位移速率超過規(guī)范限定值，且數(shù)據(jù)不停增大，需采取的技術(shù)措施為：立即停止施工作業(yè)，組織機(jī)械設(shè)備卸載邊仰坡頂部的土石方，加長加密錨桿打設(shè)進(jìn)臨時(shí)邊仰坡中。坡頂出現(xiàn)滑動(dòng)痕跡，甚至出現(xiàn)裂開的縫隙，需采取的技術(shù)措施為：使用水泥漿自由流動(dòng)進(jìn)縫隙內(nèi)，填塞抹平裂縫，再使用彩條布覆蓋，避免水流進(jìn)滑動(dòng)層內(nèi)使土體滑動(dòng)加劇，裂縫增大，同時(shí)打設(shè)在邊仰坡中的錨桿長度不能過短，須穿過邊坡滑動(dòng)層，使土體穩(wěn)定。

5.5 靠近洞口的明挖段地基加固

在明洞開挖完成后，對(duì)地基進(jìn)行承載力試驗(yàn)，地基容許承載力為250 kPa。由于洞身基底地質(zhì)為全風(fēng)化花崗巖，在無水情況下全風(fēng)化花崗巖自身穩(wěn)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(fēng)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(cè)縱向每5 m設(shè)置一個(gè)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(fēng)化花崗巖的含水量。

降水井設(shè)置完成后，采用φ89 mm 鋼花管注漿對(duì)地基進(jìn)行加固，比較經(jīng)濟(jì)適用。開挖至仰拱底面標(biāo)高，在底面打設(shè)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(jī)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?yàn)椋簷M向從仰拱兩側(cè)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(nèi)側(cè)注漿。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到終壓后觀察地面是否冒漿。通過地基承載力試驗(yàn)來檢定地基是否達(dá)到承載力要求。

5.6 洞口超前長管棚施工

隧道進(jìn)洞地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，條件差，存在拱頂垮塌的風(fēng)險(xiǎn)，故在洞口施工φ108 mm 長管棚。導(dǎo)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(dǎo)向墻內(nèi)預(yù)埋的導(dǎo)向管施作超前長管棚，環(huán)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(dǎo)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(jìn)洞開挖及支護(hù)

1）開挖及支護(hù)。通過現(xiàn)場實(shí)地勘察，洞口處于偏壓陡坡地段，圍巖條件較差，必須嚴(yán)格遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則組織開挖施工。

進(jìn)洞開挖采用四步CD 法，將整個(gè)開挖面劃分為4 個(gè)小區(qū)間，各部封閉成環(huán)的時(shí)間短，結(jié)構(gòu)受力均勻，變形小，且支護(hù)剛度大，施工時(shí)隧道整體下沉微弱，地層沉降量較小，且容易控制。

2）優(yōu)化初期支護(hù)措施。（1）采用大拱腳。由于拱腳底部為全風(fēng)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(jìn)洞條件差，為了確保施工安全和質(zhì)量，對(duì)初期支護(hù)鋼架進(jìn)行了優(yōu)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(wěn)定性。縱梁設(shè)置位置為各臺(tái)階兩側(cè)拱腳上1.5 m。加筋板由鋼筋場焊接好。I18 縱梁分節(jié)段與加筋板焊接。每榀縱梁下部設(shè)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(jié)語

通過大嶺隧道的施工實(shí)踐，證明了全風(fēng)化花崗巖地質(zhì)隧道淺埋露頂?shù)囟尾捎妹魍谑┕ぜ夹g(shù)、進(jìn)洞的一系列施工技術(shù)的可行性。一系列的技術(shù)措施克服了地質(zhì)條件和施工條件差帶來的施工困難，確保了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。