【摘 要】本文以青海省张掖至河南公路牙什尕至同仁段隆务峡4 号隧道左线隆务峡端为例分析研究小净距公路隧道洞口浅埋偏压段施工技术。
【关键词】偏压浅埋；坡积碎石土；洞口段；技术研究
随着我国公路网的不断完善，山区公路隧道的建设会有很多的洞口面临着偏压、浅埋、小净距以及不良地质地形情况，浅埋偏压隧道洞口施工工序繁多，因此，研究公路隧道洞口浅埋偏压段的施工技术，所得施工方法及结论可为具有类似情况的隧道设计及施工提供技术参考。
1．工程概况隆务峡4 号隧道是青海省张掖至河南公路牙什尕至同仁段高速公路的控制性工程之一，隧道单洞全长4123m,隧址区位于构造剥蚀中山地貌区，祁吕贺兰山字形构造体系弧形褶带西翼外侧，线路处于尖扎——同仁拗陷带，褶皱断裂较为发育。隧址区一般高程2125～2510m，地形起伏大，相对高差约为385m。隧址区围岩主要为第四系全新统坡积层、三叠系下统板岩，主要为强风化板岩、中风化板岩、砂岩、及含砂砾岩等，局部夹杂滚石，余下由粉土、粉细砂、及角砾等填充；下伏三叠系板岩层理较薄，而岩层产状较陡，浅部节理裂隙发育，抗风化能力较差，自稳定性较差。沿线地表水不发育，主要为季节性的丘间沟溪流水，受大气降水影响。
隧道洞口段围岩主要由坡积碎石层组成，且覆土较薄，最薄处只有50cm。
2．施工特点隆务峡4 号隧道左线隆务峡端洞口地质情况复杂，属于典型的浅埋偏压式洞口。洞口段覆盖层较薄，施工中极易发生塌方冒顶现象，因此进洞前，做好超前预支护及洞口段边仰坡防护及偏压处理是洞口施工的关键，也是安全进洞的保障。
3．关键施工技术为保证隆务峡4 号隧道左线牙什尕端施工安全，顺利进洞，洞口偏压浅埋段采取如下措施处理：一、坡面防护，锚杆框架梁及锚喷防护，永临结合，稳定边坡；二、超前大管棚预注浆技术，跟管法钻空施工；三、浅埋偏压段地表反压回填处理，注浆、回填水稳碎石土。
3.1 边仰坡成洞面临时、永久防护牙什尕端洞口地质条件复杂，有两道泥石流冲沟，在洞口开挖时，边仰坡开挖修整一次成型，边开挖边防护，牙什尕端左线二级及以上边坡采用锚杆框架植草防护，横、竖梁间距2m，锚杆长度9 米，回填面以下临时开挖边坡面采用锚喷防护，防止因雨水长期冲刷形成泥石流，造成边仰坡坍塌、失稳。
3.2 超前大管棚预注浆技术3.2.1 施工方法3.2.1.1 明洞段偏压耳墙施工隆务峡4 号隧道进口左线地形起伏较大，地表覆盖坡积碎石土。根据现场实际情况，为保证洞口明洞段回填抵消偏压力，特在洞口山体外侧施做偏压耳墙，靠近偏压耳墙侧回填C15 素混凝土，靠近山体侧夯填土石，在偏压耳墙外侧回填M10 浆砌片石，防止由于偏压力过大造成洞口段挤压变形失稳。
3.2.1.2 洞口套拱导向墙浇注砼套拱做管棚导向墙，本套拱在明洞衬砌轮廓线以外，紧贴掌子面施作，套拱内埋设四榀I18 型工字钢，工字钢架与管棚导向钢管焊成整体，导向管采用Φ25 钢筋固定，并与孔口管、I18 工字钢进行焊接，焊缝长度不小于5d，没有孔口部分钢拱架采用U 型Φ22 纵向连接筋进行连接，连接钢筋环向间距为100cm。套拱采用C25 砼，套拱长2m，厚70cm。进口左线在施工套拱之前必须先做偏压耳墙，套拱落底在偏压耳墙基础上。
套拱内埋设的四榀I18 型工字钢，拱架在安装前必须试拼无误后使用，钢拱架安装允许偏差横向±5cm，高程为不低于设计高程，垂直度允许偏差为2°。
导向管设计为Φ127×4 无缝钢管，每节长200cm，考虑到为岩体为坡积碎石，不宜成孔，导向管调整为Φ159×6 无缝钢管，其余支护参数不变。按照管棚的打设角度固定在钢拱架上，并用 形定位筋固定牢靠，定位钢筋长75cm，两边焊接长度均不小于15cm。
浇注套拱前，严格按照中线、水平控制断面尺寸及净空大小，为确保套拱不侵入隧道明洞衬砌限界内，护拱内轮廓尺寸扩大5cm 并上台30cm 预留沉降量。
3.2.1.3 超前大管棚辅助进洞措施（坡积碎石土段、跟管法）由于洞口段围岩为坡积碎石土，钻孔时易塌孔，难以成孔，采用跟管钻孔法施工。
跟管钻孔法适用于松散粘土层、粉土层、淤泥层、沙层等难以成孔的地层。
导向管采用Φ159×6mm 无缝钢管，跟管采用Φ127×4 无缝钢管，管棚采用Φ108×4mm无缝钢管。采用跟管法施工时履带式管棚钻机钻头采用同心跟管钻头（顺时针旋转钻进时扩孔，逆时针旋转退管是钻头回缩），将跟管固定在钻机尾端，前端采用丝扣顺时针固定跟管，当逆时针退管时丝扣松开，钻头退出。当管棚顶管完成后，可以将跟管取出。
钻进时可以保证不塌孔，节省施工时间。
先钻孔施工奇数孔位管棚，待注浆完成后在施工偶数孔位管棚，以便检查奇数孔位注浆效果。钻孔时应严格控制钻杆轴向，脚手架应搭设牢靠，钻机应临时固定，钻孔过程中应采用测斜仪器量测钻进偏斜度，若偏斜超过设计要求应及时进行纠偏。钻眼完成后，采用高压风吹眼，清除眼孔内杂物。
钢花管加工完成后，一长一短按单双编号后运入现场，相邻钢花管严格按单双编号装入，确保相邻钢花管的接头不在隧道纵向同一横断面上。
钢花管分两节由管棚机顶进（打入第一节外露30cm，第二节丝扣对准后用管钳将丝扣拧紧，再由管棚机顶进，外露30cm,依次顶入后续管节）。
管棚机顶进钢花管时，尽量使其推力与钢花管在同一条直线上，当顶进有困难时，不要强行顶进，避免钢花管弯曲变形。
管棚注浆采用分段注浆，先注入1:1 的水泥浆， 注浆初压0.5 ～ 1.0Mpa ， 终压2.0Mpa，要求浆液扩散半径不小于0.5m，注浆完毕后清孔，压入M30 的水泥砂浆，增强管棚的刚度和强度。
3.3 浅埋偏压段地表反压回填处理技术在超前大管棚施工完毕后，立即组织人员施工隆务峡4 号隧道进口左线暗洞偏压段ZK44+315～ZK44+325 洞顶反压注浆回填。
3.3.1 地表注浆处治施工前，必须清表，清除表面腐殖土、草皮、杂物等。清表完成后，在顶部沿隧道走向用白灰撒出隧道中线及两侧边线，用浅孔钻钻孔，钻空前，应首先进行布孔，纵向间距、横向列距150cm，梅花形布置，钻孔时应埋入原地面以下不小于1.5 米。注浆管采用Φ76×4mm 钢花管，管壁每隔15cm 交错布眼，孔眼直径10mm，如下图所示。打好孔后，开始下管，管露出表面至少50cm，注浆前应对管口进行固定，用注浆泵进行连续注浆，注浆材料为水泥浆，水泥浆水会比1：1（重量比），注浆压力坡高侧不小于2MPa,坡低侧不小于1MPa。注浆时应先进行低山侧帷幕孔注浆，然后进行高山侧注浆，帷幕孔注浆应掺加水泥重量2%～3%的速凝剂，使孔内浆液尽快凝固，以形成帷幕防止浆液流失。
浆液的配比、注浆压力、扩散半径通过现场试验确定如下：配合比，水泥：水=965kg：965kg，稠度14s，注浆压力0.5MPa～2.0MPa，扩散半径为1.5 米。灌浆浆液浓度应由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换。
3.3.2 反压挡墙在山体较低的一侧沿隧道走向设置挡土墙，挡土墙地基必须设置在稳定的地基上，埋入深度不小于1.5 米，由于挡土墙较长，每5m 设置一道沉降缝。挡土墙采用C25 片石混凝土，基础坡脚位置采用M10 浆砌片石护脚。挡墙高度结合地形线形渐变。如图（4）：挡土墙施工完成后，强度达到设计的75%后，方可进行水泥稳定碎石土回填。水泥稳定碎石土采用厂拌法施工，拌合均匀后，沿山坡分台阶分层碾压回填夯实，分层厚度不大于40cm，碾压采用小型振动压路机，回填压实度不小于85%。填料采用稳定性良好的碎石土，水泥掺量为7%～9%，拱顶覆土厚度保证不小于3m。回填到顶层后要进行调坡并进行封面，保证设计坡度，确保山体上的水能顺坡而流，保证浅埋段回填处不积水。
4 结论本文对小净距公路隧道洞口浅埋偏压段施工技术的研究，阐述了关键工序边仰坡防护、超前大管棚预注浆技术、浅埋偏压段地表反压回填处理的施工工艺，现该隧道已经安全进洞，经过实践证明，该施工工艺切实可行，同时为类似洞口的施工提供一定的技术参考。
参考文献：[1]《公路工程隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTJF40/1-2008）[3]中交第二公路勘察设计研究院.《青海省隆务峡至同仁段公路工程两阶段施工图设计》.武汉.2012[4]徐正齐、李海波.小净距隧道进口浅埋偏压段施工技术[J].安徽建筑.2007
论文作者:曹格涛 刘 钊
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿
论文发表时间:2015/9/11
标签：偏压论文; 洞口论文; 隧道论文; 注浆论文; 钢花论文; 碎石论文; 钻孔论文; 《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿论文;