邹振光
中铁二十五局集团第一工程有限公司 广东广州 515600
摘要：牛头岭隧道右线出口段为松散填层，围岩粘结力弱、自稳能力差，通过采取仰坡地表注浆、管棚超前注浆和隧道帷幕注浆，顺利完成了工程施工，为今后类似的工程提供了经验。
关键词：松散填层 预注浆 超前管棚
Discussion on Construction Technology of loose filling Section at Tunnel entrance
Zou Zhenguang
(China Railway 25 Group first Engineering Co., Ltd.) Guangzhou, Guangdong 515600) Abstract The exit section of the right line of Niutouling Tunnel is a loose fill with weak adhesion of surrounding rock and poor self-stability. The engineering construction has been successfully completed by adopting sloping surface grouting, pipe shed advanced grouting and tunnel curtain grouting. Experience is provided for similar projects in the future.
Key words loose fill ；pre-grouting ；pipe shed.
1 工程概况
1.1 概述
牛头岭隧道位于黄山到祁门高速公路第十一合同段，为分离式隧道，左线全长883m，右线全长681m。隧道设计为高速公路标准，行车速度80km/h，沥青砼路面，净宽10.25米，净高5米，采用多心圆组合内轮廓形式，采用复合式衬砌。隧道平面上呈直线展布，最大埋深约138.59米。隧道于2009年12月开始施工，左、右线隧道均从出口端往进口端掘进。
1.2 地形地貌
隧址区位于硬质浅变质岩低山丘陵构造剥蚀区，具低山沟谷微地貌特征，地面标高132.00～264.00m。两端洞口均位于两侧山坡坡脚处，山体自然坡度30～50°左右。
1.3 水文地质条件
隧址范围内分布地表水流干沟，仅在雨季有间歇性水流，流量较小，水质良好。地下水主要为基岩裂隙水，水位、水量受大气降水影响而变化。
根据区域地质资料及勘察结果，隧址区未发现明显的断裂构造。围岩节理裂隙较为发育，岩层产状为187～261°∠41～58°，强风化层完整性指标差；弱风化层岩体完整性较好，RQD=50～70%。隧道围岩构成情况如表1。
1.4 洞口松散填层段地质情况
1.4.1 右线出口端地质情况
右线出口端K76+961～K77+030，其中K76+986～K77+030段岩性为素填土，成分主要为碎石及亚粘土，结构松散，稳定性极差，开挖中易形成坍塌。K76+961～K76+986段岩性为强风化板岩，裂隙块状结构，岩石裂隙发育，稳定性差。岩层产状为187°∠57°，其走向与洞轴线交角较小，（交角约22°）；产状28°∠78°的该组节理其走向与洞轴线几乎平行（交角1°）。洞口段洞门上方仰坡较陡，沿坡面分布有残坡积土层。
1.4.2 右线出口端设计情况
牛头岭隧道右线出口K77+016-K77+030（14m）覆土厚度较薄，设计采用明洞，削竹式洞门。从K77+016处开始进入暗洞，K77+016-K76+986（30m）为暗洞穿越松散填层段，由于右线出口端地层情况最具代表性，本文主要介绍该段的施工技术。
1.5 施工机理分析
由于填层主要为碎石及少量亚粘土，结构松散，岩体参数差，隧道初支以外的松散土汲取地表水后，改变其应力分布结构，施工恒荷载陡然加大，并将荷载加在未稳定的初期支护上，导致拱顶地表及仰拱下沉，初期支护纵向开裂。施工中应重点考虑以下影响因素：一是要确保隧道边仰坡稳定，为后续进洞施工提供安全稳定的作业面；二是通过相应措施处理，避免隧道掘进过程中因周边岩体松散造成拱部掉块或坍塌；三是要提高隧底地基承载力，避免结构物因地基承载力不足而沉降超标。
2 施工方案
2.1 整体方案
通过施工机理剖析，结合施工现场资源配置情况，确定松散填层段（K77+016-K76+986）（30m）整体施工方案为：边坡采用喷锚支护，仰坡采用小导管地表注浆+喷锚组合支护；洞身采用超前管棚注浆预加固后，按照“多分部、短进尺、早成环”原则开挖掘进；初期支护完成后，及时对隧道边墙和仰拱范围帷幕注浆，加固地基；再根据监控量测结果，适时跟进后序作业。
2.2 具体方案
2.2.1 边、仰坡施工
（1）完善洞口排水系统并封闭地表 在进行洞口开挖之前先清除洞顶危石，洞口仰坡外施作截水沟，并与路基排水沟相连接，保证排水通畅。
（2） 边仰坡开挖 洞口边、仰坡按第一台1：0.5，第二台1：0.75坡度，自上而下分层进行刷坡和喷护，开挖一层喷护一层，分层高度控制在2m左右。
（3） 边坡防护 边坡防护采用喷锚支护。Φ22砂浆锚杆，每根长3m， 1.2×1.2m梅花形布置；φ6.5钢筋，网孔20×20cm；喷C25混凝土厚15cm。
2.2.2 仰坡防护
洞口仰坡采用超前小导管注浆+喷锚混凝土联合支护。
（1）小导管制作：超前小导管采用φ42*4㎜无缝钢管制作，长度6m，预留止浆段0.5cm；导管一端成尖形，另一端加焊ф6管箍，管身注浆孔采用Φ8孔，10㎝*10㎝，梅花型布置。
（2）小导管安装：采用YT28型风动凿岩机按1.2*1.2m梅花型布置钻孔（小导管布置形式如图1），冲击振动将小导管顶入岩层，并用高压风清除管内杂物。
（3）小导管注浆：注浆采用C20水泥浆，水灰比0.5，注浆压力1.0Mpa。单孔注浆量计算： Q=πR 2Le（1+n），Q：单孔注浆量（m3），R：扩散半径（0.25～0.35），L：注浆长度（５.0m），注浆系数e（详勘资料孔隙比e=0.75），漏浆系数n（n取0.6）。
（4）加固效果检验：采用钻孔抽芯方式，测定样品密度、浆液充填率、剩余孔隙率、无侧限抗压强度及抗剪强度等物理力学性能指标，保证注浆达到设计效果。
图1 仰坡地表注浆示意图
2.2.3 洞身施工
（1）超前管棚 隧道进洞前采用φ108超前管棚注浆预加固，增强围岩自稳能力。1）施作套拱：套拱作为管棚导向墙，在明洞外廓线以外施作；套拱内埋设4榀I18工字型钢支撑，拱架间用Φ22钢筋连接，组合钢模浇筑混凝土。2）管棚制作：管棚采用49根长度为27m的Φ108、壁厚6mm无缝钢管（管棚布置形式如图2）。钢管按3m、6m长两种规格加工，按设计要求打好钢管上的压浆眼孔，钢管的管尾车丝，以与压浆管连接。3）钻孔：钻孔由高孔位向低孔位间隔进行，钻孔深度27米，一次钻到位。钻孔采用直径φ130mm钻头，孔深大于管长0.5m以上。钻进过程中要注意钻杆的方向和角度，防止相邻孔位发生对穿现象。4）扫孔：用Φ108mm岩芯管进行扫孔，清除孔内岩碴和顺通孔道。若遇下管困难，连续扫孔几次，同时借助高压空气吹洗，直到孔内清扫干净。5）安装管棚：利用钻机将钢管逐节顶入孔内，按加工的长、短钢管交替搭配，确保钢管接头错开。6）注浆：注浆采用C30水泥浆，初始注浆压力为0.5～1.0MPa，终止注浆压力1.0～1.5 MPa，水泥浆水灰比1：0.75～1：1，外加剂采用膨胀剂，掺量为水泥用量的10～12%。7）注浆效果检验：采用分析法与检查孔法两种方法检验。分析法即通过分析注浆记录，看注浆压力、注浆量、注浆扩散半径等指标是否满足设计要求。检查孔法即按比例钻取芯样实验室鉴定。
单位：cm
图3 牛头岭隧道右线帷幕注浆布置示意图
2.2.7 二次衬砌
依据监控量测数据分析，隧道收敛稳定后，及时施作二次衬砌。
2.2.8 监控量测
（1）加强隧道地表下沉、周边位移、拱顶下沉等项目的监控量测频率。
（2）地表下沉监控量测结果表明，隧道开挖造成地表在洞身周围有不同程度的下沉，进洞开挖时最大，随后趋于稳定，累计沉降量和沉降速率均在容许范围内。
（3）净空收敛监控量测结果表明，开挖时收敛最大，逐步趋于平缓，两周左右收敛结束。符合设计要求。
3 结束语
牛头岭隧道右线出口明暗洞分界段通过仰坡地表注浆、管棚超前注浆和隧道帷幕注浆，有效解决了松散填层开挖拱顶开裂坍塌、仰坡滑移失稳和仰拱沉降难题，既保证了隧道安全质量工期进度，又避免了大面积地表注浆造成环境污染和投资浪费。但施工中必须把握以下要点：
1.要保证管棚施工的准确性，避免应施工误差或操作不当，部分管棚侵入洞内，导致失去应有的作用，极易造成开挖过程中隧道拱部掉块或坍塌。
2.要保证注浆达到设计效果。由于松散填层密实度差、孔隙多，浆液极易向下渗透，导致隧道拱部或仰坡注浆量不足，固结效果不好，必须采取抽芯取样等直观手段检验注浆效果，同时多种方法相互校验。
3.填层本身强度低、刚度差、结构松散，对施工扰动极其敏感，开挖过程中必须“多分部、短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”，保证施工安全。
参考文献:
[1] 税明东 谭立伟.隧道洞口段堆积体施工方法及监控量测.岩土工程界.2004:62~65
[2] 冯卫星 杨开志.湾坞隧道右线进洞方案.岩土力学与工程学报.2004：1209~1211
[3] 李成明.隧道管棚的施工工艺及质量控制.交通标准化.2004：13~15
作者简介 邹振光 单位：中铁二十五局集团第一工程有限公司
论文作者:邹振光
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
标签：隧道论文; 注浆论文; 松散论文; 导管论文; 洞口论文; 地表论文; 超前论文; 《防护工程》2018年第4期论文;