摘要：随着我国高速公路建设规模不断扩大，隧道设计与施工技术水平的不断提高，如何确保施工安全及降低施工成本，是隧道设计及施工的重点研究对象。因施工便捷、效果良好、利于缩短施工工期、成本低等优点，边仰坡挂网喷锚防护+微型钢管抗滑桩+地表注浆加固+超前支护φ108管棚在地震破碎带浅埋偏压隧道进洞施工中得到广泛应用。本文结合工程实例，分析和介绍了地震破碎带浅埋偏压隧道进洞施工技术的应用及其效果。
1 引言
本文结合工程实例，介绍了地震破碎带浅埋偏压隧道进洞施工技术的实施方案。针对本工程工期紧、地质条件差、如何有效控制施工安全风险等难点进行分析、研究，提出解决方法，可为以后类似工程项目提供参考。
2 工程概况
武九高速文县隧道位于甘肃省文县县城南山，隧道穿行于白水江右岸山体。隧道为单洞隧道，里程桩号为LK3+108~LK5+932,长2824m；最大埋深362m。
文县隧道出口地层岩性为第四系洪坡积角砾土，结构稍密，地下水为孔隙水，干燥~潮湿， LK5+930~LK5+980左侧斜坡发育小型滑塌（HPL1）,滑动方向N55°E,与路线大角度相交，纵向长度约45m，横向宽约26m，厚度2~5m，下错5m，围岩级别为Ⅴ级，岩体较破碎。
本工程区域处在会宁~武都南北地震带上，并受临近松潘~平武地震带的强烈影响，属地震多发区。据史料记载以来，地震有20余次，其中大于5级的地震有9次，在2008年5月12日的汶川地震中，文县遭受重创，直接导致157人死亡，大量房屋倒塌，交通、通讯、电力、水利等基础设施损毁严重，并引发大量滑坡、崩塌。
3 方案选择
因本隧道工程出口段围岩级别为Ⅴ级，岩体较破碎，埋深浅，且偏压，隧道进洞前如果不做好加固措施，进洞后隧道极易发生变形，进而坍塌。拟采用边仰坡挂网喷锚防护+微型钢管抗滑桩+地表注浆加固+超前支护φ108管棚进行洞外加固施工，其特点如下：
3.1施工均在洞外地表施工，比较便捷。
3.2可有效减少隧道进洞后变形量，保证隧道施工安全。
3.3加固措施可同时进行施工，有效的缩短施工工期，降低施工成本。
4方案实施
4.1边仰坡挂网喷锚防护施工
隧道洞口边仰坡开挖前应在开挖边界5m范围外布设截水沟，拦截洞口区域地表水，沟内排水畅通，做到不渗不漏，防止地表水渗入开挖面，影响洞口边、仰坡的稳定性，确保安全施工。洞门边坡开挖前清理洞门上方松散浮土，按照设计开挖线从上到下逐步开挖、防护，边坡按8m一级控制，严禁边坡一次大挖大刷，洞口边坡开挖与路基边坡一致，平滑衔接，合理过渡，确保边坡稳定、美观大方。边、仰坡采用挂网喷锚防护；钢筋网采用φ6钢筋网，网格20*20cm；喷射C20混凝土，均厚8cm；洞顶面、边、仰坡回填后种草绿化。
边仰坡挂网喷锚防护施工工艺流程：边坡清刷——岩面清理——局部找平——支架搭设——钻孔——插入锚杆——注浆——钢筋网绑扎——砼喷射——砼养护。
4.2微型钢管抗滑桩施工
微型钢管抗滑桩设置在临时边坡第一级台阶上及隧道纵向线右一侧（埋深浅的一侧）。
微型钢管抗滑桩按照1.2m（横）×1.5m（纵）矩形布置，钢管采用外径127mm，壁厚10mm无缝钢管，钢管纵向连接需采用丝扣连接，滑移面上下2m范围严禁焊接或连接，需采用整体钢管，钢管内Φ32钢筋每隔100cm采用Φ14定位筋焊接在一起，Φ32钢筋露头弯钩长度30cm，与框架梁内钢筋焊接成整体；钢管桩露头0.25m，与框架梁钢筋焊接并浇筑在一起，孔底30cm为水泥浆垫层。
微型钢管抗滑桩立面布置图
微型钢管抗滑桩截面图
为了提高钢管桩的抗弯能力，在钢管内增设钢筋笼。
该钢筋笼采用3根主筋为Φ32螺纹钢，采用Φ14螺纹钢作为定位钢筋，竖向间距1m，Φ32钢筋露头弯钩长度30cm。定位钢筋与主筋之间焊接。
微型钢管抗滑桩施工工艺：
平整场地——注浆钢管制作焊接——测量放线——孔距定位——钻孔机就位钻孔——清洗钻孔——注浆机安装——安装下放钢管——安装钢筋笼及注浆管——拌制水泥浆——注浆——二次加压注浆——三次加压注浆至上口翻浆。
(1)平整场地，开挖泥浆池。安装螺旋钻机进行成孔作业，待施工完成后泥浆外运至施工区域外。
(2)注浆管制作焊接，根据施工图纸下料15m长，超过6m的进行加强焊接。
(3)孔距定位，根据设计的孔洞直径、间距、排距使用木桩打入地下进行定位。
(4)就位钻孔，将钻孔机安放在指定位置，安放水平，防止倾斜 ；水管与钻杆接在一起，启动钻机与水管，慢慢钻进，每进尺2m，接一次钻杆，直至设计深度。
(5)钻孔前按设计图纸要求将钢管加工制作成15米长，钢管采用外径127mm，壁厚10mm无缝钢管，钢管纵向连接需采用丝扣连接，滑移面上下2m范围内严禁焊接或连接，需采用整体钢管，并应检查钢管垂直度，端部采用6mm钢板封闭，并在下部6m钻出浆口，直径10mm，间距300mm，出浆口呈梅花型交错布置，采用胶带封口，得到一定压力后自动开封。
(6)微型钢管抗滑桩埋设应结合实际地形，采用吊装埋设。钻孔完成后应先在桩底浇30cm厚M20水泥砂浆垫层，后进行吊装钢管桩；且钢管桩施工前应测定孔中地下水位，如孔中水深超过0.5m，应抽水后方可灌注水泥砂浆，严格控制水泥砂浆的和易性。
(7)在下入好钢管后，进行钢筋笼及注浆管的安放，并及时进行注浆。水泥浆水灰比1:1。注浆管需装设压力表，注浆压力为0.5MPa，注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压数分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止。多次加压注浆，保证充盈系数，需要多次间隙注浆，直至钢管外侧翻浆为止。
(8)微型钢管抗滑桩施工完成后进行框格梁施工，框架梁内钢筋与Φ32露头弯钩焊接成整体；钢管桩露头0.25m，与框架梁钢筋焊接并浇筑在一起。
框格梁横截面构造图
框格梁横截面构造图
4.3地表注浆加固施工
结合文县隧道出口地形，按照设计图纸要求，需要对出口地表浅埋段LK5+902~LK5+926进行注浆加固，注浆孔孔径采用Φ110mm，注浆孔间距按250cm×250cm梅花型布设，沿隧道纵向共设19排钻孔，每排横断面方向布设9个或 10个钻孔，共计141个钻孔。每排钻孔的孔底标高必须达到设计开挖轮廓线以下3m，注浆管的注浆长度按7m~10m计算，及每孔注浆范围为开挖轮廓线以上4m，以下3~6m，浆液扩散半径按2m计。
注浆前在明暗相接处设置止浆墙以防止浆液在压力左右下外溢。地表注浆采用水泥浆液（添加水泥重量5%的水玻璃），注浆参数如下：
水泥浆水灰比：1:1。
注浆压力：初压0.5~1.0MPa；终压一般为1.5~4MPa。
施工工艺：
(1)放样，采用全站仪放样，按照设计图纸布孔的要求，测量出准确的注浆孔位置。
(2)钻孔，采用地质钻机钻孔，钻机按现场放样点准确就位，按设计图纸要求钻孔至设计深度15.3m。
(3)埋管，将φ80注浆塑料管插入已成孔内，孔深较大时，塑料管接长后再插入孔内。
(4)注浆，采用高压注浆泵压注单液浆。浆液配置要求：①水泥浆的配制。浆液配置时按浆液配合比称量加料，并加入水泥重量5%的水玻璃，力求数量准确，加料顺序为先加水，在搅拌机搅拌的情况下加入水泥和水玻璃。注意浆液搅拌均匀，倒入存浆筒内，必须经过筛网过滤，严禁包装纸及块状水泥进入；单孔注浆完毕后关闭返浆阀。注水冲洗注浆胶管和注浆泵，以防胶管阻塞和注浆活塞缸内胶体凝固，同时移位至另一注浆孔。
注浆加固立面图
4.4超前支护φ108管棚
文县隧道出口采用超前支护φ108管棚一次施作到位，管棚为热轧无缝钢管，外径108mm，壁厚6mm；管棚环向间距为35cm，外插角为1-3°在拱顶120度范围内布置；管棚采用管棚钻机施作，干法钻孔，跳孔施工，先施工单号孔，后施工双号孔；钻进和清孔均采用压力风进行；钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm；为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节采用6m长钢管，钢管上预留注浆孔，孔径φ10mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，距孔口段3.0m不钻孔作为止浆段；套拱拱厚60cm，宽度2.0m，架立3榀I20a型工字钢架作为钢拱架，间距0.75m，在钢拱架上按管棚规定方位焊联固定孔口管，孔口管为φ140热轧钢管，长度2.0米，最后浇筑C30砼套拱。
(1)套拱加固：先采用φ22钢筋沿拱架施作定位筋，确定套拱底模位置，定位筋的固定必须满足断面尺寸要求；采用4cm厚木板对套拱底模加固，木板采用φ42小导管支撑，底模与拱架采用拉杆焊接加固牢固；待套拱底模模板加固完成后加固顶模模板，最后浇筑C30砼套拱。
注浆管构造大样图
注浆加固纵断面图
为了提高管棚的抗弯能力，在管棚内增设钢筋笼（见管棚导管横断面图）。该钢筋笼采用3根主筋为22mm的螺纹钢，固定环采用直径为20mm×2mm钢环长度5cm。固定环与主筋之间满焊，在焊接时焊缝的高度不小于4mm,焊缝的宽度不得小于6mm。固定环与固定环的间距为2m。
(2)φ108管棚及φ89管棚注浆：钻孔完成后撤出钻杆，留下导管，联上注浆接头，即可进行地层注浆，注浆材料采用纯水泥浆（w/c-1.0）,注浆压力初压0.5～1MPa，终压2.0MPa；注浆前进行现场注浆试验，确定注浆参数。注浆水泥的强度等级为42.5。
(3)施工时，浆液水灰比可根据现场注浆效果进行调整。
管棚导管构造图
5结论
本工程文县隧道出口根据现场场地条件，利用边仰坡挂网喷锚防护+微型钢管抗滑桩+地表注浆加固+超前支护φ108管棚的施工方案，圆满完成了隧道进洞前加固防护施工任务，隧道洞内施工变形量得到有效的控制。此方案施工便捷，可有效减少隧道进洞后变形量，保证隧道施工安全，同时有效的缩短施工工期，降低施工成本。对地震破碎带浅埋偏压隧道进洞施工具有较强的实际应用和推广价值。
参考文献
[1]《公路工程技术标准》（JTG B01--2014）
[2]《公路隧道施工技术规范》（JTG F60--2009）
[3]《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086--2015）
作者简介
孙怀宝，男，1986年1月，职称：工程师，工作单位：中铁一局集团第四工程有限公司。
论文作者:孙怀宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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