滑坡软弱层地段隧道进洞施工技术

李祥云

(中国中铁二局股份有限公司，四川成都　610000)

滑坡软弱层地段隧道进洞施工技术

李祥云

(中国中铁二局股份有限公司，四川成都610000)

摘要:以兰渝铁路四方山隧道段进洞施工为例，介绍了三台阶弧形导坑预留核心土进洞施工方法和基底软弱层换填处理方案，并从进洞准备、边、仰坡防护、拱顶土体加固、进洞开挖等方面，阐述了隧道进洞施工技术，经施工监控量测证明，该施工方案快速、安全，值得推广应用。

关键词:隧道，滑坡体，洞口，进洞施工

1　工程概况

四方山隧道位于四川省广元市境内，处于兰州至重庆新建铁路线LYS-10标段，全长7 868 m，设计时速200 km/h客货共线电气化双线隧道，最大埋深420 m。该隧道最小开挖断面积125.6 m2，最小开挖净空高度11.1 m，最小开挖宽度12.8 m，属大断面铁路隧道。

隧道进口段下穿滑坡体，滑坡前缘临沟，长期受沟水冲刷，后缘为一缓坡平台，主轴方向N10°W，主轴长约220 m，滑体厚4 m～12 m，滑面位于11 m～13 m处，滑坡面积12.47万m2，滑坡体积约80万m2～100万m2，属大型土质浅层滑坡。隧道垂直于滑坡主轴方向通过。该滑坡目前处于稳定状态，但隧道施工开挖容易导致失稳。隧道进口采用双侧挡墙式洞门，洞门及挡墙背后土体设12根抗滑桩预加固，保证施工和运营期间滑坡稳定。隧底基础位于粉质粘土( Qdl + col4)部分，采用φ300 mm树根桩满堂加固。洞顶土层采用φ75 mm钢管桩注浆固结。洞口地质情况见图1。

图1　隧道洞口纵断面图

2　施工方案的选择

暂时处稳定状态的滑坡体，可能因施工扰动而诱发其失稳，洞口滑坡体的预加固工程措施必须在隧道进洞前完成，以确保施工安全。四方山隧道进口段如何快速施工，关键在隧道开挖和隧底软弱层的加固方案比选。

1)初步拟定隧道进口段采用三台阶弧形导坑预留核心土法或中隔壁法开挖，其优缺点比较见表1。

2)隧底软弱层的加固方案，设计采用树根桩加固，施工中变更为混凝土换填。树根桩施工机械受隧道净空制约，初期支护墙脚位置难以施工，存在质量缺陷，施工速度较慢;混凝土换填无质量死角，施工简单迅速，费用较低。

表1　开挖方案的比选

综合比选，四方山隧道进口滑坡段采用三台阶弧形导坑预留核心土法开挖进洞、基底软弱层采用混凝土换填，有利于隧道快速进洞。

3　隧道进洞施工技术

3.1进洞准备

按设计要求提前做好洞口防排水系统、φ75 mm钢管桩注浆固结洞顶上覆土体、抗滑桩预加固滑坡体，为洞口边、仰坡开挖提供条件。

3.2边、仰坡防护

抗滑桩混凝土达到设计强度后，分层开挖并临时防护边、仰坡。坡面开挖成型后，喷10 cm厚C25混凝土防护。为确保喷层密贴、坡面土层稳定，在喷层内设3.5 m长φ22砂浆锚杆并挂设φ8钢筋网片。

3.3隧道洞口段拱顶土体预加固

隧道洞口路基采用三台阶预留核心土开挖成型后(见图2)，为确保进洞安全，在进入暗挖前按设计要求施作两排45 m长φ108长管棚注浆加固围岩，使隧道拱部形成伞状棚体结构，提高上覆土体自稳能力。

管棚导向墙采用两边弧形掏槽预留核心土施工，以核心土作为土胎内模浇筑导向墙体C25混凝土，导向墙内轮廓线较隧道设计开挖线放大27 cm，作为洞口段隧道施工预留变形量。导向墙内设3榀Ⅰ20b的工字钢架以增加其刚度，两边分别采用3根2 m长φ32砂浆锚杆与1号、2号抗滑桩锁定(见图3，图4)。

导向墙混凝土强度达到设计的75%后，利用洞口5 m长× 9 m宽的核心土作为施工平台，进行管棚钻孔、顶管、注浆作业。

图2　隧道进洞三台阶法施工纵断面图

图3　管棚导向墙正面布置图

图4　导向墙锁脚详图

3.4进洞开挖

管棚管注浆完成达到强度后，分三台阶开挖进洞。以挖掘机开挖为主，尽量避免爆破作业。上台阶预留核心土弧形导坑开挖，中台阶两边掏槽预留核心土开挖，下台阶按隧道断面全宽开挖。每级台阶长度3 m～5 m，开挖高度与图3所示相同。

1)上台阶开挖:弧形导坑预留核心土的设置，以挖掘机能施工为宜，开挖进尺控制在0.6 m(即一榀钢架)。环形开挖成型后，立即喷5 cm厚C25混凝土封闭掌子面及拱部，安装Ⅰ20b工字钢架。钢架脚采用扩挖围岩形成“大脚板”基础，并用4 m长φ42小导管(管内插入Φ20螺纹钢筋)注浆锁脚。钢架完成后，迅速复喷混凝土至设计厚度，以减少围岩的暴露时间。

2)中台阶开挖:开挖进尺控制在一榀钢架间距内，两边掏槽开挖后，顺接上台阶初期支护工字钢架，钢架脚纵向用槽钢连接，槽钢通过φ25砂浆锚杆与邻近抗滑桩锚固，以提高钢架的支撑效果，减少支护下沉量(见图5)。

图5　钢架锁脚示意图

3)下台阶开挖:按隧道断面全宽开挖，开挖后及时钢架落底锁脚并喷射混凝土封闭围岩。开挖进尺不超过一榀钢架间距。

4)仰拱开挖:下台阶开挖距洞口40 m左右，采用拉中槽两边预留土柱的方式开挖，拉槽长度控制在5 m内，预留土柱采取两侧交错、单侧跳槽开马口、接长工字钢架于基岩面的方法施工。仰拱开挖支护完成3 m后，安装模型浇筑基底换填混凝土及仰拱混凝土，使隧道断面尽早封闭成环。

4　施工监控量测

四方山隧道进口段主要进行了洞外地表水平位移、洞内拱顶下沉和周边收敛量测。

1)水平位移观测:本段处于滑坡体中，隧道边、仰坡位移观测是监控量测的重点。施工期间量测结果显示，边、仰坡水平位移最大值为5 mm，坡体处于稳定状态。

2)拱顶下沉和周边收敛:洞口段围岩以粉质粘土为主，地质状况较差，量测断面每3 m设一组。量测结果显示，仅在进洞后5 m处中台阶开挖时拱下沉量稍大(累积最大下沉量15 mm)，其余地段下沉量均在8 mm以内。隧道周边收敛变化量均处正常状态。由此可见，中台阶钢架锁脚于抗滑桩上有效的控制了钢架下沉，起到了较好的支承受力作用。

5　施工体会

1)滑坡地段隧道如何做到快速安全进洞，关键在于选择适合工程特点的施工方法和有效的技术措施。四方山隧道进口滑坡段改中隔壁法为三台阶弧形导坑预留核心土法开挖进洞，减少了施工步骤，避免了工序众多而相互干扰，在快速进洞方面取得了较好的效果。

2)基底软弱层加固处理，受隧道净空制约，树根桩施工机械难以施展，选择基底换填充混凝土，在基底加固和施工进度方面都可取得明显的效果。

3)四方山隧道进口进洞方法的施工实例，既保证了滑坡体的稳定，有效的控制了施工安全风险，又提高了隧道进洞施工的速度，为类似工程的施工积累了经验。

参考文献:

［1］TZ 204—2008，铁路隧道工程施工技术指南［S］.

［2］TB 10204—2002，铁路隧道施工规范［S］.

［3］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

Tunnel construction technologies of soft landslide stratum section

Li Xiangyun
( Bureau of China Railway Group Co.，Ltd，Chengdu 610000，China)

Abstract:Taking tunneling construction of Sifangshan tunnel section of Lan-Yu railway line as an example，the paper introduces three-step arc tunneling construction methods and soft bottom stratum replacing scheme.Starting from aspects of cave entrance preparation，side，back slope protection，arch roof soil reinforcement and tunnel excavation，it describes tunneling construction technologies.Through construction monitoring，it proves that: the construction scheme is fast and safe.Therefore，it is worth promoting.

Key words:tunnel，slide，cave entrance，tunneling construction

作者简介:李祥云(1974-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-29

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0194-02

中图分类号:P642.22

文献标识码:A