1 2宜宾职业技术学院 644003 3身份证号：510304199308122921
【摘 要】结合浅埋偏压公路隧道施工实际情况，介绍了浅埋偏压隧道软弱围岩洞口段施工方法，得出分台阶法加超前小导管辅助措施是这种围岩条件下可行的一种施工方法。同时监控量测的数据能实时的反映出围岩的变化动态，在施工过程中要根据监控量测数据对施工方法和施工进尺进行调整。为以后同类围岩隧道设计和施工提供了参考。
【关键词】偏压浅埋；隧道施工；监控量测
1 工程概况
某隧道设计为分离式隧道，右行线长869米，左行线长814米。隧道采用三心圆曲墙式断面，半径为R=5.53米。隧道建筑限界净宽为10.25米，净高为5米，隧道最大埋深约为114米。隧道施工段主要为III、IV、V级围岩，丘陵地貌，由于长期风化、剥蚀切割作用，山体较陡、沟谷深切，沿山体表层残坡积物覆盖较普遍。洞口两端为U字型的沟谷，沟谷狭窄，除洞口两端外，基岩出露较少，山体中植被较发育。隧道设计速度为80Km/h。进口段埋深较浅；上覆盖层厚度为10～30m；为浅埋隧道。隧道按新奥法原理设计和施工。
2 偏压浅埋段施工
2.1 施工段地质
某隧道右线进口洞口段山体地形为左高右低，洞身右侧为山谷，严重偏压，且洞口右侧山体覆盖层距洞身最薄处只有2m左右。此段隧道围岩设计为V级，根据现场实地察看和掌子面揭露的围岩情况看，主要为全风化，强风化砂岩，粘土混砂岩碎块土质不均匀，呈硬塑状，围岩自稳能力差，施工难度大。对施工有利的是该围岩段地下水不发育。
2.2 辅助施工方法
施工前对该隧道段地形进行了勘察，由于偏压侧地势较开阔平缓，故对此段存在的偏压，在隧道开挖前采取了回填土石的方法对偏压段隧道进行反压。回填区长度为整个偏压段，回填土石至洞顶覆盖层地面标高。回填土石分层压实。
由于该段隧道为洞口段，围岩强风化、稳定性差，所以在开挖之前按3.5m一环，环向间距40cm打设长5m的超前小导管进行超前支护。小导管用Φ42×4mm无缝钢管制作，在钢管上间距20cm钻8mm压浆孔，注水泥--水玻璃双液浆；水泥浆与水玻璃浆体积比为1:1，水灰比1:1，水玻璃波美度为35。
在洞口设置管棚超前支护，管棚采用外径为Φ89mm、壁厚为8mm、长10.2m的热轧无缝钢管。钢管前端呈尖锥状，尾部焊接φ10mm钢筋加劲箍，管壁四周钻四排Φ16mm压浆孔，注M30水泥砂浆。管棚在进行此段隧道开挖前完成。
2.3 开挖支护措施
针对隧道进口段围岩自稳能力差的特点，为了确保施工安全，在洞口段采取单向掘进。应用环形台阶留核心土法开挖，上台阶开挖高度约6m，开挖面留3m长左右的核心土以增加掌子面的稳定性。开挖步骤如图1所示。首先开挖环形台阶，控制进尺为0.5~0.75m，主要采取机械开挖，挖掘机开挖并把洞渣直接装车运出，局部采取松动弱爆破辅助，周边欠挖的部分采用人工用手持风镐进行局部修整。开挖后立即喷射4cm厚的喷射混凝土封闭裸露围岩。这一步对这种自稳性差的围岩非常重要，及时喷射砼进行封闭可以立即提供一定的支护力，阻止围岩破坏性变形的发展，对稳定掌子面围岩非常有利。初喷砼后紧接着进行打锚杆，挂钢筋网，立工字钢钢架和复喷喷射砼作业；尽快完成初期支护作业。为尽早实现初期支护封闭成环，改善初期支护受力状态。在上部台阶进尺15m左右时，进行第3部分拉中槽开挖，第3步开挖一次进尺5m左右；然后按顺序开挖支护第4部分，该部分开挖长度控制在3m以内，开挖后立即进行工字钢支撑的接长，防止钢架拱脚部位悬空时间过长。第5部分开挖支护与第4部分交错进行，完成第4部分一个循环的开挖支护立即进行第5部分的一个开挖支护循环作业。防止单边进行开挖支护过长。等下台阶进尺10m左右时，按顺序施作第6，7部分仰拱，一次施工长度为5m左右，为不影响掌子面施工。该法分左右幅施工仰拱，在有条件的情况下尽可能制作施工钢桥，把6、7部合成一部施工，有利于仰拱成型的整体性。同时减少了一个开挖支护施工作业安排，能提高仰拱的施工效率。
采用以上施工方法和辅助施工措施成功的实现了某隧道右线进口段浅埋偏压软弱围岩段的安全贯通，这说明在采取了防偏压措施后，采用环形台阶留核心土法开挖、喷锚支护再加上设置超前小导管和管棚能用于浅埋偏压软弱围岩段的隧道施工。这种方法可以作为以后同类围岩条件隧道设计和施工的参考。
2.4 开挖支护作业管理
浅埋偏压软弱围岩段的隧道施工由于工序进度慢、安全风险大、每个工序衔接要求严格。为确保施工安全，现场施工管理尤为重要。现场技术员以及作业班组现场施工必须谨慎，严格按施工规范进行。作业班组必须严格管理，施工前必须对现场技术员及施工班组：开挖班、锚喷支护班、立架班进行详细的技术交底以及安全技术交底；确保现场技术员以及施工班组的每个作业人员明白每个工序的施工控制要点以及工序的衔接紧凑。现场技术员必须采取24小时轮班制，实时在现场控制开挖的进尺，防止挖机机手开挖进尺过长，并时时观察掌子面的围岩情况，出现掌子面不稳定、渗水等情况必须立即上报值班领导并先撤出施工人员，视情况先采用喷射砼封闭整个掌子面的应急措施。由其是夜班作业必须认真负责严格控制进尺。挖机进行环形开挖0.5~0.75m后必须立即进行喷射砼封闭围岩。为保证工序衔接紧凑，每个工序在快完成的时候，提前30分钟通知下个工序作业班组的人员进行准备。开挖仰拱时尽量选择上台阶出完渣以后的锚喷支护时间段进行。以免上下台阶干扰。
根据该段工序的特点，作业循环多，作业面小。开挖主要是挖掘机进行，环形台阶开挖时配备挖机手2人，负责进行辅助的开挖班人员6人。下台阶施工配备开挖人员4人一班，同时负责该段锚杆的施工；仰拱位置配备开挖班6人。视工人作业强度实时调整其作业时间。喷射砼班组由于工作面小，特点是班次多，作业时间少，每班次工作量小；安排6人作为一个作业班组。立架班上台阶安排6人作为一个作业班组，每次立架一榀，作业时间较短，由两个班组轮换。下台阶拱架接长，每次作业安装6个接腿，工作量较小，安排4人作为一个班组。
3 监控量测
根据《公路隧道施工技术规范》和相关资料，本隧道施工段监控量测项目包括拱顶沉降、周边收敛和地质观察。拱顶沉降、周边收敛按10m一个断面同步布置，断面测点布置如图2所示。地质观察随开挖掌子面随时观察，以及时了解和掌握隧道开挖掌子面的围岩特征和围岩变化动态，初步判断初期支护结构的安全性。
此段隧道施工监控量测得到监控量测单位的高度重视，基本坚持一天测量一次，测量数据及时的反馈给现场技术人员，使得施工方及时的掌握了围岩的变化动态。监控量测数据表明，拱顶沉降在上台阶开挖后测点下沉快速增长，开始5天内下沉速率大约4.5mm/天。随后5天内拱顶下沉速率逐渐减慢大约为2mm/天；在进行下台阶的开挖时引起了拱顶下沉速率的快速增大，最高达8mm/天。此时采取加大拱脚垫板和加打锁脚锚杆后，拱顶下沉速率得到了抑制，在下台阶开挖支护完成后拱顶沉降速率逐渐变缓。同时在开挖仰拱时又会引起拱顶下沉速率的变大，在初期支护封闭成环后拱顶下沉速率明显的趋于收敛。
根据此段隧道现场施工经验，施工方必须高度重视监控量测数据，在出现拱顶下沉速率过大时必须立即采取措施如加大拱脚垫板和加打锁脚锚杆等等，防止拱顶下沉速率过大和下沉速度不收敛；从而引起初期支护的破坏。
4 结论
结合本隧道右线进口偏压浅埋软弱围岩段施工成功贯通的实际经验得出：
1、在采取了回填土石反压防偏压措施后，应用环形台阶留核心土法开挖和喷锚支护再加上设置超前小导管和管棚能安全的穿过浅埋偏压隧道软弱围岩段。这种施工方法可以作为以后同类围岩条件隧道工程设计和施工的参考。
2、开挖过程中要严格控制开挖进尺，做到短进尺、强支护、早封闭和勤量测。
3、同时开挖施工过程中必须高度重视监控量测数据的及时反馈和分析，以便对施工方法和工序进行适当的调整，出现拱顶下沉速率过大时必须立即采取加大拱脚垫板和加打锁脚锚杆等措施，防止拱顶下沉速率过大和下沉速度不收敛引起初期支护破坏。
参考文献：
[1]王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论，安徽教育出版社，安徽，2004.
[2]公路隧道施工技术规范JTJ042-94，人民交通出版社，北京，1995.
论文作者:刘方圆1,冯翔2,李芯3
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/2
标签：围岩论文; 隧道论文; 偏压论文; 作业论文; 拱顶论文; 进尺论文; 台阶论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;