中交第二公路勘察设计研究院有限公司 湖北省 武汉市 430000
摘要：文章以柏树湾隧道洞口地表开裂处治设计方案为例，在对其工程概况进行介绍之后，针对其隧道进口边仰坡已经开挖支护完毕、隧道套拱及大管棚施工完成之后隧道掘进过程中出现的地表开裂状况，分析其原因并提出了有针对性的处理措施和施工注意事项，为同类工程提供借鉴。
关键词：隧道进口；洞顶地表开裂；处治设计
1隧道概况
柏树湾隧道设计为双向四车道分离式隧道，左洞长755m；右洞长745m。隧道最大埋深约120.84m，进、出口端均采用削竹式洞门。左右线洞口段均采用FS5a型衬砌类型，工法采用CD法施工，超前支护采用φ108×6mm大管棚，长30m。
2施工概况
柏树湾隧道进口边仰坡已经开挖支护完毕，隧道套拱及大管棚施工完成。右洞暂未进洞；左洞已经进洞17m，仰拱及填充暂未跟进。
此时，在隧道进口左洞边仰坡地表出现“3纵1横”裂缝；进口左洞套拱也有多处开裂。
监控量测单位对隧道洞内初支及洞顶边仰坡进行了跟踪量测，量测结果显示柏树湾隧道左线进口处于洞内沉降收敛、地表纵向、地表横向3个方向的急剧变形状态，施工方立即停止施工及撤出人员和机械。
3原因分析
3.1水的影响
柏树湾隧道施工所处地域6月份属于雨季，连续雨、暴雨频发。使岩体物理力学参数（C、φ）降低，破坏了边坡的受力极限平衡状态。
3.2地形偏压
隧道左侧地表纵向坡度局部最大达到90°，存在地形偏压及坡体不稳定因素，在隧道开挖扰动下左洞仰坡上方土体产生纵向开裂，形成滑面，向左侧滑移，受偏压荷载的影响，产生局部应力集中，容易产生变形破坏。变形主要集中在左侧拱腰及拱顶，应力集中于两侧拱腰，容易在隧道拱腰处形成开裂变形。
4工程重点及处治设计
4.1工程重点
隧道左洞地表目前出现“三纵一横”裂缝，结合本段监控量测资料显示，隧道左洞出现三向变形趋势。即地表纵向、横向及洞内沉降收敛变形。如何抑制三向快速变形发展是本次设计的重点。
4.2处治设计
4.2.1横向（隧道地表加固）：地表设置C20片石挡土墙及回填反压8%水泥碎石土，通过改变地形不对称形状及地表不稳定因素，改变隧道不对称围岩压力。
图1 处治设计平面（侧挡墙）
图2 处治设计横断面（侧挡墙）
C20片石挡土墙（侧挡墙）设计为重力式挡土墙，参数选取如下：
侧挡墙依据现场地形设置，分别对侧挡墙稳定性进行验算，得出在各组合最不利结果下：
滑移验算:Kc=2.507＞1.30；地基土层水平向:滑移验算:Kc2=1.322＞1.30；倾覆验算:K0=2.227＞1.30等参数。结合工程经济技术性均能满足规范及工程建设要求。
4.2.2隧道洞内：先迅速拉渣反压回填暗洞部分及隧道成洞面，安全高效的抑制隧道快速变形趋势（此时封闭隧道仰拱风险极高）。待洞门修建完毕后，结合监控量测综合判断围岩稳定性之后，分段实施初期支护封闭成环、施做仰拱及仰拱回填。
4.2.3纵向（隧道仰坡）：将原设计12m长削竹式洞门修改为5m明洞和端墙式洞门，提高边仰坡稳定性。
图3 处治设计剖面（洞门墙）
图4 处治设计立面（洞门墙）
C20片石挡土墙（洞门墙）设计为重力式挡土墙，参数选取同上：
对洞门墙稳定性进行验算，得出在各组合最不利结果下：滑移验算:Kc= 1.735＞1.30；地基土层水平向:滑移验算:Kc2=1.768＞1.30；倾覆验算:K0= 1.924＞1.30等参数。结合工程经济技术性均能满足规范及工程建设要求。
5设计总体施工工序
本次方案施工工序遵循“先地表后洞内”的原则下进行。先后顺序如下：（1）暂停隧道左洞进口洞内施工，迅速撤出人员及机械；（2）检查地表水系及出水点，采用临时性措施如改移水流流向、封闭地表裂缝、地表覆盖薄膜等措施，防止水对隧道边仰坡体的进一步影响；（3）对左洞洞内已开挖17m暗洞及成洞面进行回填反压洞渣处理（4）对左洞地表左侧实施地表回填及侧挡墙施工，设置永久性截水沟；（5）实施隧道进口左、右明洞回填及洞门墙浇筑；（6）分段落清除左洞洞内洞渣，初支封闭成环，施做仰拱及仰拱回填；（7）按规范及相关资料要求继续左洞掌子面掘进工作；（8）隧道右洞进洞建议可选择在步骤（2）完成后选择时间段施做；（9）以上步骤全程监控量测，可适当加密监控频率及监控量测密度，发现问题及时反馈，及时处理。
6隧道施工注意事项
洞内回填必须迅速、安全、高效，做到能密实尽量密实，能满尽量满，施工期间禁止人工作业。加强监控量测频率及布点密度，密切关注隧道地表变形情况及趋势。隧道地表夯填8%水泥稳定碎石土，建议采用人工分层夯实，每层不得大于30cm，禁止采用大功率机械碾压。隧道地表回填时，建议先清除地表植被，可采用控台阶开挖回填，保证回填材料与地表接触牢固，避免形成土体滑动面。洞门端墙地基承载力[σ]≥250Kpa、明洞地基承载力[σ]≥300Kpa及侧挡墙地基承载力[σ]≥250Kpa。地表改沟需要将原地表渗水沟引至隧道及附属构造物影响范围以外。隧道洞口边仰坡可适当增补排水管。隧道施工要重视保护生态环境，实行文明施工，提高机械化水平，尽量减少对隧道附近环境的破坏。
7结语
（1）通过采取前面论述的相关措施，柏树湾隧道进口顺利完成洞门墙及通过洞口偏压地形段落。
（2）方案的拟定需要结合现场实际情况做到“抓住重点”、“有的放矢”，方能做到科学合理、事半功倍。
（3）方案应时刻贯彻“以人为本”、“安全至上”，保证施工安全及相应结构安全，才能应用于现场，具有执行性。
参考文献
[1]JTGD70-2004公路隧道设计规范
[2]JTG/TD70-2010公路隧道设计细则
[3]中交第二公路勘察设计研究院有限公司，重庆城口（陕渝界）至开州高速公路柏树湾隧道设计文件..2017
论文作者:程志刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/4
标签：隧道论文; 地表论文; 挡墙论文; 柏树论文; 门墙论文; 挡土墙论文; 偏压论文; 《防护工程》2019年第4期论文;