大跨度浅埋偏压隧道进洞技术探讨

辛讲合 别素平

摘 要：以陕西省定汉线坪坎至汉中高速公路某浅埋偏压隧道单向掘进出洞工程为例，分析了在处理浅埋偏压和洞口高边坡问题的一种思路，对于同类隧道施工及设计具有一定的借鉴意义。

关键词：偏压隧道 单向掘进出洞 高边坡

1.大跨度浅埋偏压隧道洞口施工存在的问题

随着我国山区高速公路的大规模建设，越来越多的隧道需要傍山修建。对于路线布设为“沿溪线”的路段，公路多以桥隧相连的形式交替出现，隧道洞口位置选择存在一定的局限性，有时不得不在河流弯道以上山体斜坡面上进洞或出洞，导致出现了大量的偏压洞口的情况。如遇隧道轴线与地形等高线小角度斜交的情况，往往存在洞口高边坡路段。对于地质条件较差的软岩隧道，洞口施工的风险较大，采用开挖山体的大挖方方案会造成洞口植被较大破坏，后期边坡运营维护的成本增加，还存在一定的安全风险，如边坡掉块石，边坡开裂等病害。因此需要综合考虑一种既安全又环保的方案，避免高边坡及施工风险。大跨度浅埋偏压条件给隧道设计施工造成一定的困难和风险，隧道如何安全的进洞或出洞是隧道建设者必须面临的一个难题。

隧道偏压是作用在隧道支护结构上的围岩压力左右不对称引起。引起隧道偏压的原因有地形原因、地质原因、施工原因。解决偏压问题主要采取的措施有反压回填或偏压耳墙衬砌结构，由于反压回填需要一定的场地地形条件，本文对于洞口地面横坡较大、隧道洞口存在桥隧衔接以及高边坡的问题进行综合分析，对采用偏压耳墙半明半暗开挖方法施工，桥梁进入隧道断面从而降低洞口高边仰坡的特殊设计和施工案例进行分析。

2.坪汉高速柿树坝1#隧道出口工程概况

2.1 工程概况

拟建隧道位于金泰电站以东1 0 0 m，隧道按左、右线分离式设计，左线隧道进口桩号ZK127+371，出口桩号ZK127+522，长1 5 1 m，属短隧道；右线隧道进口桩号YK127+400，出口桩号Y K 127+5 0 8，长10 8m，属短隧道。左线进出口洞门形式均为端墙式，右线进出口洞门形式均为端墙式，左线武贵包大桥起点桩号ZK127+531.6，桥梁与隧道相距0.6m。

2.2 地形地貌

该隧道属中山区地貌单元，地形起伏较大，谷坡和山脊陡峭。植被较发育，多为乔灌混生林。隧址区地面高程为1020.00m～1089.00m，相对高差69.00m。隧道左线最大埋深78.4m，右线最大埋深66.4m。

2.3 工程地质

（2）泥盆系（D3jb）板岩：灰色、灰黑色～灰绿色，变余结构，层状构造，岩层产状130°∠50°。按其风化程度的不同可分为强、中风化两层：

①强风化千枚状板岩：灰绿色，变余结构，板状构造，节理裂隙发育，岩芯呈块状、短柱状，锤击声哑；强风化板岩：灰色，变余结构，板状构造，节理裂隙发育，钙质胶结，岩芯呈块状、短柱状，锤击声哑。

②中风化板岩：灰、灰白色，原岩结构完整，变余结构，板状构造，硅质胶结，岩芯采取率较高，80%左右，岩芯以块、短柱状为主，RQD=45%，本次勘察最大揭露厚度为34.40m（未揭穿）。

左、右线出口段位于一陡峻的山体谷坡上，表层局部覆盖少量的碎石，下伏强风化板岩，坡体表层植被较发育，基本无汇水条件。线路走向与岩层产状、坡向及节理①产状均大角度相交，与节理②小角度相交，须考虑隧道施工引起工程性滑坡、坍塌、边坡失稳等，应加强防护，特别注意施工时引起冒顶造成坍塌现象，坚持“强支护、短进尺，弱爆破”原则，同时加强观测。

2.4 隧道施工情况

从现场情况来看，柿树坝1号隧道左线出口地形陡峭，路线与坡面斜交角度小，隧道出口偏压严重，如果隧道提前出洞，隧道洞外将出现5级路基边坡，边坡岩石为强风化板岩，仰坡开挖后高度也会很高，为减少边、仰坡开挖高度及防护工程规模，在保证隧道洞门明洞基础安全稳定的前提下尽可能延长明洞。同时要保证桥台的稳定性，武贵包大桥起点可向小桩号方向延长，缩小断面伸入隧道。

3.柿树坝1#隧道左线出口出洞方案设计优化

隧道1 / 4断面出洞，原设计出洞桩号为Z K 1 2 7 + 5 1 3，ZK127+513～522为9m半明半暗结构，ZK127+522～531.6为9.6m挖方路基，ZK127+531.6 ～ ZK127+542为10.4m桥梁挖方段。隧道洞外有20m的挖方路基和桥梁边坡挖方段，边坡较高为4级～5级边坡。挖方边坡采用锚杆框架梁防护。

为了降低洞外路基边坡高度，由现场实测断面及调查情况认为隧道（半明半暗结构）外移至ZK127+538处可将洞外路基5级边坡减低至2级边坡。因洞口斜交偏压造成ZK127+522～ZK127+538段右侧半明半暗耳墙基础拱脚落空，需采用高大挡墙进行基础处理。

结合总体优化方案，左线武贵包大桥起点进行相应调整。考虑隧道明洞接长，明洞终点桩号为ZK127+538，桥梁起点桩号（ZK127+531.6）不变，桥进隧道。桥梁起点位置及跨径组合均保持原设计不变，第一跨（15m）变窄进入隧道明洞内6.4m。为防止0号桥台桩基与桥台明洞基础干扰，桥台边桩中心距台帽外边缘的距离由2.5m调整为3m。结合隧道延长方案，路基工程减短16m，原上边坡防护工程为锚杆框架梁相应减少699.400m2。

此处边坡地质条件较差，围岩以风化板岩为主。隧道拱圈以上进行φ50mm注浆小导管加固，L-6.0m，间距为1.0m×1.0m；暗挖部分采用φ32mm中空注浆锚杆，L-6.0m，环向间距为1.0m×1.0m。半明半暗护拱采用C30钢筋混凝土结构，拱部厚度1.0m，偏压耳墙厚度2.5m。基础采用C25钢筋混凝土基础，基础开挖为台阶状，以提高稳定性。在基础开挖边坡侧面及基地采用φ50mm注浆小导管进行加固，以减小边坡侧压力，提高基础地基承载力。钢筋混凝土基础地基承载力要求≥800kPa，基础前缘若位于河道内，应埋入最大冲刷线以下≥3m。

具体实施要点：①施工组织第一步坡面防护工作一定要加固处理到位，防止影响后续工序。②隧道偏压套拱基础要采用横向和纵向挖台阶，并对基础地面进行基础加固，采用锚固φ50mm注浆小导管与基础混凝土固结，确保基础稳定。③隧道暗挖部分尽量减少爆破振动对桥梁及偏压套拱基础的影响，尽量采用机械开挖，减少爆破。④偏压套拱基础应预留伸缩缝，水位线以上部分预留泄水孔。⑤基底承载力≥800kPa，基础前缘若位于河道内，埋入最大冲刷线下≥3m或根据开挖后的情况采用石笼护坦等其他防护形式。施做基础之前对开挖后的天然地基承载力进行检测，不满足要求需采取措施提高加固。⑥基础大体积混凝土采用分层浇筑，每层厚2m～2.5m，每层间设置冷却管。⑦该方案施工过程中存在一定风险，施工过程中应加强地表、洞内监控量测，降低施工安全风险。

根据以上优化方案调整，现场施工完之后，结构安全稳定，隧道洞口避免了大刷大挖。洞口边坡由路基方案的48m降低为18.6m，大幅降低了边坡高度，降低了洞口边仰坡运营风险。

4.结语

综上所述，对于傍山隧道洞口存在浅埋偏压的情况，采用半明半暗结構是一种行之有效的解决方案。隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定。但在特殊情况下，为了降低风险，隧道基础可以灵活处理，从而使隧道、桥梁和路基的综合方案最优。

参考文献：

[1]JTG D70-2004，公路隧道设计规范[S].

[2]曾.隧道浅埋偏压段处治方法分析[J].建筑技术开发，2018， 45（09）： 75-76.