摘 要: 本文論述了土石堆積體地質的軟弱隧道從山體加固、進出口邊仰坡處理、洞口加固、安全出洞等的施工措施。

　　關鍵詞: 山區;土石堆積;松散體;隧道;施工

　　Abstract: This paper discusses the construction measures of the reinforcement, import and export from the mountain slope treatment, reinforcement cave, and security holes for the weak tunnel that is the debris accumulation geological.

　　Key words : mountain; debris accumulation; loose body; tunnel; construction

　　中圖分類號: U455 文獻標識碼 A 文章編號：2095-2104(2012)

　　1 工程概況

　　某高速公路第10合同段全長2.72km，線路分左右雙福，主要工程項目包括: 特大橋2座 (長度1099m) 、大中橋 12 座: 最長210m、最短 60m;隧道 6 座: 最長373m、最短 119m;棚洞 6 座:最長79m;最短 33m。本文 1 號棚洞原設計線路右側為棚洞，左側為隧道;但是因隧道頂面覆蓋層為土石堆積體，并且較厚，為了防止棚洞施工開挖山脊坡腳，導致山體滑坡，后全部變更為隧道。該隧道設計為雙線 6 車道分離式隧道。隧道位處距坡腳垂直高差 35m 的半山腰，中線相距 26m，小凈距隧道，左洞全長48.77m，右洞全長 39.27m，單洞凈寬 14.25m，凈高 8.045m。沿線路前進方向斷面位置

　　左右線隧道均位于松散的堆積體，并且在隧道進洞口開挖施工場地時，進口側山體曾發生滑塌。進出口處邊仰坡陡峭、巖層破碎，節理發育、從斷面圖可見隧道整體處在淺埋、偏壓嚴重的山體下。隧道圍巖按級別劃分均屬于 V 級洞口加強段。右線隧道沿洞身方向右側護體單薄，最大埋深只有 7.3m。隧道下方約 20m 處有縣級公路圍繞通過，進出洞口施工難度巨大。

　　2 隧道進洞前輔助方案及措施

　　為了防止左右線隧道出現滑坡、坍塌、塌頂，進洞前隧道進出口邊仰坡處理，洞身范圍堆積體加固，洞口進行加固、以及洞身開挖等施工均制定了科學、準確、嚴謹的施工方案。

　　2.1 進出洞口邊仰坡施工處理

　　2.1.1 進洞口邊仰坡施工處理

　　2.1.1.1 在洞口邊仰坡頂部施作截水溝、排水溝、避免雨水對邊仰坡沖刷。

　　2.1.1.2 進洞前對左側山體滑坡面從上至下清理危石，并對坡面進行掛設鋼筋網片并噴射 15cm 厚 C20混凝土進行封閉。防止雨水沖刷造成土石流失。

　　2.1.1.3 邊坡坡腳施做混凝土重力式擋墻，擋墻基底挖至巖石后施做?22 豎向砂漿錨桿。

　　2.1.1.4 擋墻施工完成后，順山體坡面每 6m 高度臺階型施做 C25 混凝土護面墻，坡率 1：0.5，護面墻厚度 0.5m。

　　2.1.1.5 護面墻上設置錨索。間距 3.0×3.0 布置;錨索單根長 20m預應力錨索。由于孔徑較大，此種地質又不易成孔，故采用跟管成孔工藝。

　　2.1.2 出洞口邊仰坡施工處理

　　由于出口側山體巖石裸露，故先清理危石，再用SNS 主動柔性防護網防護。

　　2.2 隧道頂山體加固方案

　　2.2.1 注漿范圍為隧道全長及左右開挖線兩側各10m 區域，注漿采用 Ф50 × 5 小導管進行地表注漿，鋼管深度至隧道仰拱以下 2m 范圍、注漿管間距2m ×2m 梅花型布置。具體詳見圖 2。

　　2.2.2 注漿鋼管采取絲扣連接，在孔口接長，使用鉆機送入孔內。管口高出地面 15cm 以上，以便連接注漿泵管，注漿結束后齊地面割除管頭。

　　2.2.3 注漿使用 BW-250/50 型注漿泵，采取套管封孔全孔一次注漿工藝，按 “先外圍后內部、自下而上，逐漸加密”的原則進行先注最外圍鋼管，同排序采取間隔跳孔注漿，在注漿加固體外邊線形成防滲帷幕，防止后序注漿孔漿液向外流散過遠，提高漿液利用率。

　　2.2.4 注漿壓力按 “一次升壓法”控制，注漿液水灰比采用1：1。停注標準按注漿壓力及注漿量進行雙控，初壓可作無壓注漿，終壓為1MPa，即可封孔停注。

　　由于山體內空洞太多，注漿量較大，通過觀察流失量也較大;由于沒有開挖無法對注漿效果進行鑒定，再注容易增加隧道上部荷載; 同時漿液凝固后強度不高。故暫時停止注漿，待開挖后再定。

　　2.3 隧道洞身處理方案

　　為防止右線隧道偏壓，洞身開挖坍塌，實現隧道順利進洞及洞身開挖施工，具體采取了有效措施

　　2.3.1 洞口設置護拱

　　2.3.1.1 隧道進口段按半明半暗施工，在明洞部分設護拱。

　　2.3.1.2 護拱拱圈采用 I16 型鋼，型鋼之間用鋼板和M20 螺栓連接，型鋼連接處鋼板采用焊接。鋼拱間距60cm，拱內預埋 ?133×4 導向鋼管。拱架之間采用@ 1.0Φ22 鋼筋聯接。鋼拱架右側落腳處每榀用 2 根?22 長度 3. 5m 鎖腳錨桿卡位固定。

　　2.3.2 偏壓處理措施

　　2.3.2.1 在進口段右側設 C25 混凝土偏壓擋墻，寬度 2m，高度施工至隧道拱頂，偏壓墻基礎必須嵌入穩固的基巖，偏壓墻基礎及擋墻與山體接觸面必須采用?22 砂漿錨桿加強連接，錨桿間距 1×1m，長度4m，入巖 3m，外露 1m。具體布置如圖 6。

　　2.3.2.2 進口半明半暗護拱拱背采用麻袋進行反壓。

　　2.4 洞口管棚方案

　　針對隧道處不良地質，淺埋偏壓嚴重，自穩能力差等特點，采用超前大管棚導向護壁加強開挖圍巖的預加固處理、減少因大斷面的開挖爆破對圍巖的超震擾動、有效的改善和控制不良地質條件下地表超設計的沉降數值與速度。

　　在明洞部分設護拱，護拱內工字鋼上沿環向布設?133×4 導向管，環向間距 40mm，控制導向 ?108 長管棚施工。

　　2.4.1 跟管法施工原理

　　“一次性導向跟管鉆進法”施工大管棚，即成孔打管一次完成。跟管施工的最大優點就是鉆桿鉆進后能外側有鋼管護壁，管棚注漿，能將散碎巖石、砂卵石堆積體等凝結成整體，提高圍巖的密實度、增強圍巖自身強度，自穩能力。同時跟管支撐長度和強度均較大。

　　2.4.2 管棚施工

　　2.4.2.1 大管棚規格與鉆孔角度: 管棚鋼管采用?108×8 無縫鋼管，鉆孔仰角 1～2°。

　　2.4.2.2 順序是: 套拱工字鋼安裝→套拱 ?133X4 導向管安裝→套拱混凝土澆注→管棚鉆孔→管棚安裝→管棚注漿。

　　2.4.2.3 注漿采取1：1 水泥漿液，注漿設備為 KJB-3 /100 型擠壓式注漿泵。注漿壓力: 初壓控制在 0.5～1.0MPa，終壓為 2.0～3.0MPa。

　　3 隧道開挖掘進施工工藝

　　3.2 環向錨桿施工工藝

　　3.2.1 進洞后開挖輪廓范圍內巖石破碎，雖然在開挖面能觀察到地表注漿的漿液，但是因分散不均，強度不高，只能起到部分作用。洞內環向系統錨桿鉆孔無法成孔，故采用 ?32 中空自進式錨桿替換洞內環向系統錨桿。

　　3.2.2 中空自進式錨桿鉆頭和鉆桿一體化，并且鉆桿是空心的，鉆頭前有眼，可通過鉆桿注漿加固鉆頭前端山體并對鉆桿形成錨固，抗拉。但此種錨桿不宜作山體加固中，原因是沿錨桿長度沒有間隔設置注漿孔眼，無法對錨桿長度范圍內松散體進行注漿加固。

　　3.2.3 錨桿注漿，可以凝結松散巖石及堆積體顆粒，使開挖輪廓周圍巖體凝結成整體，亦固定鋼拱架。

　　4 施工要點

　　4.1 開挖先后次序及位置的選擇

　　隧道開挖后會引起圍巖的卸荷回彈、應力重分布，偏壓狀態的隧道受到斜坡應力場的影響，圍巖的拉壓應力的集中部位也發生變化，經相關偏壓典型模型有限元計算可知道: 最大主應力部位集中在隧道偏壓側的上角和另一側的下角，拉應力集中在偏壓側的上角，最大剪應力集中在偏壓側的上角和另一側的下角。

　　4.1.1 在隧道開挖時，先開挖左洞，在左洞進洞完成部分仰拱混凝土后，并根據左洞圍巖收斂和沉降量基本不變時再開挖右洞。

　　4.1.2 左洞開挖時把單側導坑選在進洞方向的左側，先封閉開挖左側，防止開挖過程中應力集中作用下造成塑性破壞擠出，避免開挖時對左側山體的破壞而產生安全隱患。

　　4.2 臨時鋼支撐的拆除

　　中壁工字鋼臨時支撐的拆除一定要等圍巖變形穩定后才可拆除，防止圍巖變形加速，導致失穩;具體施工步驟應嚴格按照《公路隧道施工技術規范標準》(JTJ0042-94) 的要求執行。在中壁作業的施工管理中，最重要的是判定中壁拆除的時間和中壁拆除后的安全性，施工中通過拱頂下沉和凈空收斂來判定。在施工按照以下標準來判定:

　　4.2.1 基準值

　　拱頂下沉量:7天的增量<2mm，

　　凈空收斂值:7天的增量<4mm (拱頂下沉量的2 倍)

　　4.2.2 安全性

　　根據計算，中壁拆除的拱頂下沉量是 12mm，以拱頂下沉量 12mm 作為管理水平 II，并制定中壁拆除的管理基準。

　　表 1 中壁拆除的安全評價基準

　　4.3 開挖原則

　　右側山體單薄，開挖原則只能采取“短進尺、弱爆破、早封閉、強支護”，開挖進尺控制在 1m 以內，爆破炸藥量也控制在 0.56kg/m3。為保證出渣速度，出渣時間嚴格控制在 2h 內完成; 出渣完成后立即進行臨時支撐的安裝。雙側壁先行導坑開挖進尺到50m 時，立即進行后行導坑的施工，全斷面開挖距離到 50m 時立即進行二襯鋼筋混凝土的施工，嚴格開挖面與二襯面過長外露，導致初支結構因受力位移或沉降帶來的負面影響。

　　5 監控量測

　　隧道監控量測是為了掌握施工中圍巖程度與支護受力、變形的力學動態或信息，以判斷設計、安全與經濟，來采取正確方案指導施工。在洞口段每 5m 設一個斷面，每個斷面分別在洞頂地表、洞內拱頂及 2 側邊墻上各設置觀測點，并定期進行拱頂下沉和周邊位移監控觀測，繪制相應的曲線圖，來指導設計變更和施工，根據回歸分析看出:洞口段開挖后開始產生位移，后逐漸增大，并最終數據表明: 地表下沉 <26mm，拱頂下沉 <32mm，周邊水平位移<33m，該結果證明: 隧道經變更設計最終確定的開挖支護施工方案是合理可行的。

　　參考文獻:

　　[1] JTGD70 -2004，公路隧道設計規范.

　　[2] JTGF60 -2009，公路隧道施工技術規范.

　　[3] JTGD70 -2004，公路隧道施工要點集.