摘要：隧道掘进施工中，往往会遇到浅埋偏压问题，尤其在隧道进出口两端,受总体布线控制,难以避开浅埋偏压及软弱围岩地段。该类围岩力学性质较为复杂，地应力的分布不均衡，易造成隧道洞口施工稳定性难以掌控，安全难以保证。
本文针对为大（埔）丰（顺）（五）华高速公路丰顺至五华段TJ2标鸿图嶂隧道大埔端左线进口端浅埋偏压段,采用三台阶七步预留核心土法安全技术措施进行分析，仅作参考。
关键词：浅埋偏压；安全技术；三台阶法
浅埋偏压隧道多出现于山区，其主要特征表现为隧道进出口两端地表覆土软弱，以强风化围岩居多。为保障隧道进出口施工安全，应综合现场条件，选择最为适宜的掘进安全技术手段。在大多数隧道施工方法中，CRD或CD法应用较多,但本文讨论的是在保障质量、进度的前提下,采用三台阶七步开挖法处理洞口的安全技术问题。
1、工程概况
鸿图嶂隧道位于丰顺县汤西镇及五华县郭田镇，从莲花山山脉八乡山位置通过。隧道穿过中低山地貌区，地面标高245～1060m，相对高差约715m，山体植被发育。丰顺端洞口段位于低山山体南侧，山体陡峭，分布多条沟谷，其中K90+000～K91+000段为山体抬升段，地形为陡崖；K91+000～K93+500为山顶段，地形起伏不大，水系发育，分布八乡山水库及汤西水库。设计隧道底标高239～344m，隧道最大埋深约739m。
鸿图嶂隧道左线洞口边坡陡，岩土土质松软，易滑塌，存在明显偏压。为了隧道安全穿过偏压浅埋堆积体，施工中采用套拱+护拱半明半暗施工方案。隧道左线洞口进口里程为ZK89+380，明暗分界设在ZK89+388，导向墙及套拱长度8m。
2、浅埋偏压的安全危害
(1)该隧道洞口地质条件较差，节理发育，且夹有部分软弱结构断面或滑动面，很大程度上会影响到洞口开挖断面的自稳能力，开挖后易引起洞口围岩结构发生形变，造成软弱岩体的滑动，引发安全事故，相对比较危险。
（2）发生变形后，即使采取正确的技术处理措施予以整治，但已引起围岩扰动，影响围岩本身结构的稳定性，也给隧道以后的运营造成安全隐患。
3、三台阶七步开挖法的安全技术原理及施工方法
（1）安全技术原理、特点
三台阶七步开挖法主要应用于软弱围岩且浅埋段，在要求分部掘进前提下应用，规避了双侧壁导坑法、中隔壁法（CD）及交叉中隔壁法（CRD）等需要拆除临时支护及受力转换造成洞口坍塌或人员伤害等不安全的因素，并能及时调整闭合时间，方便机械化施工，减少人工操作，利于施工工序转换。
采用三台阶七步开挖法施工，要尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，保证分部开挖之间可以紧密联系，尽早形成稳定的支护，最终安全、顺利实现断面掘进。
（2）施工方法：
三台阶预留核心土法施工工艺
第1步 上部预留核心土环形开挖法:上台阶采用挖掘机开挖，炮机辅助，如遇到局部大孤石，采用浅孔小药量控制爆破。拱部超前支护后，进行环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3，距离拱顶1.8m～2m。开挖循环进尺1.2m，开挖后立即初喷4cm混凝土，并及时架设钢架（钢拱架采用I20a工宇钢，现场加工成品）、钢筋网及Φ22纵向连接筋，在钢架拱脚以上30cm高度处 ，紧贴钢架两侧拱脚处前后各设2根锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。
第2、3步 左、右侧中台阶开挖:开挖进尺1.2m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷4cm混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，在钢架墙脚以上30cm高度处，贴钢架两侧拱脚处前后各设2根锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。
第4、5步 左、右下侧台阶开挖: 开挖进尺1.2m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷4cm混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，贴钢架两侧拱脚处前后各设2根锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。
第6步 上、中下台阶预留核心土开挖：各台阶分别开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。
第7步 隧底开挖：每循环开挖长度宜为1～2m，开挖后及时施做仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施做仰拱，仰拱分段长度为1～2m。
4、施工安全注意事项
（1）开工前对洞口的地质条件做了充分调查，并编制专项施工方案上报监理、业主审批后才实施。
（2）开工前做好对工班人员的安全培训及三级安全技术交底工作。
（3）为确保施工过程及进洞安全，必须要先对边坡进行安全技术处理，先要按设计要求进行坡顶截水沟施工。截水沟在开挖完成后应该立即用浆砌片石封闭，使其排水通畅，把坡面的地表水引到路基外，避免因截水沟的积水渗入到洞口的土体中，影响土体的稳定。
（4）在洞顶截水沟完成后，根据仰坡开挖总高度及挖掘机有效工作高度确定开挖台阶数量，按台阶高度2m～3m开挖，利用机械自上而下分层开挖，及时分层、分块施作边、仰坡面的临时喷锚防护或永久防护，使坡面尽早封闭。
（5）进洞辅助安全施工措施为洞口的长管棚防护。隧道左线、右线均采用洞口长管棚，左线长度24m，右线长度15m共37孔，间距40cm。管棚注浆以水泥单液为主浆，若开挖后地下水丰富（大于3m3/s），应改用水泥—水玻璃双液浆。
（6）初期支护：初期支护是利用锚杆、钢拱架、钢筋网片和喷射混凝土等组合方式来实现的。鸿图嶂隧道左右线洞口段按V级围岩支护设计，由钢拱架、锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，V级围岩自稳能力差，因此，钢拱架采用支护能力较强的工字钢（I20a工宇钢，现场加工成品）。
钢拱架拱脚应采用混凝土垫块垫实以防止钢拱架下沉。拱架与锚杆、钢筋网应焊为一体，以增加刚度。钢拱架之间用Φ22钢筋焊接固定。
喷射混凝土采用C25早强混凝土，为了保证洞室施工环境，保护施工人员的身心健康，喷射混凝土采用湿喷施工工艺。
（7）在偏压较为严重且为浅埋段的隧道掘进施工当中很容易造成围岩结构的扰动，为安全、质量埋下隐患。应坚持“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，最大程度降低围岩结构扰动引起的偏压情况对隧道安全的影响。
（8）做好监控量测工。监控量测是保证道施工安全和施工质量的重要技术措施，它可以检测围岩结构的变形状况和位移情况，能够通过后期分析来掌握围岩结构变形的发展趋势，并确定最终的围岩结构变形量和村砌施工的最佳时机。
5、结束语
洞口的安全是整个隧道施工安全的保证，三台阶预留核心土法在浅理偏压隧道洞口施工前，需要全面分析偏压产生的原因和影响程度等，同时对各种影响因素进行综合考虑，确保制定的施工方案的可行性和安全性，在施工过程中，及时分析围岩变形量测数据，进而对支护参数进行适当调整，各种施工用材料、设备等准备齐全，快速、及时地进行初期支护。
通过采取上述开挖方法，不但保证了鸿图嶂隧道左右线洞口段的安全，在进度上也比采用CD法有所加快，为下一步的洞身施工打下了安全基础。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准：JTG F90—2015 公路工程施工安全技术规范
[2]李小青主编:隧道工程技术
论文作者:叶超明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
标签：隧道论文; 围岩论文; 偏压论文; 洞口论文; 钢架论文; 台阶论文; 混凝土论文; 《防护工程》2018年第1期论文;