隧洞洞脸高边坡被动防护网的施工方法研究

唐毅+尹洁

摘要： 一直以来，隧道边坡的安全防护施工是保证隧洞安全施工的重要前提。西藏某隧道进口地形较平缓，洞口工程地质附近隧道长约 30m 位于第四系全新统冲积砂层中，砂层自稳能力极差，风积砂层及冲洪积砂层为可液化砂土，工程地质条件较差。为保证隧道洞口施工人员及设备安全，在隧道进出洞口上方设置被动防护网，拦截下落的岩石，以起到良好的防护作用。通过理论数据与实际结果动态比较的方式，优化被动防护网的施工工艺，服务隧道安全防护问题。

Abstract： Safety protection construction of tunnel slope has been an important prerequisite for safe construction of tunnel. A tunnel in Tibet has a relatively flat terrain， and the tunnel near the tunnel portal engineering geology is about 30m long and is located in the fourth series new alluvial sand layer. The self-stabilizing ability of sand layer is very poor， and aeolian sand layer and alluvial sand layer belong to liquefiable sand， so the engineering geological conditions are poor. In order to ensure the safety of the construction personnel and equipment， the passive protective net is arranged above the entrance of the tunnel to intercept the falling rocks， so as to play a good protective effect. Through the dynamic comparison of theoretical data and the actual results， the passive protection network construction technology is optimized to serve the tunnel security protection.

关键词： 隧道；洞口段；边坡落石；安全防护；被动防护网

Key words： tunnel；tunnel portal section；slope rockfall；safety protection；passive protective net

中图分类号：U213.1+58 献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）33-0107-03

0 引言

在地下洞室开挖过程中，破碎围岩向洞内开挖临空面产生位移，设计线内外存在边仰坡及直立开挖面，如遇强降雨等恶劣天气，使得边坡应力平衡被破坏，会导致滚石、垮塌、滑坡等现象的发生，对洞口施工人员、设施造成严重威胁。某新建隧道进口里程D3K223+865，出口里程D3K225+572，全长1707m为单线隧道，最大埋深约560m，洞身范围内线路纵坡为-9‰/1707m单面坡，设计轨面高程为3226.30m。紧邻S306省道隧道进口地形较平缓，分布厚约1m 的风积砂层，洞口工程地质附近隧道长约30m 位于第四系全新统冲积砂层中，砂层自稳能力极差，风积砂层及冲洪积砂层为可液化砂土，工程地质条件较差。基岩强风化层自稳能力稍差，且隧道出口段落为浅埋，隧道出口D3K225+528～+557 段洞口附近发育围岩落石，工程地质条件较差，由于受到雅鲁藏布江河谷深切作用，其地区内地下水埋深大，属于中等、弱富水性；主要接受大气降水补给。边仰坡开挖后易发生垮塌、滑脱等，一旦发生事故，轻则延误工期，重则造成群死群伤。

因此，考虑边仰坡及直立开挖面可能发生的崩塌落石、风化剥落等状况，在隧道进出洞口上方设置被动防护网，拦截下落的岩石，以起到良好的防护作用，确保洞口施工人员及设备安全。通过理论数据与实际结果动态比较的方法，优化被动防护网的施工工艺，可以对后期施工提供一定的指导经验。

1 设计概况

进口端洞口上方沿天沟外侧设置被动防护网一道，防护网高5m，总长70m（线路左侧长35m，右侧长35m），出口段沿天沟外侧设置一道被动防护网，防护网高5m，总长82m（线路左侧长32m，右側长50m），被动防护网位置可根据现场施工后现场地形地质情况酌情调整。

2 施工方法及工艺

2.1 被动防护网施工工艺流程

被动防护网施工工艺流程，见图1。

2.2 施工方法

2.2.1 施工准备

查看现场地质及坡面尺寸，发现与设计有较大出入或可以优化设计的，须在设计方案允许的范围内提出调整或变更。清除坡面防护区域内对施工造成安全威胁的浮土、浮石，对不利于施工和影响系统安装后功能正常发挥的局部地形（局部堆积体、凸起体、植被等）进行适当修整。在坡面上修建好材料搬运和人员行走的临时通道，根据坡面的防护特点，做好施工安全防护措施。

2.2.2 测量放线及定位

按设计并结合现场实际情况逐一对被动防护网钢柱基座，上、侧拉锚孔的位置进行测量定位。钢柱基座放线时，各钢柱基座位置应尽可能设在同一等高线上。严禁放线在防护山体的阴影地段。钢柱间距一般为10m，钢柱基座的定位，须满足最大的拦截范围，防止危石从防护网上方飞越。endprint

2.2.3 基础施工。

①钢柱基座基础施工

1）当被动防护网钢柱基座的位置基础为岩石时，用凿岩机在基座基础位置钻凿锚孔，钻凿深度为1m；再放入基座地脚螺杆并用C20砼浇注；其次在浇注面用薄层C20细石混凝土抹平基础面；再将基座板套入地脚螺杆，用螺母将其紧固。

2）当被动防护网钢柱基座的位置基础为覆盖层（土质）时，首先对覆盖层进行开挖，开挖尺寸必须符合标准（80cm×60cm×1m）；其次对下部基岩直接钻凿锚杆孔，再放入地脚螺栓并用砂浆进行灌注；最后校正地脚螺栓的位置，用C20砼对基座基坑进行浇注，形成复合基础，保证地脚螺栓的埋入深度。

3）当被动防护网钢柱基座基础存在高低不平时，应优先采用调整基座位置的办法来使基座尽量设置在同一高度；当用调整基座位置的办法无法使基座达到同一高度时，采用对现场基础高凸处进行削整降低高度、在低凹处则用混凝土浇筑调高基座位置来满足要求。

4）本防护能及为1000kJ，网高H=5m的系统；当采用其它高度时，钢柱型号按表1。

②锚杆基础施工。

施工流程为放线→复核→钻孔→清孔。锚杆基础开挖的最小尺寸与被动防护网高（m）及钢绳锚杆长度（m）/抗拔力（kN）选用分别见表2、表3。

2.2.4 预埋锚杆

锚杆采用2×？准16钢绳锚杆，长度3m。局部区域根据需要可增补固定锚杆，增补锚杆长度3m；锚杆孔应与基岩面尽量垂直。在每一孔位处凿深深度不小于锚杆外露环套长度的凹孔，一般口径为20cm，深20cm。按设计深度钻凿锚杆孔并清孔，钻孔孔深应比设计锚杆长度长5～10cm以上，孔径不小于？准42；受凿岩设备限制时，每根锚杆的两股钢绳可以分别锚入两个孔径不小于？准35的锚孔内，形成人字形锚杆，两股钢绳间夹角为15～30°，以达到同样的锚固效果；当局部孔位处应底层松散或破碎不能成孔时，采用断面尺寸不小于0.4m×0.4m的C20砼基础置换成不能成孔的岩土段。

2.2.5 灌浆

施工流程为砂浆配制→放入锚杆→注浆→侯凝。注浆材料选用M35水泥砂浆，并掺入水泥重量20%的粉煤灰。锚杆应能完全放入锚孔内。若锚杆环套外露长度超过5cm，须重新用锚杆钻凿，以确保锚杆安装到位。注浆宜采用机械注浆，水泥砂浆应拌和均匀，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。要求灌注密实，边捣固边灌注，防止锚杆孔眼内有空气，影响锚杆锚固质量。杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%。安装完成后不得随意敲击锚杆，3d内不得悬挂重物或进行下道工序施工。

2.2.6 安装钢柱上、侧拉绳

将钢柱顺坡向上放置并使钢柱柱脚位于基座处。将绳的挂环挂于柱头挂座上，再将绳另一端穿过对应的上拉锚杆鸡心环后用绳卡暂时固定。将钢柱缓慢抬起并对准基座，然后将钢柱柱脚插入基座中，最后插入连接螺杆并拧紧。通过调整绳长度，将钢柱调整到设计的安装倾角后，张紧绳并用绳卡固定。

2.2.7 安装消能装置（减压环、减压板）、上（下）支撑绳、边柱固定绳、辅助绳

①上、下支撑绳减压环安装：将上、下支撑绳分别穿过减压环，距钢柱2m为宜，放置于辅助绳外侧。

②上拉绳、侧拉绳减压环安装：将上拉、侧拉钢丝绳分别穿过减压环，调整后距钢柱2m为宜。

③减压板：减压板的安装位置及方法同减压环。

④支撑绳作为被动防护网的重要受力构件，其直径比较大，为了消减落石冲击的能量，支撑绳上都穿有一定数量的减压环，因而每根支撑绳重量比较大。为了施工方便，被动防护网在安装时一般按每50m进行分段。

⑤辅助绳：

1）当支撑绳是双绳时：辅助绳也是双绳，一根支撑绳上安装一根辅助绳，并对称安装在钢柱两侧，长度距钢柱左右各1.5m；

2）当支撑绳是单绳时：辅助绳对称安装在钢柱两侧，长度距钢柱左右各1.5m；

3）辅助绳自由端预留0.5m；辅助绳绳卡的紧固力为8.7kgs。

⑥边柱固定绳安装：用边网固定绳一端绕过钢柱柱头（不得压住上支撑绳），再穿个基座底部的销筒，与另一端头搭接1m，用3个绳卡固接。

2.2.8 环形网安装

将环形网按编号，并在钢柱之间按照对应的位置展开；用一根钢丝绳起吊环形网上缘网孔与上支撑绳平行，采用卸扣或绳卡将环形网与上支撑绳联结，同时也可将环形网与下支撑绳联结，此后起吊绳可松开抽出。重复上述步骤直到全部环形网与上支撑绳联结，并侧向移动环形网使其位于正确位置，用卸扣缝合环形网。

2.2.9 格栅网的安装

格栅网铺挂在环形网的内侧，应叠盖环形网并向外折叠15cm，用扎丝将环形网与格栅网联结在一起。格栅网底部与下支撑绳用扎丝固接，并沿斜坡向上敷设0.5m左右，用一些石块将格栅网底部压住。用扎丝将格栅网固定到环形网上，每平方米固定约为4处。每张格栅网连接处应叠盖5cm。

3 结语

被动防护网施工应严格按照有关的施工规范、规程进行，达到最大有效防护面积，尽量减小防护网与地面的间隙，并对可能出现问题制定切实有效的防范措施。实际案例应用结果表明，在隧道开挖前，通过采取必要的防护网防护措施，确保了隧道洞口开挖的安全性，被動防护网施工技术解决了仰坡及直立开挖面危石的防护问题，对仰坡及直立开挖面危石的防护发挥了重要作用。采用理论数据与实际结果动态比较的方法，优化被动防护网的施工工艺，以期对地质条件不良的隧道安全防护问题提供实践经验指导。

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