耿家屋基隧道浅埋偏压洞口段施工方案探讨

杨永龙，吕中玉

(广西路桥工程集团有限公司，广西　南宁　530001)

耿家屋基隧道浅埋偏压洞口段施工方案探讨

杨永龙，吕中玉

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁530001)

杨永龙(1976—)，男，助理工程师，主要从事公路隧道、桥梁项目施工管理工作。

摘要：文章以贵州省某高速公路耿家屋基隧道进口端浅埋偏压段施工为例，针对不良地质条件，介绍了三台阶留核心土开挖方法结合超前大管棚、径向小导管注浆辅助施工的浅埋偏压洞口段施工方案，为今后公路隧道施工处理类似工程情况提供参考。

关键词：公路隧道；浅埋偏压；施工方法

0引言

公路隧道洞口段一般情况下地质条件均比较差，主要体现在围岩强风化，土质较松散，覆盖层较薄，偏压，边坡陡峭等，自稳能力差，容易发生塌方、冒顶、边坡滑塌等地质灾害，给隧道施工带来很大的难度和安全风险。本文以贵州省某高速公路耿家屋基隧道进口端浅埋偏压段施工实例，介绍了一种安全通过隧道洞口段不良地质的施工方案，对公路隧道进口段浅埋偏压不良地质条件安全施工有很好的参考价值。

1工程概况

贵州省某高速公路耿家屋基隧道左洞ZK214+155~ZK215+970，长1 815 m；右洞K214+145~K216+050，长1 905 m；属中隧道，最大埋深约317 m，设置为分离式。隧道设计为双向四车道高速公路，设计速度：80 km/h；隧道建筑限界净宽为10.25 m，净高为5 m。隧道位于峰丛谷地区，地形起伏较大，标高在1 826.6~2 174.9 m之间，最高海拔2 238.0 m。隧道区地形起伏较大，坡面较陡，坡面植被发育；洞身段峰丛发育，峰顶多呈浑圆状，山脊近东西向展布，丘脊窄陡，斜坡地表植被发育。

2洞口段地质地貌

基隧道右洞进口端K214+155~K214+195段40 m 均为浅埋偏压地段，该段隧道埋深经现场地表实测为0.83~8 m，见图1；隧道左侧围岩最薄处为7.38 m。该段围岩为第四系坡残积土，围岩为强风化灰，呈黄色、灰褐色，夹杂碎石、块石，碎石主要为灰岩，稳定性较差。

图1　耿家屋基隧道进口端洞口实测断面图

3浅埋偏压洞口段施工方案

该隧道洞口浅埋偏压段采用三台阶留核心土开挖方法结合超前大管棚、径向小导管注浆辅助施工的施工方案。超前支护参数为：外径为φ108mm、壁厚为6mm、长40m的热轧无缝钢管管棚，环向间距40cm。初期支护参数为：φ25mm中空注浆锚杆，长3.5m，间距60cm×120cm；C20喷射砼26cm；I20b工字钢拱架，间距60cm；φ6.5mm钢筋网片20cm×20cm。靠山体侧拱肩至拱脚设5m长的φ42×4mm径向注浆小导管，间距为60cm×60cm；二次衬砌为C25钢筋混凝土50cm厚。

图2　三台阶开挖步骤图

3.1　洞口段开挖方法

针对隧道进口段围岩浅埋偏压、自稳能力差的特点，为了确保施工安全，在洞口段采取三台阶留环形核心土法开挖：第Ⅰ级台阶开挖高度约4.4m，先开挖①部环形部位，开挖面留3m长左右的核心土，即②部分，以增加掌子面的稳定性。第Ⅱ级台阶长度留5m左右，先拉中槽再交错开挖④部位；开挖高度控制在2m，台阶底部为起拱线标高。第Ⅲ级台阶及时跟进，先开挖中槽⑥部分，再交错开挖⑦、⑧部分完成初期支护接腿。最后开仰拱初期支护⑨部分。按开挖顺序①至⑨进行开挖，具体步骤如图2所示。开挖环形台阶，每级台阶开挖控制进尺为0.6m，以能架立一榀钢拱架为宜；主要采取机械开挖，挖掘机开挖并把洞渣直接装车运出，局部块石采取松动弱爆破辅助，周边欠挖的部分采用人工用手持风镐进行局部修整。开挖后立即喷射4cm厚的喷射混凝土封闭裸露围岩。这一步对这种自稳性差的围岩非常重要，及时喷射混凝土进行封闭可以立即提供一定的支护力，阻止围岩破坏性变形的发展，对稳定掌子面围岩非常有利。初喷混凝土后紧接着进行打锚杆，挂钢筋网，立60cm间距I20b工字钢钢架和复喷喷射砼作业；尽快完成初期支护作业。必须组织好现场，保证工序的连续性，禁止开挖后拱脚悬空，长时间不接工字钢拱架。每级台阶的上下连接处拱脚必须及时打设锁脚锚杆，并加工U型箍焊接工字钢拱架与锚杆，保证其连接牢靠。

为尽早实现初期支护封闭成环，改善初期支护受力状态，根据隧道施工“短进尺、强支护、早封闭和勤量测”的原则，在第Ⅲ级台阶施工到长度10m左右时，立即开挖仰拱5~8m，施工仰拱底初期支护，并进行仰拱混凝土浇筑；使得洞口初期支护封闭成环。

3.2　洞口段辅助施工方法

该隧道洞口段采用108大管棚作为进洞辅助措施。由于洞口段偏压侧地势陡峭，故对此段存在的偏压采取在洞内增加注浆小导管加固右侧围岩的措施，加固长度为整个偏压浅埋区，加固范围为拱脚至拱肩。

在洞口设置管棚超前支护，管棚采用外径为φ108mm、壁厚为6mm、长40m的热轧无缝钢管。管棚环向间距40cm，钢管前端呈尖锥状，管壁四周钻四排φ15mm压浆孔，注M30水泥砂浆。管棚在进行此段隧道开挖前完成。管棚注浆现场施工见图3。

图3　洞口管棚注浆施工示例图

由于该段隧道为偏压浅埋洞口段，围岩强风化、稳定性差，为了增加该段围岩的自稳性，在右洞K214+155~K214+195段右侧拱肩至拱脚增设5m长的φ42×4mm钢花管注浆，间距为60cm×60cm。注M30水泥砂浆。这两个辅助施工工序的关键是要控制好大管棚和小导管注浆，必须保证注浆饱满，压浆的过程中严格监督，防止施工现场漏压。

3.3　方案实施效果

采取三台阶留核心土开挖方法结合超前大管棚、径向小导管注浆辅助施工的施工方案成功地通过了耿家屋基隧道右洞洞口浅埋偏压软弱围岩段，施工过程安全，地表、初期支护无异常变形、无裂缝出现。在该段施工过程中的监控量测表明拱顶沉降值控制在3cm左右。取得了比较好的施工效果，确保了耿家屋基隧道安全进洞。

4结语

本文以耿家屋基隧道右线进口偏压浅埋软弱围岩段施工为工程背景，对公路隧道浅埋偏压软弱围岩段施工进行了探讨，可得出以下结论：

(1)采用三台阶留核心土开挖方法结合超前大管棚、径向小导管注浆辅助施工的施工方案能安全地穿过浅埋偏压隧道软弱围岩段。在开挖过程中要严格控制开挖进尺，逐榀施工，做到短进尺、强支护、早封闭和勤量测；及时进行仰拱施工，封闭成环。

(2)超前大管棚、径向小导管辅助施工措施，注浆必须严格控制，保证注浆饱满；该辅助施工对拱顶以及拱腰侧的加固效果非常明显。

参考文献

[1]JTJ042-94，公路隧道施工技术规范[S].

[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽：安徽教育出版社，2004.

Discussions on Construction Plan of Gengjia Wuji Tunnel Shallow-buried Bi-as Entrance Segment

YANG Yong-long，LV Zhong-yu

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001)

Abstract：With the shallow-buried bias segment construction of Gengjia Wuji Tunnel entrance part of an expressway in Guizhou as the example，and regarding the poor geological conditions，this article intro-duced the shallow-buried bias entrance segment construction program of three-steps excavation meth-od by retaining the core soil，and in combination with advanced large pipe shed and small catheter ra-dial grouting assisted construction，thereby providing the reference for dealing with similar engineering situations in future highway tunnel construction.

Key Words：Highway tunnel；Shallow-buried bias；Construction methods

收稿日期：2015-02-08

文章编号：1673-4874(2015)02-0034-03

中图分类号：U453.1

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.009

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