摘要：随着经济的发展，路桥工程建设越来越多，其中，隧道工程也至关重要，本文以某隧道工程为例，介绍了在特殊复杂地质条件下,如何进行地表注浆、大管棚施工、超前小导管配合系统支护,准确把握岩土应力变化的情况下适时控制,合理释放。成功地实现了该隧道进口偏压、浅埋段的开挖和支护,并在工艺上加以细化,总结出了该类围岩的施工方法，施工工艺，供相似施工行业借鉴和参考。
关键词：浅埋；偏压；软弱围岩；地表注浆；大管棚；联合支护
工程概况及设计意图
该隧道按左、右线分离式设计。其中左线进口桩号K55+185，出口桩号K56+035，隧道长850m，其中Ⅲ级围岩580m,Ⅳ级围岩190m,Ⅴ级围岩88m,明洞22m；隧道洞口仰坡岩体的稳定性差，开挖施工时极易形成工程滑坡或较大坍塌。
进口段山体较单薄, 岩石较破碎，岩质极软弱,高差起伏大，近100埋深不足30米，并且严重偏压，最小埋深仅有0.7米，据野外钻孔和探坑详细勘察后对20米浅埋偏压段暗洞地表施工采用竖直锚管，注浆预加固。暗洞进洞开挖时先施工Φ108无缝钢管，配合以超前小导管注浆。洞内以间距60㎝的工字钢架全环封闭，钢架接头处施工锁脚小导管控制围岩变形。
一、浅埋、偏压段综合施工方案
1、传统的处理方案
对于偏压传统的处理方法一般采用在地势低的一侧修筑挡墙后回填土石反压，并对反压土进行注浆处理。对于浅埋一般采用大管棚进洞加强支护。
统统方法施工的优缺点：A.受地形影响较大，本工程中地势较低一侧为一水库，修筑挡土墙难度较大，基础稳定性较差。B.工期长,一般修筑挡墙、回填土石及注浆要60天以上.C回填土石难度大,隧道工程施工原则是尽量减少对山体的扰动.回填土石时要开辟施工便道,对山体影响较大.D回填土压实度难以控制.对于偏压、浅埋段回填土石大型压实机械无法施工,只能运用小型夯实机械施工,施工时费时费力,压实度又难以保障.
2、实施行处理方案
针对传统施工方法的缺点,我们在开挖前认真审阅设计文件，并邀请设计单位及地质专家对本段地质进行讲解和分析，基本理解了该种地质的特性，确定了基本的施工方法，于是采取立足实际，根据设计意图对地表先进行了预加固(见图1)代替修筑挡墙反压回填处理偏压。
2.1具体处理方案
对于偏压处理我们提出采用φ50MM的注浆小导管对地表注浆,注浆范围洞身外5M,注浆深度洞身范围渗入洞内1M,洞身范围以外到洞底以下2M.注浆小导管外漏50CM,采用双层通长Φ14钢筋连接在一起.最后喷C20砼30CM使整个加固范围形成一个坚固的整体来受力.对于浅埋采用大管棚增强超前支护处理.大管棚采用φ108MM钢管,为了增强大管棚的刚度,在钢管内增加4根Φ25钢筋组成钢筋笼,最后大管棚注浆使钢筋笼和φ108MM钢管共同承担超前支护的作用.
2.2具体方案的处理机理
对用偏压采用注浆小导管处理的机理时,一般洞口处围岩较差,自身的稳定性较差,采用注浆处理后,自身抗偏压能力大大增强,相当于修筑一道挡墙支挡,采用钢筋网及喷射30CM砼是把整个偏压面形成一个整体.共同受力.对于浅埋大管棚增加钢筋笼是增强超前支护的刚度.
2.3具体方案的优点
A.经济效益明显,材料使用少,节省了挡墙和回填的工程量,注浆小导管总长度大大减少.B受地形地势影响小,不用开辟大的施工便道,只要修筑人工行走的便道即可.C 工期短,现场施工只用了20天就施工完成.大大节省了工期.D对环境破坏小E.充分利用隧道新奥法的施工原理,充分利用围岩自身的承载能力.
2.4具体施工方法
2.4.1配制浆液：
注浆浆液采用水泥单液注浆。水泥浆采用普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，注浆时加入3%的缓凝剂。
注浆参数的选择：
单孔注浆量：0.8H(m3)；
注浆速度：30～50L／min；
凝结时间：30²～5′；
注浆初压：0.5～1 MPa；
注浆终压：2～2.5Mpa,在补注时调整到3.0～3.5 MPa；
W／C： 1：1；
1.3钻孔
1）首先为了保证钻孔的成孔率，减少塌孔，先进行地表土体和腐殖土的清理，并初喷一层砼。
2）然后对该区域的钻孔位置进行测量标注，并一一测出地面高程,以便注浆导管提前加工；
3）安设钻机，在设计位置进行钻孔，钻孔过程中，如个别坍孔较严重，不能成孔，该处可以先不钻孔和安管，待其它位置孔位安装并注浆完毕后，在浆液凝固后，再补钻剩余的孔。
4）钻孔结束后，及时清孔，塞紧孔口，防止杂物堵孔,致使钢管无法正常安装。
5）加工和安装竖直锚管：根据地表实测高度加工长度不等的Φ50*3.5mm无缝钢管，并在无缝钢管上打压浆孔。钢管加工长度根据实测洞顶覆盖层厚度确定,下端至隧道开挖轮廓线外2米，地表出露钢管50cm。现场拼接时要防止断管并保持安装顺直。
6）施工止浆盘：将下好的钢筋网片进行现场拼接，并与钢管焊接在一起，保证钢筋网的整体性。然后进行喷射砼50㎝,封闭山体表层，并基本保持与原始地形一致。
7）建立注浆站：在施工区域附近建立三区一带，分别为材料供应区，浆液拌合区，系统压浆区，运输供应带。.
8）确定注浆量：对有代表性的孔位进行注水试验，分析岩土的孔隙率和渗透系数，来调整注浆参数，确定注浆量的大小、速度和注浆压力。
9）注浆：注浆时，遵从从低处向高处注浆，从外向内注浆的原则，尽量减少相邻注浆管串浆现象发生，并设专人盯注压力表的变化，防止堵管和注浆管的脱管。在注内排孔时，适当提高注浆压力。在达到预计注浆量后，即可换管另注。在未达到设计注浆量时而压力达到预定值时，进行原因分析，确定已饱和时，才能换管另注。有时发生窜管，浆液从其它管中冒出时，马上停止注浆，尽早补注出浆管，否则要补充钻孔。
10）效果检测：第一轮注浆结束后，会同业主、监理及设计方进行现场取芯抽检。
11）高压补注：在检测到遗漏区域后，要及时进行第二轮高压补注，并在补注完毕后，进行第二次检测，可采取灌注高压水法。经测定检查孔的吸水量（漏水量）均小于0.5L/min•m。全部符合设计要求。
历经20个多天的紧张时工全部完成了注浆任务，在地表进行了20米的地表注浆后，注浆地段经过钻孔检验和再次注水检验，达到了预计注浆量，并使岩土的松散结构得到了一定程度的改善,效果良好，而且在随后的隧道开挖中，出水量较少，并明显看到在松散的岩体中，有浆液凝胶。从而保证了隧道施工的安全和质量，达到了预期效果。
2.4.2、进洞大管棚施工
进洞施工采用长管棚注浆加固，结合小导管注浆、钢拱架支撑、锚网喷等措施形成一个整体，保证施工过程安全及隧道运营安全。
大管棚施工工艺为：
3 .隧道内联合支护措施
在进行了管棚施工后，随后进行了超前小导管配合超前支护。隧道开挖采取双侧壁导坑开挖。做到随开挖、随支护、随量测，随总结，随改进。其具体施工见图4。
4、洞内外监控量测
隧道开挖将会引起地表下沉。尤其是浅埋、偏压部位，拱顶的垂直位移，水平收敛、地表下沉数据的收集至关重要，他充分反映了隧道的稳定性。
首先我们进行了对地表下沉、位移数据的收集：在隧道顶部设点布控每天进行量测。布点方法为垂直隧道轴线每3米布置一排测控桩，间距1.8米，每侧4根，对称布置。按时量测，即时汇总。
隧道内在洞顶沿纵向每3米设置1点进行拱顶下沉量测，在相应里程拱顶下3米处设两点进行水平收敛量测：如下图
1）从量测数据来看，一般在开挖并施作初期支护后10～15天，变形开始变缓，20～30天后，变形基本稳定，因此，确定初期支护30天后，施作二次衬砌是适宜的。
2）在如此小的埋深条件下，虽然洞内拱顶产生了较大的下沉，但与传统施工方法对比下沉量还是小50%.对地表影响较小，可见地表注浆和管棚施工起到了较为理想的预支护效果。
3）洞口段因围岩较差，必须及早封闭仰拱。但施工仰拱砼前，因要进行第三台阶的开挖，架立拱架，喷射砼支护，封闭环向拱架，安装仰拱钢筋，时间较长，有必要先对受力较大的A段和B段拱架接头处加设临时横向支撑（实际效果显著）。
三、经验与体会
通过该隧道前埋偏压段的施工使我们增加了浅埋偏压隧道的施工经验；
1.首先必须充分了解隧道的地质结构及围岩状况，进行精心分析，才能确定最佳施工方案。
2.由于新奥法的精髓主要是基于处于一定埋深下圆形开挖断面条件下的隧道施工，故对浅埋偏压隧道的施工中一定要谨慎合理使用。
3.软弱围岩的施工超前支护的必要性。
4.软弱岩层自身稳定性在隧道施工中发挥着重要作用，故在释放应力时一定要准确把握，适时控制，合理释放，并在施工中坚决贯彻到底。
5.提高监控量测手段上的精度和数据分析的科学性，在必要时要会同建设部门，监理单位、设计单位及有关科研部门共同商议，对复杂地质隧道共把脉，同开方。
论文作者:陈进曹,杨飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/25
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