软弱围岩隧道浅埋段施工技术在铁路隧道工程中的应用

吴礼亮

（中铁四局集团第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概况

东源隧道位于广东省河源市东源县黄田镇，止于东源县义合镇古屋厂，线路近西南走向（约233°）。隧道全长5066.5m，隧道进出口里程分别为DK250+685、DK255+751.5。线路穿越丘陵区，沿线地形标高90.05～250.75m，测区最高标高250.75m，地形起伏较大，最大相对高差约160.7m。隧道DK254+724.877～出口位于左偏曲线上，隧道从进口至出口设置“人”字坡，变坡点里程DK254+550。本隧道按进口、出口组织施工，共2 个分部2 个工作面组织施工。隧道进口位于丘陵区一条冲沟内，县道X154 至洞口约1km 需新修便道，洞口距离黄田镇高速出口1.5km；隧道出口位于县道X154 外2km，一乡村道路可达，交通较为便利。

2 软弱围岩隧道浅埋段施工特点与难点

2.1 施工特点

针对隧道围岩薄弱、地表软弱堆积物和地面风化带等多类地质环境，只能选取软弱围岩隧道浅埋段的施工技术，而且在实际施工过程中会面临地表裂缝、开挖困难、净空收缩、地面拱顶下落等问题，要想保证隧道施工的高质量和工程顺利开展，需要借助掌子面稳定技术和地表下沉控制技术展开操作。对于埋深较浅的隧道，在施工时容易出现地面下沉现象，为了预防该现象的发生应利用垂直锚杆和液压柱等装置。此外，隧道施工会受到地表构造物、地表水及地表载荷的影响，因此需要加大监管力度，制定对应措施消除以上因素的干扰。

2.2 施工难点

1） 在软弱围岩隧道浅埋段施工中，由于软弱围岩自身的稳定性不好，必须依据外在支护方式进行加固，需要注意的是，在选取支护方式时一定要分析实际工程特征，选择最佳支护方式以强化围岩的稳定性[1]，一旦选取错误的支护方式不但起不到围岩支护作用，而且会加大隧道坍塌的发生率，危害施工人员的生命安全。因此，支护方式的选择也可视为软弱围岩隧道浅埋段施工过程的重要环节，会在一定程度上强化工程质量和节约工程成本。

2） 地表水也会对围岩稳定性产生干扰，地表水不断流入隧道会造成围岩移动和变形，直接性地影响施工进度，基于此，需要在施工前提下及时做好排水体系检查工作。

3） 软弱围岩隧道浅埋段施工的断面处空间过小，大型施工装置无法深入隧道内部，为此应该在隧道内部进行支护措施，减小对施工空间的占用面积，保障隧道施工顺利开展。

3 软弱围岩隧道浅埋段施工技术在铁路隧道工程中的应用

3.1 洞口工程施工工艺

1）明挖段开挖及防护，洞口土方开挖须避开雨季施工[2]。开挖前先清除坡顶以外的孤石和不稳定的崩落堆积体，再施工截水沟、天沟等排水系统，然后进行开挖。洞口段施工大管棚时洞口开挖应分层下挖并预留台阶，台阶高度结合大管棚施工需要确定，明暗交界处施工大管棚。明挖段开挖应自上而下逐层进行，随开挖随喷混凝土进行边、仰坡防护。

2） 截水天沟施工，施工前采用人工逐一排除崩塌、落石等安全隐患，避开雨季施工。在坡顶部平台修筑截水天沟以拦截地表水，水沟中线离坡口线距离≥5m，排至地势较低处。水沟采用C25 混凝土现浇，靠近洞口侧高度60cm，远离洞口侧高度根据地形而定，最大高度≤150cm。

3） 导向墙施工，隧道口采用混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱内埋设2 榀I18 工字型钢钢架，钢架与管棚孔口管焊成整体。导向墙纵向宽1.0m，厚1.0m，采用C20 混凝土浇筑。进口洞口段明暗交界暗洞设计为Vc 围岩，采用HW175 型钢支护，设计采用三台阶临时仰拱法施工；出口洞口段明暗交界暗洞设计为Vb 围岩，采用I22a 型钢支护，设计采用三台阶临时仰拱法施工。开挖支护施工工序为：测量放样→暗洞开挖左上台阶→人工清理导向墙砼面→安装上台阶钢架→喷射砼至设计厚度→下一循环施工。

4） 洞门及洞口段衬砌施工，本隧道进口由明暗交界DK250+777、出口由明暗交界DK255+735 段进洞，进口明洞、出口洞门于暗洞完成后再进行浇筑。在暗挖段开挖及拱、墙初期支护完成≤35m 前，进行暗挖段仰拱整体浇筑，完成仰拱基底处理后浇筑洞门及洞口明挖段仰拱衬砌混凝土。为确保洞口稳定，隧道掘进能得到快速施工的可靠保证，洞口段衬砌施工的总要求是：及早完成洞门和暗洞9～12m 左右的全断面衬砌混凝土，再按既定工艺顺序进行洞身暗挖施工。

5） 洞口衬砌、防排水及回填，洞口明挖段采取分段施工，采用一次性整体浇注，不留环向施工缝。洞门结构采用多组合防水措施，衬砌外设置外粘EVA 防水板、用M10 砂浆保护、采用粘土隔水层。洞口明挖段回填采用10%水泥土或碎石土夯填密实，压实度≥0.8，粒径≤0.15m，并不得含石块、灰碴及有机物，也不得采用带有膨胀性的黏土及全风化花岗岩；回填施工均匀对称进行、分层夯实，两侧回填高差≤0.5m，人工分层厚度≤0.5m，机械夯实煤层厚度≤0.3m；坡面设置完整挡水板与骨架圬工形成横平竖直的流水槽系统，回填土层内设排水孔，直接流入坡面流水槽。

3.2 暗洞施工工艺

此部分为超前小导管施工，具体施工方法为：

1） 导管的加工制作。小导管按设计要求分别采用Φ42壁厚3.5mm 和Φ50 壁厚5mm 无缝钢管加工，导管的管口位置设Φ6 钢筋加强环，钢管前段0.3m 范围内不钻孔，其余部分每隔15cm 钻孔，孔径10mm，梅花形布置，前端加工成锥形。小导管加工详见图1 注浆小导管加工图。

2） 钻孔与顶进。开挖前沿拱部开挖轮廓线外10cm 标出孔位，采用YT-28 风枪钻孔，钻杆直径比管径大3～5mm。I型采用Φ42 壁厚3.5mm 无缝钢管，环向环向140°设置，布置间距50cm，单根长度4.5m，环向共37 根，纵向水平搭接≥1m；II 型小导管采用Φ42 壁厚3.5mm 无缝钢管，环向140°设置，环向布置间距40cm，单根长度4.5m，环向共47根，纵向水平搭接≥1m；双层小道管采用Φ50 壁厚5mm 无缝钢管，环向设置59 根，环向布置间距0.3m，单根长度5m，钢管外插角分别采用40°和5～10°交错布置，纵向水平搭接≥1.5m。采用带冲击的YT-28 风钻将小导管穿入钢架顶入孔中，锚杆的外露端支承在随后安装的钢拱架上，与钢架共同组成预支护体系。用高压风将钢管内的砂石吹出，清孔干净后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。

3） 注浆。注浆前先喷射混凝土3～5cm 封闭掌子面作止浆盘，注浆顺序原则上遵循“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则。为防止串浆和跑浆利用分浆器，同时灌注四个小导管。注浆孔位要准确，定位偏差＜5cm，孔底偏差≤孔深的1～2%。做好钻孔、注浆记录，为分析注浆效果提供依据。注浆施工示意图见图2。

4 结语

软弱围岩隧道浅埋段施工是我国隧道施工的一大难点，在具体的施工过程中很容易出现地面下沉、围岩稳定性差等一系列问题，为了高效预防该类情况的发生，我国相关企业应深入研究软弱围岩隧道浅埋段施工技术，分析各类问题出现的原因，同时提出对应解决方案，最终保障隧道工程的高性能。