公路隧道浅埋偏压松散堆积体段施工技术

王小帅

（张家口路桥建设集团有限公司，河北 张家口 075000）

0 引言

在公路隧道工程建设中，可能遇到浅埋偏压松散堆积体，可能引发隧道施工安全事故。因此，有必要针对此类隧道实际情况，对相关施工技术和方法作一探讨。

1 工程概况

某公路分离式隧道是其所在公路沿线的控制性工程，总长约13.4km。初步勘探发现，该隧道右洞洞口存在崩坡积体，整体为三角形，总高130m 左右，底部宽度为232m左右，包含多期崩坡堆积物。因受河流侧蚀作用崩塌物可能产生浅层滑溜现象，导致岸坡后退，加之洞口处顶部覆盖层厚度较大，使进洞施工有很大难度。对此，为确保明、暗动结构始终保持稳定，需制定合理的施工方案。

2 方案选择

因该隧道洞口处于高陡岩下部，坡度可以达到80°以上，纵向有近百米的高度差，且斜坡表面由于受风化剥蚀与地震作用，岩面较为破碎，大量孤石外露。针对这种实际情况，需在隧道施工开始前通过设置被动防护网使隧道洞顶以上保持稳定，避免落石。

方案一：在有大量松散堆积体的情况下进行隧道施工，应先考虑减载，以降低施工安全风险，避免滑塌等现象的发生，然后根据图纸做好边仰坡防护，采用超前大管棚对周围的松散体进行预加固，以保证施工安全[1]。

方案二：根据受力平衡原理，采用围岩实时量测数据为隧道施工提供指导，以减少隧道施工给围岩与山体造成扰动。先在岩土分界面上按照从上到下的顺序对洞口段的边仰坡进行开挖，同时按照图纸采用锚喷网为开挖形成的边仰坡实施防护，再于洞顶进行截水沟砌筑，随后进行套拱施工，将其作为之后管棚施工时的导向墙。在管棚施工中，于洞顶设置自进式锚杆，并在洞口左侧坡脚设置仰斜式挡墙，随后采用三台阶法开挖施工，在开挖长度达3～4m之后，开始仰拱与填充施工，并留设桩孔；在开挖长度达20m之后，通过设置钢管桩加固堆积体中的基础。在以上整个施工过程中要对围岩实施连续动态量测。

通过对上述两套施工方案的综合对比，最终决定将方案二作为该隧道施工的推荐方案。未选择方案一的原因为：要想实现减载，需投入大量人力物力，且耗时较长，可能延误工期，而且还会造成相对较大的生态环境破坏，与当地生态保护要求不符，局部可能产生高仰坡，对施工有一定不利影响。相比之下，方案二可以在解决该隧道施工难度的基础上，保护原本脆弱的环境，且能缩短工期、降低成本[2]。

3 方案实施

3.1 锚杆施工

在隧道洞顶表面设置自进式锚杆，并对坡面上存在的堆积体实施注浆加固处理。首先平整场地，按施工要求搭设临时脚手架，连接所有风管和水管，确保所有管路保持畅通，并对施工所需机具设备进行检验与调试。施工准备完成后方可开始钻孔，开启空气压缩机后，结合坡面状况，对钻进角度进行调整，钻杆套上纤尾套并连到锚杆上，将钻头设置在首节锚杆端部。钻完一节锚杆后，先设置连接套再对后一节锚杆进行连接，以此重复，直到钻入的锚杆长度达到设计要求。完成钻孔后，利用快速注浆接头连接注浆泵和锚杆外露端，然后开启搅拌机进行浆液搅拌。搅拌完成的浆液由压浆泵进行注浆。注浆过程中高压管应始终保持顺直，具体的注浆量以注浆压力为依据并结合浆液消耗速度来确定。锚杆钻头预留了注浆孔，能使浆液进入孔壁和锚杆间空隙。在压浆结束后，在注浆孔上塞入止浆塞，并予以锚固，在锚杆外露处套上垫板，和地面达到密贴，最后在设好的垫板外部设置球形螺母[3]。

3.2 管棚施工

为使开挖轮廓以外的隧道围岩保持稳定，还需在开挖断面进行超前大管棚施工。主要设计参数如下：导管采用外径为108mm、壁厚为6mm 的热轧无缝钢管；导管间的环向距离为40cm；导管倾角应结合实际情况确定和调整，一般为1～2°；注浆材料采用M20 水泥浆；导管设置范围为拱部150°以内；导管长40m。

管棚施工开始前先进行套拱施工，沿开挖轮廓线于拱部按照50cm 的间隔距离架设工字钢，并在纵向使用钢筋按照100cm 的间隔距离相连。拱架应一直连接到隧道底部，然后先垫好槽钢，再设置定位钢筋，以保证拱架稳定性。在套拱中设置孔口管，其安装位置和倾角必须准确无误，否则会对后续管棚施工造成不利影响。借助全站仪采用坐标法准确放出平面位置，并用水准尺与坡度板确定倾角，而外插角采用前后差距法确定。孔口管需采用焊接的方法与工字钢相连，以免在浇筑施工中发生位移。孔口管装好后，支设套拱模板，并用拉筋与蝴蝶卡进行加固，模板侧面利用钢管和工字钢可靠支撑，使模板保持稳定；在内模表面均匀涂抹脱模剂后，开始浇筑混凝土，并用振捣棒进行振捣。

套拱施工完成后，方可开始大管棚施工，其施工要点包括：

（1）采用洞渣填筑导向墙底部，形成钻机平台，钻孔按照从低孔位到高孔位的顺序进行，待低孔位的钻孔施钻结束后加高钻机平台，对高孔位钻孔进行施工。

（2）钻进开始时先用低速和低压，在成孔长度达到10m之后结合地质情况增加钻速与风压。钻进时要经常检测孔位，并结合钻机反馈确定成孔质量，及时发现和处理所有突发事故。

（3）钻进时应做好原始记录，对孔口处采集的岩屑进行地质判断及描述，为之后的进一步开挖施工提供参考。

（4）利用岩心钻杆进行扫孔，将孔内浮渣清理干净，保证钻孔的深度与直径达到要求，避免堵孔。

（5）借助装载机与专门的管棚机进行棚管顶进施工，先对孔径比棚管直径大的钻孔进行钻进，再利用装载机与人工进行钢管顶进。通过对焊连接相邻钢管两端，确保接长钢管性能与受力要求相符。

（6）管棚钢筋笼必须按照设计尺寸要求进行加工，其主筋采用长度为40m、直径为16mm 的钢筋，箍筋采用长度为0.25m、直径为6.5mm 的钢筋，主筋和箍筋之间通过焊接相连。

（7）在管棚注浆时应先对单号孔进行注浆，初压时采用0.5～1.0MPa 的注浆压力，完成注浆时的压力需达到2.0MPa，在维持压力15min后方可完成注浆，使浆液通过扩散进入双号孔外壁；之后对双号孔进行注浆，此时仅需将钢管注满。在注浆完成后，应立即对管内的浆液进行处理，同时用砂浆填充，以保证管棚整体强度与刚度。

3.3 反压挡墙施工

因隧道洞口存在大量松散堆积体，同时堆积体底部已经严重架空，存在很多裂缝，导致施工中可能发生滑移或塌落。对此，需在洞口左侧坡脚增设一个长度为40m 的挡墙，其基础与墙身均通过浇筑C20混凝土形成。挡墙施工开始前应先做好各项准备工作，将墙后地表存在的虚方清理干净，并对横断面予以重新放样。挡墙基坑挖深按1m 控制，挡墙基础不同部位的埋深、尺寸与形状都应和设计要求完全相符。开挖采用跳槽的方法进行，单次开挖长度为10m，开挖完成后尽快浇筑，以免山体失稳。墙身模板以钢模为主，支模时通过架设支架使模板保持稳定，浇筑高度按每次1.5m 控制。在混凝土浇筑过程中，需安排专人对模板及其支撑结构实际情况进行观察。混凝土浇筑时的自由下落高度不能超过2m，否则应使用溜槽或串筒为浇筑提供辅助，避免混凝土堆高达到1m以上。

3.4 施工注意事项

（1）施工中必须根据相关要求进行拱架制作，然后按照规范要求进行安装，对拱架的安装间距与垂直度予以严格控制。

（2）切实做好围岩实时量测，同时以实测结果为依据，进行分析与反馈，为施工提供参考。

（3）隧道衬砌台车要在仰拱施工之前拼装到位。

（4）开挖施工采用三台阶法进行，所有台阶长度都应控制在5m以内。

（5）及时进行仰拱施工与衬砌施工，期间对仰拱及衬砌长度予以严格控制，尽可能早地实现封闭成环。

（6）在采用机械进行开挖施工的过程中，应辅以必要的人工，以减小对围岩造成的影响与扰动。

4 结语

该公路隧道的浅埋偏压松散堆积体段施工已经顺利完成，通过对以上技术的应用，使崩积体施工扰动大幅减少，有效避免了施工引起的滑落，实现了对地形地貌的有效保护。