成昆铁路杨家湾隧道进洞综合技术研究

王 磊 杨 波 周小杰

(1.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031； 2.西南交通大学土木工程学院，四川成都 614202)

1 工程概况

新建成昆铁路杨家湾隧道位于四川省攀枝花市米易县白马镇(如图1所示)。设计速度160 km/h，客货共线，双线电力牵引，隧道进口里程D1K530+555，出口里程D1K533+785，全长3 230 m，单洞双线。

图1 杨家湾隧道地理位置

隧道进口位于一大型岩堆体前沿右侧，岩堆体主要成分为粉质黏土夹碎石土、角砾土及块石土，隧道段厚度为5～40 m。该岩堆体堆积物表层结构较松散而下部较密实，整体已处于稳定状态，属停止发展、稳定岩堆。

在施工大管棚时，洞顶以上出现多条裂缝，裂缝最大宽度约为4 cm，长度约为23 m。受线路右侧蓄水池漏水以及连续降雨影响，隧道洞身线路右侧蓄水池附近岩堆体地表再次出现多条弧形张拉裂隙，裂隙长5～30 m，宽2～25 cm，下错2～20 cm不等，且裂隙持续发展、变形，危及现场施工安全，如图2所示。

图2 蓄水池附近裂缝

已有许多学者和工程技术人员对隧道进洞施工技术进行了研究。在骡坪隧道的施工中，林承华等[1-2]计算了天然边坡及降雨后边坡的安全系数，并采用削坡、注浆等工程措施进行加固处理。唐沅[3]采用理论分析及数值模拟的方法对城市浅埋偏压隧道洞口的边坡稳定性进行了研究。张鹏元[4]以中寨隧道出口处滑坡为例，对滑坡产生的原因进行分析，并提出了相应的工程综合治理措施。李晓旭[5]基于PLAXIS有限元软件，分析了温岭隧道滑坡的位移、塑性点及安全系数并提出了综合治理措施。朱益兵[6]采用理论分析结合数值模拟，研究了连拱隧道洞口高陡边坡的稳定性并提出了相应的控制技术。姜鹏[7]等以姜家梁隧道洞口段滑坡为工程案例，对两级抗滑桩和接长隧道明洞加抗滑桩这两种滑坡处置方法进行对比分析。毛露露[8]对碎裂岩体高陡边坡的洞口稳定性进行了研究。王亚琼[9]等依据青藏高原某隧道实例，对滑坡体进行监测、分区处理并评价其稳定性。李沿宗[10]根据地表变形、抗滑桩位移、应力以及降雨量等数据，对某隧道洞口的滑坡进行预警分析。黄磊[11]等分析了隧道洞口灾害案例，并提出了“明洞暗做、反压回填”的处理措施。苑雪飞[12]介绍了洞口处于半明半暗、偏压地形时，采用非对称护拱进洞的施工方法。张涛[13]等以老虎山隧道为例，介绍了大跨度小净距隧道的进洞施工方法。王立川[14]等介绍了富水昔格达软弱易滑地层中采用PBA技术的进洞施工方法。张运良[15]等以太真隧道为例，采用数值模拟结合现场测试，分析了隧道边仰坡滑塌的原因，并提出了相应的防护加固措施[16-17]。

2 工程处理措施

对于滑坡体，采用预加固桩及锚索框架梁；对于洞口段，采取“桩基托梁+护拱”的结构形式。施工措施见图3。

具体施工措施如下：

(1)施作洞口排水系统，并夯填处理地表裂缝及水池，加强对地表水的截流、引排。

(2)施作隧道洞身段预加固桩及桩顶坡面锚索框架梁(B区域)。

(3)采用φ76 mm钢管桩注浆加固围岩(A区域)。

(4)施作锚固桩及坡面锚索框架梁(C区域、D区域)。

为保证坡面稳定性，在垂直于滑坡体主轴方向的隧道右侧设置21根锚索桩，桩间距(中-中)为6 m，桩身采用C35混凝土灌注。

隧道上方桩顶坡面设置锚索框架梁(C35钢筋混凝土)，节点间距3 m×3 m，共设置3排，框架内采用灌草防护。

(5)施作明洞段托梁桩基并灌注至设计高程。

隧道洞口两侧施作φ150 mm钻孔灌注桩，桩基穿越软弱层面嵌入基岩，可大幅减少边坡刷坡范围(如图4所示)。同时，桩基可承受因明洞开挖引起的侧向土压力，有效控制边坡侧向位移及滑动。

图3 隧道洞口综合处理措施平面

图4 明洞托梁桩基示意(单位：cm；高程：m)

(6)桩基顶部采用托梁连接，托梁顶部设置护拱，护拱后缘顶紧导向墙，为导向墙提供水平反力，可有效控制导向墙的外移挤出、开裂、变形，导向墙基础置于托梁之上，能有效控制导向墙的下沉，如图5所示。

图5 桩基护拱托梁(单位：cm；高程：m)

(7)护拱衬砌达到设计强度后，回填C20混凝土及土石至实际回填线，然后施作明洞衬砌，如图6所示。

图6 回填C20混凝土及土石示意(单位：cm；高程：m)

(8)施作隧道洞门及洞口相关附属设施。

3 监控量测

为验证锚固桩对洞顶上方岩堆土体的控制效果，在施作锚固桩加固措施前，在隧道洞口滑坡岩堆体地表周边布置了多个监控点位，对沉降进行监控量测。同时，洞内也布置了监控测点对洞周收敛进行测试，如图7和图8所示。

图7 洞口滑坡岩堆体地表下沉监测结果

图8 洞周收敛监测结果

通过图7可以看出，在加固措施施作前，各个测点下沉量呈“断崖式”急剧增加，测点下沉最大值可达25 mm；洞顶施作锚固桩等加固措施后，测点仍有一定的下沉，随后，加固措施开始发挥作用，测点下沉逐渐呈缓慢稳定趋势，下沉量在很长一段时间内基本稳定并呈小幅度波动，伴随着排水等措施的应用，测点开始缓慢回弹，并逐渐恢复到正常值。

从图8可以看出，洞口的滑坡岩堆体下滑也会对洞内的洞周位移产生影响，在施作加固措施之前，洞周收敛随着岩堆体的下滑也呈“断崖式”急剧增加，收敛最大值可达到8 mm，随着加固措施的施作，洞周收敛有着明显的恢复，随后在小范围波动中保持稳定，并逐渐回复到正常状态。

4 结论

介绍了成昆铁路杨家湾隧道进口处岩堆体的处置综合技术：施作锚固桩及坡面锚索框架梁,对工程滑坡进行预加固；施作明洞段托梁桩基并进行排水处理。施作这些加固措施后，有效地控制了洞口上方岩堆体的下滑趋势，而且可以同步控制洞内、洞周收敛。