浅埋偏压隧道洞口施工技术

金军良

（中交四航局第一工程有限公司，广东 广州510420）

1 工程概况

1.1 整体概况

瞿溪1号隧道属于瓯海大道三期（瞿溪环岛至泽雅大道）工程，位于温州市瓯海区瞿溪街道，隧道左线长571.0m，隧道右线长529.0m，隧道辅洞长545.0m。隧道右线最大埋深85.5m，隧道左线最大埋深89.2m。瞿溪1号隧道主洞和辅洞进出口均采用端墙式洞门。

1.2 地形地貌

瞿溪1号隧道进口段位于低山剥蚀残丘东侧，自然坡度约15～25o，表部植被发育。瞿溪1号隧道右洞进口右侧位置存在一定的浅埋偏压，洞顶上部覆盖土层为含黏性土角砾，且最小覆盖层厚度约为0.7m，覆土深度极薄。

1.3 地质条件

瞿溪1号隧道进口段主要处于第四系覆盖层或全风化层，主要为含黏性土碎石及淤泥质黏土，局部地段中风化基岩直接出露。

2 设计与施工

2.1 设计

瞿溪1号隧道右洞明暗交界里程为YK0+630。根据偏压浅埋段围岩地质情况，结合《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660—2020）要求，确定采用超前长管棚、超前小导管、Ⅴ级围岩衬砌类型支护（拱墙采用I22b型钢钢架，拱部采用φ42超前小导管超前支护，喷射混凝土厚度10cm，采用φ8双层钢筋网）。鉴于瞿溪1号隧道右洞进口存在浅埋偏压，为平衡土压力，在明暗交接位置至截水沟位置设计变更，增加设置偏压式挡墙，墙内回填土体并注浆固结[1]。

2.2 开挖及支护

2.2.1 地表处理

瞿溪1号隧道右洞进口按设计边坡坡率进行刷坡，原设计仰坡、仰坡与截水沟位置中间均采用喷锚支护，锚杆采用φ42×4mm注浆小导管，长度3.5m/根，间距1.2m×1.2m梅花形布置，喷射混凝土厚度10cm，采用φ8钢筋网。

2.2.2 开挖

瞿溪1号隧道进口80m范围采用非爆破法开挖。开挖采用破碎锤破除法，液压为动力，破碎锤为主要开挖工具。按照“管超前、短进尺、弱开挖、快封闭、勤测量”的原则组织施工。采用挖掘机携带液压锤自下而上环形逐层开挖，沿开挖轮廓线进行破碎开挖。进口端右线YK0+630～690段60m采用SX-Ⅴa型复合型衬砌，CD法开挖，其中进口30m范围采用三台阶CD法开挖，其他位置采用两台阶CD法开挖。各部开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进，各导坑高度按2.5～3.5m设置[2]。

2.2.3 超前管棚

超前管棚是地下结构工程浅埋暗挖时通常采用的一种超前支护技术，其实质是在拟开挖的地下隧道或结构的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止岩石坍塌和地表下沉，以保证掘进和后续支护工艺安全运作。当遇到松软地层时，管棚结合围岩预注浆可成为有效的施工方法管棚注浆法。由于该工法不需要大型机具设备，具有工艺简单、见效快等特点，因而在地下工程松软地层开挖中被广泛采用[3]。

瞿溪1号隧道右洞进口采用管棚4φ108mm，壁厚6mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，单根长度40m，共43根。管棚段内增加φ42超前小导管支护措施跟进，环向间距0.4m，每2.0m一环，每环43根，每根长4m。超前小导管角度可以增大，调整为10～35o，注浆处理提高土体自稳性。

2.2.4 超前小导管

超前小导管施工法是在工作面周边按一定角度将具有渗洞的小导管打入岩体中，通过注浆泵的压力，将水泥浆液通过小导管渗透、扩散到岩体孔圈和裂圈中，以改善和增强围岩的力学性能，在预挖隧道周围形成一层止水、稳定的承载壳；同时，管体又可起到超前锚杆的作用，从而达到增加岩体的自稳时间，提高开挖面周围岩体的自稳能力，限制地层松动变形的目的。

该隧道超前小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上φ6加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔，但尾部有1m不设压浆孔。当超前小导管施工时，钢管与衬砌中线平行以12～15o仰角打入拱部围岩。钢管的环向间距40cm。每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架，初期支护完成后，隔1.5m再打另一排钢管，每排超前小导管之间搭接1.0m以上[4]。

2.2.5 钢拱架

初期支护由I22b钢拱架，钢架纵间距0.5m/榀；Φ22药卷锚杆，Ф25中空注浆锚杆，L=4m，间距50cm×120cm（纵×环向），梅花形布置；HPB300φ8钢筋网及C25喷射混凝土组成。钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。拱部采用φ42超前小导管超前支护，环向间距0.4m，每2m一环，每环43根，每根长4m。

针对浅埋段落增加锁脚锚管，纵向连接筋采用工字钢，如图1所示。

图1 加强支护措施（增加锁脚锚管、纵向连接筋采用工字钢）

2.2.6 偏压挡墙

考虑瞿溪1号隧道右洞进口存在浅埋偏压，为平衡土压力，在明暗交接位置至截水沟位置设置设计变更，增加偏压式挡墙，墙内回填土体并注浆固结，挡墙设置位置YK0+630～YK0+638，总长度8m，采用C25混凝土浇筑，挡墙基础用间距1.0m长7.0m的Φ108钢管柱加固。YK0+630～YK0+638基坑坡面防护采用锚杆+钢筋网+10cm喷射混凝土的防护形式（见图2）。瞿溪1号隧道右洞需要按要求完成施工挡墙，并反压回填级配碎石、注浆加固处理后，方可进行进口端进洞作业[5]。

图2 增加偏压挡墙及墙内填土示意图

3 监控量测

该隧道采用新奥法施工，监控量测是新奥法施工的要素之一。加强监控量测技术的应用是隧道施工的关键。加强隧道沉降收敛观测，严格按照设计要求，在地表设置沉降观测点。每日对观测数据进行分析，发现异常立即停止开挖，分析原因并采取措施。

根据设计规范要求，选定量测的必测项目，即水平收敛和拱顶下沉两项。YK0+630断面为洞口段断面，经数据分析，累计沉降量为153mm，水平收敛为70mm，曲线整体都呈趋于水平的抛物线（见图3、图4）。证明所采取的支护与加固措施有效地控制了隧道变形量，确保安全施工。

图3 水平收敛监控量测数据曲线

图4 拱顶下沉监控量测数据曲线

4 结语

在不良地质条件下的隧道施工，安全进洞是关键。在严格按照设计图纸施工的同时，当围岩发生较大变形时，要采取适当的加固措施，确保安全施工。严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、快封闭、强支护、勤测量”的施工原则，并采用信息化施工，施工过程中实施地质超前预报，加强对围岩变形和支护结构受力状态的监控，是不良地质隧道施工的有力保障。

施工过程中根据现场情况，不断修正支护参数，调整施工方法，确保拱顶沉降控制在预留变形量范围内，保证施工安全的同时，节约施工成本。