單飛

摘 要：隧道洞口偏壓直接影響到隧道的正常進(jìn)洞施工，本文針對(duì)堵河隧道出口左線洞口呈半明半暗和嚴(yán)重偏壓狀態(tài)，通過采用洞口偏壓擋墻、三臺(tái)階開挖、超前小導(dǎo)管、超前大管棚及監(jiān)控量測(cè)等施工技術(shù)，確保了隧道順利進(jìn)洞，為公路隧道洞口偏壓施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道 洞口偏壓 施工技術(shù) 質(zhì)量控制 三臺(tái)階開挖 監(jiān)控量測(cè)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（b）-0083-03

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

十白高速SHTJ-5標(biāo)位于十堰市張灣區(qū)，標(biāo)段起點(diǎn)位于張灣區(qū)柏林鎮(zhèn)泰山村，路線向西偏北展布，穿越泰山溝、黃龍山、堵河、堵河隧道，止于黃龍鎮(zhèn)獅子溝村，起訖樁號(hào)ZK18+501（YK18+496）～ZK22+715（YK22+710），全長(zhǎng)4.214km。本標(biāo)段主要工程量有：分離式隧道黃龍隧道2756m，堵河隧道808m，合計(jì)3564m/2座，折合單幅7128m；堵河大橋348m/1座。

其中：堵河隧道出口左洞洞口為嚴(yán)重偏壓結(jié)構(gòu)，該隧道左幅里程樁號(hào)ZK21+695～ZK22+541，全長(zhǎng)846m，最大埋深約135m；右幅里程樁號(hào)YK21+735～YK22+505，全長(zhǎng)770m，最大埋深約134m。隧道左右幅縱面線形均為2.0%下坡。限界凈高10.25×5.0m。

1.2 隧道洞口地形、地質(zhì)、水文情況

堵河隧道左線出口洞口，地質(zhì)條件差，巖體非常破碎，巖體中摻雜黃土，進(jìn)洞困難，圍巖等級(jí)都為Ⅴ級(jí)圍巖。洞口地形起伏大，隧道軸線經(jīng)過地段地面高程200～348m。洞口覆蓋層較薄，洞口段13m為半明半暗形式，隧道洞口為偏壓結(jié)構(gòu)。

隧址區(qū)地表水系較發(fā)育，主要為隧道進(jìn)口端堵河水體、大氣降水形成的地表面流及山間沖溝內(nèi)的季節(jié)性流水等，水量受季節(jié)性影響變化較大，其自然排泄暢通，對(duì)隧道施工影響較小。隧址區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，主要賦存于巖體裂隙中。

2 偏壓隧道洞口施工

洞口施工好壞直接決定著隧道是否能夠順利進(jìn)洞，總體施工工序?yàn)椋涸孛鎻?fù)測(cè)—截水溝施工—邊仰坡放樣—邊仰坡開挖—小導(dǎo)管加固施工及注漿—偏壓擋墻施工—套拱施工—大管棚施工—反壓回填土方—洞身開挖及支護(hù)。

2.1 洞頂截水溝施工

隧道洞口邊仰坡開挖前，距離洞口開挖邊坡線5～6m以外施工截水溝工程，截水溝與路基邊溝相連，防止雨季山坡匯積水沖洗已經(jīng)開挖了的坡面，保證水流順暢。截水溝截面尺寸凈寬×高為600mm×600mm；壁厚0.3m；M7.5號(hào)漿砌片石砌筑。

2.2 邊仰坡施工

邊仰坡支護(hù)采用錨噴公益支護(hù)，洞口邊坡采用分層開挖，開挖采用挖掘機(jī)自上而下逐段逐層開挖，分層高度2m左右，開挖一層后及時(shí)進(jìn)行邊仰坡支護(hù)的施工，初噴采用4cm厚的C20噴射混凝土，打入φ22砂漿錨桿，錨桿間距1m×1m，長(zhǎng)度4m，然后掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用φ6的圓鋼，網(wǎng)片間距25cm×25cm，復(fù)噴至10cm厚。

2.3 偏壓擋墻施工

偏壓擋墻為C25混凝土，擋墻基礎(chǔ)寬度5m，高度為100cm，偏壓擋墻總高度11.7m，背墻采用1∶0.25的坡率?；A(chǔ)的底層基礎(chǔ)開挖時(shí)不得欠挖，基坑開挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高后，需要檢驗(yàn)墻底地基承載力，其值需達(dá)到350kPa以上，澆筑基礎(chǔ)混凝土（如果地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需加寬、加深基礎(chǔ)或者換填）。基礎(chǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以后，進(jìn)行偏壓擋墻墻身模板的安裝工作，考慮施工的方便性及支撐的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)采用一次成型的方式，并且在四周預(yù)留接插鋼筋，接插鋼筋采用φ22螺紋鋼，長(zhǎng)60cm，間距40cm，外露30～40cm。偏壓擋墻身采用分層施工的方式，每層施工高度為3m左右，每層間預(yù)留接插鋼筋。每層施工時(shí)需在上一層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行模板的安裝。

2.4 套拱及管棚施工

由于隧道洞口為偏壓結(jié)構(gòu)，且洞口半明半暗，洞口上方土質(zhì)松散，埋深較淺，施工難度大，為了確保順利進(jìn)洞，套拱管棚分成兩部分施工，即在不同里程施工套拱管棚，偏壓擋墻施工完畢后，先施工洞口段套拱，然后施工明暗交接段套拱，套拱施工完成后進(jìn)行大管棚的施工。

2.5 洞頂回填土

堵河隧道左線洞口樁號(hào)為ZK18+547，明暗交接處里程樁號(hào)為ZK22+545和ZK22+535，在進(jìn)洞前需要先把洞口ZK22+535～ZK22+545段利用土方回填，利用回填土、碎石與邊坡相適應(yīng)的側(cè)向土壓力來抵擋洞頂左側(cè)土體的滑動(dòng)，使洞口處開挖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（1）回填材料的要求：回填材質(zhì)必須為滲水性好的砂性土。

（2）回填的施工工藝：基底清理→回填→防滲層鋪設(shè)。

（3）施工技術(shù)的要求：回填應(yīng)對(duì)稱分層夯實(shí)，每層厚度小于0.3m，兩側(cè)回填土高差不得大于0.5m，回填至拱頂后，應(yīng)分層滿鋪填筑至設(shè)計(jì)高度，壓實(shí)度大于90%，達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，回填層表面施工50cm厚粘土隔水層，隔水層與邊仰坡應(yīng)搭接良好，封閉緊密，并有1∶5的橫向坡度，便于排水，防止地表水滲透影響回填體的穩(wěn)定。

3 偏壓隧道進(jìn)洞施工

對(duì)于半明半暗且偏壓嚴(yán)重洞口，在按照程序施工完以上各道工序后，開始進(jìn)洞開挖，由于暗洞開挖困難，易出現(xiàn)塌方，項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際情況，經(jīng)過認(rèn)真研究分析和聽取專家意見，排除了留核心土法、兩臺(tái)階法及其他方法，采用三臺(tái)階法開挖施工。

3.1 偏壓隧道進(jìn)洞輔助施工措施

堵河出口左線偏壓隧道成功進(jìn)洞的關(guān)鍵之一是采用了分段超前支護(hù)的施工技術(shù)，其主要輔助施工措施為：超前大管棚和超前小導(dǎo)管的施工。在開挖至套拱頂端時(shí)，左側(cè)仰坡采用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固處理，注漿范圍從明暗交接處沿著隧道縱向5m，橫向10m，從而加固了隧道洞口圍巖。超前大管棚分兩個(gè)部位施工，即在偏壓隧道兩處明暗交接處分別施作套拱管棚。endprint

超前小導(dǎo)管加固范圍為洞口ZK22+535處，沿著隧道縱向注入水泥漿，水泥漿在一定壓力的作用下，滲透到地層中，對(duì)裂隙、空隙進(jìn)行擠密、充填、加固等，改善土體自身的性質(zhì)，增加土體強(qiáng)度。在小導(dǎo)管的群樁作用下，形成加筋土，對(duì)隧道偏壓起到抵擋的作用。

小導(dǎo)管采用Φ42mm×3.5mm無縫鋼管加工，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊接上φ6加箍筋，管壁四周鉆6mm壓漿孔。小導(dǎo)管間距1m×1m梅花型布置，長(zhǎng)度4.5m。

超前大管棚采用108無縫鋼管制作，四周打孔，鋼管端部彎制錐頭，尾部預(yù)留100cm長(zhǎng)止?jié){段，中間鋼管連接采用工廠車絲處理后絲扣連接，接頭在同一截面小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的50%，且相鄰截面至少應(yīng)錯(cuò)開1m。

鉆孔以長(zhǎng)管棚作為導(dǎo)向墻，采用兩臺(tái)TUX-100型潛孔鉆機(jī)，鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確。為確保管棚施工質(zhì)量，在鉆進(jìn)過程中，及時(shí)對(duì)孔位偏差進(jìn)行檢查和糾正。

注漿采用BW-250/50型注漿泵，注漿材料為425#水泥漿，并采用1∶0.5的水泥水玻璃雙液注漿，注漿壓力為初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa。注漿完畢穩(wěn)壓5～8min，注漿管口預(yù)留溢漿口，作為注漿的觀察窗，若注漿質(zhì)量不滿足要求，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)壓。

3.2 三臺(tái)階法施工工序

三臺(tái)階開挖基本程序如圖1所示。

3.2.1 上臺(tái)階施工

利用上一循環(huán)設(shè)立的鋼拱架施作超前支護(hù)。爆破分部開挖①部，采用若爆破方式。每進(jìn)尺0.6～1m，同時(shí)視圍巖情況也可預(yù)留小型核心土，長(zhǎng)度一般為3m。Ⅴ級(jí)圍巖地段掌子面噴射5cm厚混凝土進(jìn)行封閉。

分部施作①部導(dǎo)坑周圍的初期支護(hù)，初噴混凝土4cm厚，架立鋼拱架。施作鎖腳錨桿。鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.2.2 中臺(tái)階施工

在滯后于①部一段距離后（5m左右），弱爆破左右交錯(cuò)開挖②、③部，左右交錯(cuò)錯(cuò)開距離控制在3m之間。每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.8～1.2m。在左或右側(cè)開挖工程中，預(yù)留一定的馬口，馬口寬度不小于1.5m，導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，施作鋼架，并設(shè)鎖腳鋼管。

系統(tǒng)錨桿安裝后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.2.3 下臺(tái)階施工

在滯后于③部一段距離后（5m左右），弱爆破左右交錯(cuò)開挖④、⑤部，左右錯(cuò)開距離控制在約3m。在單側(cè)開挖工程中，預(yù)留一定的馬口，馬口寬度不小于1.5m，導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，施作鋼架。

系統(tǒng)錨桿安裝后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

4 監(jiān)控量測(cè)

由于本隧道進(jìn)口偏壓嚴(yán)重，需加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，以便準(zhǔn)確掌握圍巖變化情況，以便保證隧道施工安全。

堵河隧道采用賓得R322M全站儀及賓得水平儀進(jìn)行周邊收斂和拱頂沉降的觀測(cè)，數(shù)據(jù)的處理采用DLH0905工程軟件系統(tǒng)進(jìn)行回歸分析，確定圍巖變化情況，及時(shí)指導(dǎo)施工。

4.1 地表沉降監(jiān)測(cè)

隧道洞口淺埋地段，開挖前，在垂直于隧道中軸線的位置橫向埋設(shè)地表監(jiān)控量測(cè)樁及水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，地表下沉量測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)之間橫向間距約4m，橫向布設(shè)點(diǎn)埋設(shè)在隧道開挖影響范圍內(nèi)，在隧道中線上方布置加密。

隧道開挖時(shí)，及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)量測(cè)的數(shù)據(jù)，繪制地表下沉位移與時(shí)間的關(guān)系曲線，地表沉降觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀，在堵河隧道洞口左側(cè)偏壓嚴(yán)重的地段，加密布置。

4.2 拱頂下沉和凈空變化

拱頂下沉和水平收斂量測(cè)斷面的間距為：Ⅴ級(jí)圍巖不大于15～20m；水平收斂1～2對(duì)。各測(cè)點(diǎn)盡量靠近工作面埋設(shè)，在下次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)，初讀數(shù)在掌子面開挖12h以內(nèi)讀取，在下一個(gè)開挖循環(huán)之前完成初期變形數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

4.3 數(shù)據(jù)分析

及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線和空間關(guān)系曲線，及時(shí)將數(shù)據(jù)處理或回歸分析，推算最終位移與掌握位移變化的規(guī)律；位移與時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，即表示圍巖和支護(hù)已經(jīng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，應(yīng)該加強(qiáng)圍巖動(dòng)態(tài)的監(jiān)視，并及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)或者開挖暫停；當(dāng)噴層表面出現(xiàn)較為明顯的裂縫時(shí)，應(yīng)該立即采取補(bǔ)強(qiáng)的措施、及時(shí)調(diào)整支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)或開挖的方法。

本段落監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析如圖2、圖3所示。

從監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的曲線可以看出，隧道圍巖逐步趨于穩(wěn)定，隧道開挖方法及支護(hù)參數(shù)合理，進(jìn)洞施工技術(shù)起到了很好的穩(wěn)定作用。

5 結(jié)語

堵河隧道出口左線洞口呈半明半暗和嚴(yán)重偏壓狀態(tài)，洞口偏壓最大高差達(dá)到55m，洞口段地質(zhì)為風(fēng)化土及砂礫混合土，圍巖地質(zhì)條件差，屬V級(jí)圍巖，施工難度極大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，項(xiàng)目部經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量復(fù)核地形，將洞口向外進(jìn)行了延長(zhǎng)，降低了洞口開挖高度（原設(shè)計(jì)變仰坡開挖高度為38m），降低了一定的施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)；偏壓隧道進(jìn)洞施工技術(shù)方案的成功使用，確保了項(xiàng)目關(guān)鍵工程的順利開展，為隧道后續(xù)施工奠定了基礎(chǔ)。

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