山区隧道洞口严重偏压且岩层陡倾顺层处治方法*

田国伟，穆垚岐

(中交路桥华东工程有限公司，上海 201210)

由于隧道绕开不良地质，有线形需要与地形地貌限制可能导致洞口的偏压，加之部分偏压隧道存在岩层陡倾顺层，开挖易引起岩石沿顺层滑动，影响结构安全。因此，掌握大型松散崩坡积体地质处严重偏压且岩层陡倾顺层隧道进洞施工技术很必要。本文通过四川省九寨沟(甘川界)至绵阳公路路基土建工程两河口2号隧道进洞施工实例，介绍主要施工技术及过程中根据现场情况进行的方案优化及调整。

1 工程概况

两河口2号隧道为分离式长隧道，左线隧道长1 758.497m，右线隧道长1 729.318m。隧道主洞净宽与净高为10.25,5.0m，纵坡为单向坡，坡率最大为+4%、最小为+2.5%。隧道设计速度80km/h，全隧采用复合式衬砌。

两河口2号隧道出口K29+575—K29+610，ZK29+655—ZK29+665为加强偏压明洞段，采用Mdj型衬砌；K29+565—K29+575，ZK29+642.5—ZK29+655段隧道采用Ⅰ型半明半暗结构，为Ms衬砌类型；K29+555—K29+565，ZK29+625—ZK29+642.5段隧道采用Ⅱ型半明半暗结构，为Ms衬砌类型，其中半明半暗段暗洞结构与A5qj型衬砌结构一致。

2 工程地质

右线K29+200—K29+450段上方有一大型崩坡积体，据详勘钻探与物探成果显示，该段隧道均位于稳定基岩中，但由于钻探仅为“一孔之见”，物探存在多解性，因此并不排除隧道穿越崩坡积体的可能性。

3 边、仰坡稳定性

图1 基岩边坡裂隙赤平投影

根据边坡赤平投影可知：岩层面CZ倾向坡外，但倾角大于坡角，对斜坡稳定性影响不大，但岩层面CZ与L2组合交线均倾向坡外，组合交线倾角52°，小于坡角，形成楔形块体，对边坡整体稳定不利，在降雨、大风和融雪天气，经常发生碎块石崩落。洞口左侧有一独立孤峰，岩体节理裂隙发育，岩体极破碎，对工程有潜在威胁。此外，隧道轴线与地形等高线相交，对隧道有偏压作用，开挖时边坡土体易滑塌。

4 严重偏压且岩层陡倾顺层隧道处治措施

两河口2号隧道进洞实施“零开挖”进洞理念，减少植被破坏，保护生态环境。进洞前，应完成边仰坡防护、洞顶截排水设施及洞门，做到一洞一坡，减少植被破坏，保护生态环境。

两河口2号隧道施工采用出洞口向进洞口单向掘进。右洞先掘进洞，左洞后掘进洞。洞口施工时应先开挖一个洞，另一个洞及两洞间土体先不开挖；待先行洞洞门结构、明洞完成回填且暗洞衬砌施做到一定长度，再进行后行洞的开挖，后行洞掌子面应落后于先行洞二次衬砌35m以上。

针对隧道施工容易引起岩石沿顺层滑动问题采用以下处治措施。

1)增加岩层结构面的抗滑力和黏聚力，采用单墩预应力锚索、压力注浆锚杆和注浆小导管对坡面进行加固。

2)采用半明半暗形式进洞，减少洞口开挖。

3)增强衬砌支护结构强度，采用A5qj型衬砌结构，并在Ⅱ型半明半暗结构护拱中增加1层工字钢。

4)利用隧道弃土对坡面进行反压。

5)延长右线明洞，以实现对左洞半明半暗段的反压，为防止明洞填方段的不均匀沉降，对地基进行了加固处理，并增加结构刚度，将明洞衬砌厚度增至70cm，沉降缝适当加密。

6)暗洞和Ⅱ型半明半暗段采用单侧壁导坑法开挖，控制围岩变形。

施工工艺流程：洞外截水沟→边、仰坡刷坡并支护(自上而下逐级支护)→半明半暗施作→明洞施作→反压回填。

5 关键施工技术

5.1 排水系统施工

进洞施工前，对施工现场进行仔细调查，包括现场地形地貌、自然环境、气候气象，对现场施工存在干扰的危石及时进行清理，提前进行截水沟施工，确保现场排水通畅，及时将坡面汇水引排至隧道施工范围以外。截水沟距边仰坡开挖≥5m，沟底根据山势设置纵坡，但坡度应≥0.3%。

5.2 边、仰坡开挖及防护施工

1)边、仰坡开挖前清除可能滑塌的表土、灌木，边坡和仰坡上的浮石、危石要清除或加固，施工期间实施不间断监测和防护。

2)洞口边、仰坡尽量采用机械开挖，如遇岩层较硬或遇较大孤石，则采用弱爆破，以减少对洞口围岩的扰动。

3)两河口2号隧道边、仰坡自上而下开挖。下级台阶在上级台阶支护完毕后再行开挖，严禁大挖大刷。

4)两河口2号隧道洞口永久边仰坡采用注浆小导管、压力注浆锚杆和单墩预应力锚索防护，如图2所示。

图2 边坡防护横断面

5.3 明洞及偏压挡墙地基加固施工

两河口2号隧道进行洞口开挖前需进行地基承载力检测，设计要求≥0.3MPa，部分地段应进行地表加固，地基注浆加固完成且强度达到设计要求后方可进行上部基础施工。

1)加固范围及形式 两河口2号隧道出口左右线明洞及偏压挡土墙基础采用φ70注浆钢管加固，加固范围如下： ①左线加固起止桩号为ZK29+665—ZK29+655(明洞及偏压挡土墙基础)，ZK29+655—ZK29+625(偏压挡土墙基础)； ②右线加固起止桩号为K29+610—K29+575(明洞及偏压挡土墙基础)，K29+575—K29+545(偏压挡土墙基础)。φ70注浆小导管平面布置如图4所示。

图3 φ70注浆小导管示意

2)地表加固施工工艺流程 清理场地→布孔/钻孔→安装小导管(钢管)→注浆。

5.4 偏压挡土墙施工

两河口2号隧道出口K29+610—K29+575，ZK29+665—ZK29+655为加强偏压明洞地段，明洞及偏压挡土墙采用M10砂浆片石基础；K29+555—K29+575，ZK29+625—ZK29+655段明洞及偏压挡土墙采用 C15片石混凝土基础。基础加固深度要求至卵石层以下5m，且不超过基岩面0.5m。

具体施工工艺如下：按挡土墙分段，整段进行一次性浇灌，在清理好的垫层表面测量放线，立模浇灌。

5.5 半明半暗衬砌及明洞施工

两河口2号隧道出口半明半暗段明洞需设置护拱，开挖到洞口位置时，预留洞口处核心土，作为护拱施工平台，护拱施工应在明洞完成初支施工后进行。两河口2号隧道出口护拱形式如下。

1)K29+565—K29+575，ZK29+642.5—ZK29+655段(Ⅰ型半明半暗段)，采用60cm厚C25混凝土+60cm/榀I20型钢拱架。

2)K29+555—K29+565，ZK29+625—ZK29+642.5段(Ⅱ型半明半暗段)，采用60cm厚C25混凝土+75cm/榀I18型钢拱架。

两河口2号隧道出口半明半暗明洞需进行初期支护施工，偏压挡土墙浇筑完成并拆模后，可组织人员进行现场外侧明洞初期支护施工。初期支护衬砌类型为A5qj 型，明洞初期支护形式采用26cm厚C20喷射混凝土+φ28 钢筋网+I20b型钢拱架。

5.6 监控量测

现场进洞必须严格执行监控量测施工，尤其是加强现场地表下沉监控量测工作，现场量测数据及时反馈，用于指导现场施工。现场暗洞开挖施工每次开挖完成后及时进行地质观察，确定围岩岩性、岩层产状等参数，并进行周边收敛、拱顶下沉等监控量测工作，为现场调整支护参数及开挖方式提供可靠数据。根据监控量测反馈数据，现场施工满足围岩变形、地表沉降等相关要求。

6 结语

实践证明，以上施工工艺满足四川省九寨沟(甘川界)至绵阳公路路基土建工程两河口2号隧道大型崩坡积体地质处偏压且岩层陡倾顺层隧道进洞施工要求，隧道进洞施工需注意增加岩层结构面的抗滑力和黏聚力，减少洞口挖方，增强衬砌支护强度。施工过程中根据实际情况及监控量测反馈情况及时调整施工工艺，方可做到在确保施工安全、质量前提下，加快施工进度，确保工程顺利完成。