浅谈浅埋偏压隧道洞口施工

（安徽省高等级公路工程监理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

黄祁高速公路（黄山-祁门县）在安徽省高速公路网中占据重要地位，是连通杭州和武汉高速公路的重要部分。该段沿线地形、地质条件较为复杂，隧道设置数量较多。HQ-09 合同段祁门隧道位于祁门县境内，牌楼坞水库西北部的山体上，本隧道设计为连拱（岩质）隧道，屯溪端桩号为K54+795.0，设计高程为155.412；景德镇端桩号为K54+985.0，设计高程为153.845，隧道全长190m，最大埋深为45m。隧道纵坡为单向坡，坡率为0.35%、-2.0%，平面上呈圆曲线形展布，平曲线半径R=1000m，总体走向屯溪端为295°，景德镇端为284°。隧道设计净宽×高为：2×（10.25×5.0）m。两端洞口段处于浅埋、偏压，为了保证隧道安全进洞,隧道洞口施工技术方案的正确制定,具有重要的现实意义。

1 工程地质概况

隧址区位于硬质浅变岩低山丘陵构造剥蚀区，具低山沟谷微地貌特征，地面标高153.54～199.96。两端洞口位于两侧山谷与山脊的背部连接处，山体自然坡度30～40°左右。隧址区地下水主要为基岩裂隙水，水位、水量受大气降水影响而变化，强风化带中风化裂隙发育，但多为泥质充填，弱风化带裂隙节理多为闭合状，富水性较差，因隧道两端洞口设计标高均高于侵蚀基准面，故基岩裂隙水不发育。隧址区岩层产状为50°∠38°。全～强风化层完整性指标差，RQD 值＜15%；弱风化岩层体完整性较好，RQD=60～70%。

2 进洞顺序

2.1 连拱隧道洞口跨度大，左右两侧山体不对称，左右洞顶地形差异引起的地形偏差，如果有断层和各种裂隙构造，则更加复杂，还会存在施工中产生的围岩松动等引起的施工偏压。在偏压隧道浅埋条件下先开挖和支护埋深浅的主洞，还是先开挖埋深大的主洞，可制定不同方案。

2.2 先开挖埋深较小的主洞，为了避免两侧掘进影响到周围岩层稳定，埋深较大的主洞可以滞后一段时间再开挖，同时需要及时回填中隔墙和洞顶，以此来为中隔墙稳定提供保障。

（1）位于开挖面后方的围岩受到前方开挖的影响很小，因此，滞后一侧的开挖面可以和下一侧的开挖面拉开一定距离，并及时对测二次衬砌进行开挖，

（2）中隔墙是压弯构件，在不平衡推力的作用下要发生一定偏转，目前在设计中，均体现一些控制理念，为了促使墙体和衬砌结构的稳定性得到提高，需要在墙体结构上采取一些应对措施，如，对墙体高度进行降低，对墙体下部尺寸进行增大等。

（3）施工时应注重仰拱的及时施工以封闭成环，仰拱能控制围岩底鼓，但自身承受较大的拉应力，因此在实际施工的动态设计中，需要对仰拱曲率和厚度进行调整，对仰拱在结构方面的抗拉性能进行提高。

2.3 还有一种理解，无论对哪一种施工工艺进行应用，在偏压荷载的影响下中隔墙都会倾斜向埋深教浅的一侧。如果能够对埋深较深的一侧进行先开挖，就可以降低中隔墙所承受的压力，还可以降低中隔墙倾斜度。

（1）虽然中隔墙一定会倾斜到埋深教浅的一侧，而且还会出现扭转现象，但是不会影响到隧道整体结构的安全性；

（2）由于浅埋偏压段的连拱隧道会受到不对称荷载影响，因此，等到完成中隔墙施工后，需要及时回填中隔墙顶部和左右两侧，对于偏向埋深教浅一侧的受力中心需要进行特别关注，以免中隔墙发生位移或变形、破坏。

（3）对于偏压连拱隧道，不同施工顺序对结构的影响程度不同。采用先开挖埋深大一侧，隧道周围围岩所受扰动较小，受扭和偏心比较小的中隔墙的整体结构更加稳定。

（4）开挖偏压连拱隧道时，左右洞开挖面会对中隔墙产生明显影响，基于此，进行施工时，一定要对处于先行洞一侧的中隔墙进行临时加固，并采取一定的支撑措施，如：规范中要求回填并临时钢支撑。也可按具体设计修改。确保后续洞开挖时中隔墙的整体稳定。

实际施工祁门隧道时，从对围岩岩性和稳定角度，是先开挖覆盖较厚的主洞。覆盖厚的主洞围岩相对好，可多经受爆破扰动，围岩覆盖薄的主洞多次爆破扰动不利于围岩稳定，尤其是拱顶易引发超挖，出现坍塌，填充极其困难。因此，从减少对覆盖厚的主洞在开挖、初支和衬砌过程中偏压应力的影响和安全稳定性角度看，可先开挖覆盖厚的主洞。

3 洞口施工

3.1 施工测量

（1）开挖洞口之前先要做好测量准备工作

①对洞口地表地质情况进行复核；②在洞口位置进行刷坡线放样

（2）观测地表沉降，预埋基准点

首先需要对基准点进行预埋，选择的预埋地点需要挨近截水沟，而且需要具备较好的断面通视条件，方便进行测量操作。然后沿着地面在隧道轴线和两侧各布置4 个测点。

3.2 洞口工程介绍

（1）隧道进口端洞口工程施工顺序

进行隧道进口端洞口工程施工时，先要对洞口地形和地质情况进行考察，然后在此基础上，对进口端洞门形式进行确定，明洞式是现在比较常用的一种洞门形式。为了确保进洞的安全性，通常会用30cm 长管棚对洞顶进行支护。

（2）隧道出口端洞口工程施工顺序

出口端洞口地段通常都会存在严重偏压，因此洞门通常会采用抗压性能比较好的端墙式。先进行地基加固处理，洞门地基承载力设计要求大于380KPA，地基加固预注浆浆液采用双液，外围注浆管加密先注浆以形成帷幕。耳墙地基承载力设计要求大于300KPA，对明洞基础和耳墙基础进行开挖并换填，耳墙基础施工是关键环节，耳墙施工必须能够满足设计的承载力，完成施工后还需要将10%的水泥土回填到耳墙和地表之间的空隙，然后才能进行下一步施工。

（3）洞口开挖原则：尽量减少洞口刷坡，争取早进洞，后期端墙式洞门与边坡连接部分可再行处理，以嵌入稳定边坡为宜。实际施工时建议设计方做了优化，进行部分取消以减少破坏和扰动，开挖后应及时按设计做好边仰坡防护；洞口浅埋，明洞应及时施工，修建洞门墙和明洞回填也应及时进行，以确保洞口山体稳定。

（4）邀请第三方进行超前地质预报，采用TSP203 和地质雷达等设备进行该项工作。

3.3 洞口边、仰坡施工要点

进行洞口边、仰坡防护施工时，需要同时进行开挖和支护施工，而且每次的工作高度都要控制在2 米范围内。对于坡面需要进行修刷和平顺，应确保一次性喷砼能够符合设计厚度要求。对坡面进行钢筋网加固时，应先将外露的锚杆段和钢筋网进行焊接，然后才能进行下一步喷砼。对锚杆材质、长度和间距都有着严格要求，对钢筋网材质和网格间距也有着特殊的设计要求。

3.4 出口端左侧耳墙施工

先对左线明洞基础进行开挖，并换填M7.5 浆砌片石作为明洞与耳墙的基础以达到设计承载力，再对耳墙进行施工,由于耳墙浇筑受地形、施工环境等条件制约，耳墙浇筑现场采用分阶段进行施工，立模板3 次成型，浇筑时考虑了二衬搭接时的钢筋。待耳墙砼全部浇注完毕再进行回填，回填高度为设计洞顶回填线。回填处理桩号K54+970～K54+995，K54+982～+995 采用碎石土回填，K54+970～+982 采用10%水泥土回填；回填前清除表面的植被、腐植土，并在山体表面开挖台阶，填料采用稳定性好的碎石土，水泥掺量10%，施工时分层碾压，压实度应达到97%，并采用保湿养生，不使水泥土表层干燥，水泥土的7 天浸水抗压强度应大于3.5MPa;待洞口回填压实完成之后，再施作Φ22 砂浆锚杆，锚杆端部与衬砌外边缘的距离至少为30cm，锚杆长度根据现场实际情况,在施工中应根据锚杆打设的位置来选取锚杆的长度，间距150×150cm，按梅花型布置。

3.5 超前大管棚施工工艺

a、为了确保隧道施工的安全性，先要对边坡进行防护。

b、将钢拱架和套管进行焊接，并采用坐标法确定套管位置，同时还需要对钢架焊接的外插角度进行严格控制。由于管棚长度过大，外插角度在施工当中应当偏大，以防止潜孔钻钻头由于重心下垂，导致管棚安装侵入开挖线内。

c、搭设平台时需要使用强度较高的钢管，等到完成平台搭设后，才可以进入潜孔钻安装工序。

d、进行钻孔施工时，应对钻孔直径进行严格控制，一般情况下，都会将钻孔直径控制在比管棚直径大25mm 左右。同时还需要使用特定的潜孔钻钻头。

e、进行管棚钢管安装施工

①采用长度为15 厘米的丝扣对钢管接头进行连接，同时还需要错开各个钢管接头，编号为奇数的第一节钢管不能和编号为偶数的第一节钢管长度一致，除了这两节钢管其他的钢管可以保持相同长度。

②使用钻机进行钢管顶进，如果进行顶进施工时，发现存在塌孔问题，必须先对孔洞进行清孔才能插入钢管。

f、进行注浆施工时，应严格控制注浆扩散半径，通常情况下，需要将注浆扩散半径控制在0.5 米范围内。

4 结束语

本文简单总结了浅埋偏压隧道洞口施工技术方案，对施工中需要用到的测量技术、施工顺序、防护措施、回填方式和施工工艺进行了详细介绍。该隧道的顺利完工，充分说明了浅埋偏压隧道洞口施工技术方案的有效性和可行性，相同类型的隧道洞口施工都可以借鉴这次施工经验。