隧道洞口险要地势施工

高　建



隧道洞口险要地势施工

高建

江苏东南工程咨询有限公司

行业曲线

本文结合福建省南平市延平区至顺昌县高速公路A4标皂树隧道工程为背景，结合现场地质、地形情况、施工工期要求，阐述了隧道洞口地质条件差的情况下所采用的施工方案、工艺等。我们在现场对于河谷、冲沟路段，为了“保护环境、保护生态”，遵循“早进晚出，洞门零开挖”原则，应避免采用高边坡等防护形式，减少对隧道洞口原生植被的破坏，避免洞口土石方大面积开采，确保隧道洞口边、仰坡的稳固。本工程是确保施工质量、安全的前提下所取得的些许经验，希望能和同行们相互学习、互相交流，共同在隧道洞口施工中有所创新。

工程概况

南平延顺高速公路皂树隧道起迄桩号为右洞YK27+495～YK27+914，长419m；左洞ZK27+477～ZK27+918，长441m；左右洞平均长430.00m，属短隧道。采用分离式双洞布置，隧道右洞进口处在直线段上，出口处在半径为2000m的平曲线上，隧道左洞进口处在直线段上，出口处在半径为1400m的平曲线上；右洞纵坡为0.518%，左洞纵坡为0.624%。皂树隧道进出口成洞面洞顶最小覆盖层厚度分别为：左洞进口2.45m、右洞进口2.26m；左洞出口2.26m、右洞出口2.45m。

隧址区属剥蚀丘陵地貌，隧道轴线大致呈南东-北西走向，穿越一狭长梳状山脉，地形起伏大，地表植被较发育，覆盖层较厚。进口处地面高程185～190m，出口处地面高程190～192m，隧道轴线最高点高程274m，相对高差约89m。进口侧山坡自然坡度约38～43°，出口侧山坡自然坡度约33～38°。隧道区位于当地侵蚀基准面之上，无地表水系经过，地表水总体较贫乏，隧址区地下水主要为基岩裂隙水，水量较大。地处福建闽北山区，春季雨水频繁，夏季常有暴雨，经常引发山体滑坡、泥石流等地质灾害。皂树隧道洞口段不良地质主要是：边仰坡陡峭、危岩落石、浅埋偏压、滑坡堆积体等。本文结合南平延顺A4合同段皂树隧道右线进口洞口工程施工经验，浅谈应对洞口复杂条件下施工工艺。

洞口边坡及仰坡陡峭

原设计：皂树隧道右线进口原设计洞门桩号 为YK27+495， 成 洞 面 桩 号 为YK27+510，YK27+495～+510段为明洞工程，采用明挖法施工，洞门为端墙式。成洞面开挖要求左侧边坡开挖高度26m（三级坡），明洞回填后永久边坡尚有约18m高（二级坡），成洞面及临时边坡支护形式为L=5m注浆小导管（间距100*100cm）+钢筋网片+喷10cm厚C20混凝土，永久支护为M7.5浆砌片石拱形骨架。

现场实际地质情况：经仔细测量后，该段左侧边坡地表自然坡度达40°，仰坡自然坡度达36°。开挖里程桩号为YK27+495，现场揭露的地质情况：为素填土层+可塑状坡积粉质粘土+全风化变粒岩+砂土状强风化变粒岩，左右侧边坡坡脚有少量渗水以及有大量淤泥需要换填，YK27+503洞顶覆盖层约1.5m，YK27+510右侧仰坡处于小型滑塌带且无支护。若按原设计施工，洞口段会形成很大的开挖面，对原有山体边仰坡的稳定性破坏较大，左侧洞顶喷射砼永久边坡防护视觉效果差，右侧临时开挖会波及小型坍塌，可能会产生更大坡面防护。隧道洞口边仰坡及围岩自稳能力差，这种情况下如何迅速、安全地进洞，防止坍塌，就直接成为隧道进洞工期的关键因素。

变更方案：针对以上存在问题，结合现场实际，为更好地贯彻“零开挖”和“不破坏就是最好的保护”理念，确定施工方案如下。

图1　右线进口边坡防护原设计图

图2　右线进口成洞面原地貌

图3　洞顶右侧边坡冲沟

皂树隧道进口右洞成洞面进行适当的调整，将成洞面桩号由原设计YK27+510变更为YK27+503。

YK27+503～+510段由原设计明洞变更为暗洞施工，衬砌型式二衬维持明洞结构不变，初支参照ZDK-1型施工，相应的进洞施工辅助措施大管棚从YK27+510～+520段变更为YK27+503～+520段。

大管棚施做后，要求洞顶浅地偏压段进行必要的回填反压，回填土应采用三合土或灰土，必要时可地表注将或从洞内小导管注将加强支护，确保拱顶土体板结稳定。

进洞边、仰坡临时支护按原设计要求进行，因地下丰富，要求拱脚两侧各增设2根Φ100mm平孔排水，洞口两侧做好盲沟引排水。

施工边坡开挖前应做好洞顶截水沟，洞口边、仰坡防护加固措施实施后方可进行洞口工程施工。

隧道进口开挖应采用“短进尺、强支护、早闭合”，洞掘进不超过30m，应先完成明洞和洞口段二衬作业，确保隧道洞口施工安全。

未覆盖竹林其经营成本支出平均为1 132元/667 m2，其中购买肥料250元，农药22元，平常管理用工860元。覆盖竹林其经营成本支出平均为9 110元/667 m2，其中覆盖物成本为4 223元，约占总成本的46.35%；肥料、农药521元，约占总成本的5.72%；管理用工4 366元，约占总成本的47.93%。由此可见：雷竹林不进行覆盖，基本没有收益，如果算上自家挖笋的用工，那可能还要亏本，说明覆盖是必要的；而对于覆盖竹林的成本支出，通过我们近几年减肥增效、科学覆盖的培训，生产资料成本有所下降，但管理用工的成本仍接近一半，说明劳动力的投入是影响竹农实施规模化适度经营的主要因素之一。

洞顶冲沟以及危岩

原设计：皂树隧道右线进口明洞桩号为YK27+495～YK27+510，长度15m，支护类型为Z0。明洞洞顶右侧（行车方向右侧）边坡无防护措施。

现场实际地质情况：隧道右线进口地处山凹，明洞右侧YK27+500-515（行车方向右侧）具体边坡地质条件情况为：

坡积粉质粘土，全风化变粒岩，砂土-碎块状强风化变粒岩，岩体极为破碎，呈碎裂状，松散结构，表层为崩裂土，厚度约30～150cm，岩堆成分以细角砾土为主，结构密实，间距约0.5～1.5m，下雨极易造成山体滑坡，对日后行车构成安全隐患。

地表坡面自然陡峭，洞顶53m位置处存在几处孤石，常年风吹日晒击中列车及线路结构机率增大。

福建闽北山区位于亚热带季风气候区内，四季分明，温暖潮湿，雨量充沛，年降水量多达1544.2mm，4～6月为雨季，11月至次年2月为旱季，7、8月份常见暴雨，年平均蒸发量在1575.3mm左右。

根据历史记录2010年6月18日因强降雨发生过618山体滑坡，洞顶形成一条大冲沟。2014年8月19日因强降雨再次发生819山体滑坡，整个坡面植被被冲毁。

变更方案：在确保施工安全的前提下，针对以上情况，皂树隧道进口右洞明洞进行加长，具体情况为：YK27+495～YK27+503段采用明洞暗做；YK27+503～YK27+481.5段为明洞加长段，明洞长度为21.5m，支护类型不变。在破土之前结合地形条件做好截水沟和施工便道的计划，并且保护好自然绿化，同时减少环境破坏。按照边坡破面稳定、平整美观的标准进行开挖，控制好工序衔接，趁雨季来临之前，加快明洞仰拱施做，尽早完成明洞工程。

浅埋洞口偏压施工

地表注浆：首先对洞口及地表进行加固。对地表进行注浆加固，使其地表的土体相互嵌接，尽可能的提高土体自撑能力。采用尽可能垂直于地面的方法施打导管，并且严格控制导管长度，以达到拱部开挖线为标准，施打完成后进行注浆。保证对拱部以上的土体起到悬挂牵引作用，使其在开挖后形成整体，增加自身稳定能力。

反压墙施工：套拱施工完成后尽早在受压侧施作重力式挡土墙，挡墙基底承载力要求不小于0.35MPa，挡墙长宽高尺寸分别为2*5*6m。首先进行挡墙基础开挖，基坑深度为2m，基底呈反坡构造，加强抗倾覆与抗滑移能力。挡墙基础为一次性浇筑完毕，当强度达到80%后，应立即浇筑墙身，以减少温差，基础顶面设置石笋，以增加粘结力。墙身用定型钢模施工，每节墙身高度1.5m，一次立模浇筑成型。

超前长管棚：设于洞口，环向间距50cm，均采用节长3m、6mΦ108*8mm无缝钢管，用15cn长的连接丝扣进行连接。并且在管内用水泥砂浆进行填充密实，以增加钢管的刚度。施工工序为：施工管棚操作平台→安装套拱钢架→安装Ф133mm导向管→套拱模板安装→C25套拱混凝土浇筑→管棚钻孔→制安Ф108mm钢管→管棚注浆。只有在长管棚施作完成后才能开始进洞开挖。

洞口段施工总结

洞口段工程施工以来，我们项目部按照设计图纸及技术规范，结合现场实际情况，在监理工程师参与的情况下首先进行了较为详细的技术交底和安全交底，鉴于隧道洞口段施工对于隧道工程的重要性，在施工中严把工程质量关，根据各工序的不同的技术要求，建立了不同层次的质量监督体系，是施工中每一道工序都处于可控状态。对于偏压、浅埋的隧道，应事先进行地表注浆、大管棚施工以及反压墙施工。

通过此隧道洞口的施工，使我们项目部总结出了较为完成的施工方法，使人员和机械得到了很好的磨合，也积累了经验，我们深知洞顶有危岩及崩塌体必须要及时进行处理，加成明洞长度，日后才能保证行车的安全，为以后的施工道路上创造了有利的经验积累条件。

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.13.007