小净距偏压隧道洞口围岩稳定性分析及处理技术

傅 鹃

(江西省公路科研设计院)



小净距偏压隧道洞口围岩稳定性分析及处理技术

傅 鹃

(江西省公路科研设计院)

浅埋偏压小净距隧道洞口段围岩稳定性是隧道施工应控制的关键部位之一，对其稳定性及其处理技术进行研究，为小净距偏压隧道施工安全提供理论保障。通过采用超前管棚与超前小导管综合治理的方法，确保了所依托铜万高速狮子垴二号隧道的施工安全性，说明了该治理方法有效可靠。

小净距隧道; 浅埋偏压; 稳定性分析; 处理技术

1 工程概况

铜万高速狮子垴二号隧道位于宜丰县境内芳溪镇与车上林场交界处，本隧道为分离式长隧道。隧道右线起讫桩号为K33+185～K34+730，全长为1 545 m。隧道右线位于直线以及半径R=1 860 m的右偏圆线上，路线纵坡为1.4%～-0.9%，隧道最大埋深197.5 m；隧道左线起讫桩号为ZK33+155～ZK34+735，全长为1 580 m。隧道左线位于半径R=1 908 m的右偏圆线上，路线纵坡为1.398%～-0.9%，隧道最大埋深180.0 m。该浅埋偏压洞口段位于狮子垴二号隧道左线出口端，隧道施工时采用双向进洞，需进行暗洞入口浅埋偏压小净距洞口处理。

2 浅埋偏压隧道稳定性分析

2.1 偏压隧道的理论设计

偏压隧道在实际工程中，既属于常见隧道，又属于特殊隧道，在设计过程中也有一定特定的设计措施来保证偏压隧道的围岩稳定性。偏压隧道的设计，除了依据设计规范的隧道支护及衬砌结构设计外，还包括隧道的边仰坡加固设计和偏压隧道的洞门设计。边仰坡加固设计的方法主要有：一是通过锚固和注浆等方式对边仰坡进行加固；二是通过坡脚堆载的方法来抵抗坡体的下滑力，维持边坡稳定性。常见的隧道洞门设计有很多种类，主要包括以下几种：端墙式、翼墙式、削竹式、柱式、台阶式和耳墙式，其中通常适用于浅埋偏压隧道洞口的洞门形式是台阶式洞门及耳墙式洞门。

2.2 隧道围岩稳定性评价

狮子垴二号隧道左线ZK34+380～ZK34+735段隧道围岩主要为强～中风化二云石英片岩，节理裂隙发育，岩体完整性差，整段隧道埋深浅，无自稳能力，侧壁顶部易产生坍塌。开挖时，多以面状滴水为主，局部可能出现线流现象，雨季时可能出现雨淋状渗水。出口处以第四系残坡积物粉质黏土及全～强风化二云石英片岩为主，厚度较大，土质松散，岩体稳定性差，出洞口处Ⅴ级围岩还存在残积土及断层破碎带等，应加强防护措施。该级围岩岩体破碎、受地下水作用影响强烈，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，洞顶易坍塌，浅埋地段易出现地表下沉。该隧道出口处于一斜坡上，出口轴线与地形等高线斜交，边坡切面与洞门非对称，属于坡面斜交型，存在偏压。

依据狮子垴二号隧道的地质勘查资料，结合现场取岩芯试验结果，参考其他类似工程参数取值，现将隧道左线出口处围岩岩层及支护结构的物理力学参数取值如表1所示，采用赤平投影法如图1可知隧道洞口边坡是稳定的。

表1 围岩的物理力学参数表

图1 赤平极射分析图

3 辅助施工设计

(1)进洞超前管棚：用于洞口预加固，设置于隧道两端洞口。管棚采用热轧无缝钢管Φ108×6.5 mm，外插角1～2度，环向间距50 cm，节长4 m、6 m，总长40 m。管棚导管前端呈尖锥状，管壁四周钻8 mm压浆孔，尾部4.5 m不设压浆孔。注浆采用水泥浆液(掺3%水玻璃)，注浆参数参考如下：水泥浆水灰比1∶1，掺3%水玻璃，水玻璃浓度：波美度35；水玻璃模数2.4。注浆压力：初压0.5～1.0 MPa，终压2.0 MPa。

(2)超前小导管:用于Ⅴ级围岩地段支护的以及Ⅳ级围岩地段支护衬砌段，小导管采用4.5 m(Ⅳ级围岩地段4 m)长Φ42×3.5 mm热扎无缝钢管，导管环距40 cm,外插角18°。导管前端呈尖锥状，管壁四周钻6 mm压浆孔，间距15 cm，梅花形布置，尾部1.0 m不设压浆孔，注浆采用水泥浆液，注浆参数参考如下：水泥浆水灰比1∶1(水泥浆中可掺3%左右的水玻璃)，水玻璃浓度：波美度35；模数2.4。注浆压力：初压0.5 MPa，终压1.2 MPa。超前小导管应保持至少1.5 m以上的搭接长度，小导管要求从工字钢上穿过，其尾部的加强箍筋应与钢支撑(或锚杆或钢筋网)焊接牢。

[1] 王祥秋，杨林德，高文华．高速公路偏压隧道施工动态监测与有限元仿真模拟[J]．岩石力学与工程学报，2005，24(2)：284-289．

[2] 邓之友，彭立敏，刘正初．浅埋偏压隧道围岩渐进破坏机制分析[J]．隧道建设，2012，32(2)：150-155．

[3] 李宁军，曹文贵，刘生．隧道设计与施工百问[M]．北京：人名交通出版社，2006．

2015-04-12

傅鹃(1990-)，男，江西宜春人，硕士，助理工程师，主要从事隧道设计与研究工作。

U455

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1008-3383(2015)12-0149-01