刍议隧道洞口施工地表预加固技术要点

摘 要：隧道洞口区域坡面非常容易出现滑动和崩塌的情况，地表还有可能发生严重的下沉情况，因此，必须采取合理的地面加固技术对洞口地层进行加固施工。通过加固，能够显著提高周围岩层的稳定时间和承载力，对保证隧道施工的正常进行具有重要的意义。这里，我们对隧道洞口施工地表预加固技术的施工要点进行简要的介绍。

关键字：隧道洞口施工；预加固；地面锚杆；要点

中图分类号： U417 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

丘陵地区的地面横坡较陡，峰谷的起伏也比较大，再加上隧道洞口区域的岩性很差，使得这些地区非常容易受到地表水和地下水的影响。隧道洞口部位通常进行浅埋处理，地形、地质条件的复杂性以及围岩的不稳定性，使得开挖过程中非常容易发生周边围岩松弛的情况，进而引发周边坡面的滑动和崩塌。隧道洞口坡体的滑坡问题，不仅造成了工期延误和经济损失，还有可能对人身安全带来危害。隧道洞口安全稳定对能否顺利进洞施工具有重要影响，是隧道施工各个环节的重心。因此，隧道开挖之前要采取必要的地表预加固措施。

二、隧道洞口地表预加固施工的重要性

在进行隧道设计时，洞口位置和进洞方案都要进行合理的选择和处理，因为受到地形、线路走向等条件的限制，隧道洞口一般具有如下三个特点：

（1）隧道洞口一般都属于浅埋地段，周围岩体比较软弱破碎，这使得隧道洞口的成洞施工比较困难；

（2）隧道洞口区域都处于山体的表层，这一层的岩石稳定性差，风化比较严重。隧道施工如果破坏了原来山体的坡面平衡状态，就容易造成滑坡等自然灾害，尤其在陡坡或者悬崖等处非常容易出现崩塌的现象，所以在进洞施工之前，需要先对仰坡山体进行加固；

（3）隧道的延伸轴线和山体岩层的走向交叉，这使得山体对洞口产生很大的偏压力。

以往在对洞口段进行工程施工的过程中，边仰坡土石方的开挖会对原山体的自然平衡状态形成破坏，在洞口的地质条件和水文环境比较差的情况下，山体会非常不稳定，这样在施工的过程中就会出现边仰坡坍塌的情况，这给施工的正常进行带来很大的困难。

三、隧道洞口施工地表预加固技术介绍

（一）施工原则

因为隧道在没有开挖时山坡是比较稳定的，所以应该基于“早进洞，晚出洞”原则进行施工，以保证隧道洞口区域岩层的稳定。在此基础上，还要坚持“自然进洞”原则，即尽量保持洞口的原自然坡面不变，并提前使用相关辅助措施提前进洞。在遇到地质条件比较复杂、隧道洞口浅埋、周围岩层不稳定以及雨季施工等情况时，“自然进洞”的效果更为突出。

其他原则包括如下几个方面：

1、应该避免对山体进行大开挖的情况。

2、施工过程中要避免对原地表植被造成破坏。

3、如果洞口存在崩塌、滑坡以及泥石流等自然灾害，要先进行治理。

4、由下而上进行施工，先进行支护、然后开挖，从而减少高边坡造成的威胁。

（二）常用技术简介

根据隧道洞口的特点和施工基本原则，使用地表注浆、高压喷射等辅助施工技术可以实现提前进洞，并能够有效的解决洞口工程病害等问题，对保护洞口周边岩层和仰坡的稳定具有重要作用，还能够很大程度上降低洞口的防护成本。一般情况下，有地面锚杆、深孔注浆和高压喷射注浆等三种加固方法。

对于隧道洞口预加固区域的施工参数选择，要根据场地的情况和实际的施工能力进行设置。洞口地表的纵向加固范围则要基于洞口段的实际覆盖层厚度进行确定。

（三）施工流程

天平山隧道出口偏压浅埋地段施工起讫里程为DK380+779至DK380+875，其中，上导开挖支护里程为DK380+779，下导开挖支护里程为DK380+767，仰拱里程为DK380+765，二衬里程为DK380+764。通过对天平山隧道出口洞口周边地形的仔细勘察，并根据现场实际地形、地质及施工条件，针对天平山隧道出口浅埋偏压地段的施工方案如下：

1、DK380+779~DK380+830段施工

这一地段埋深较大，因此适合使用暗挖支护施工，并应用Φ42mm*3.5mm的超前小导管进行预注浆加固，管长3.5m，纵向间距1.8m，搭接长度≥1.5m，环向间距0.4m。开挖采用大拱脚、CD法进行开挖支护，钢拱架采用纵向间距为0.6m的 22b型工字钢或175mmH钢，开挖初期要加大开挖预留变形量，防止初期支护变形侵限，预留变形量的具体值要根据监控量测确定，初步定为30cm。

隧道中线左侧的系统锚杆采用中空注浆锚杆，以达到沿径向固结围岩的作用。右侧的系统锚杆则采用φ42小导管代替原有的砂浆或中空锚杆，并需要对隧道右侧的围岩进行注浆加固（注浆采用1:1水泥浆）。支护钢筋网采用φ6双层钢筋网，网格尺寸为15×15cm。喷射砼厚28cm（22b型工字钢）或25cm（175mmH钢）。

施工过程中仰拱要及时跟进，并尽快封闭成环。同时配备一台长9m的二次衬砌专用台车，根据围岩监控量测情况适时进行施工。

2、DK380+830~DK380+855段上导施工

由于该段埋深较浅，进行暗挖施工容易造成塌方冒顶事故。因此，为了确保施工的安全顺利通过，在DK380+779~DK380+830段开挖施工的同时，结合隧道洞口边仰坡开挖，DK380+835~DK380+855段拟采取上导明挖回填法进行施工，同时从DK380+835往小里程方向暗挖施工5m到DK380+830处与DK380+779~DK380+830段贯通，并在该段线路左侧施做C25砼挡墙。

上导拱架的架设要求拱架间纵向连接筋应用环向间距1.0m的内外双层交错布置，并增设了5道22b型工字钢以加强纵向连接。同时，从DK380+835处往小里程方向施做超前小导管后，按暗洞进行开挖支护施工5m。在拱架架设调正就位后，施做挂板砼，砼采用C35，厚度以40~100cm为好。待挂板砼达到一定强度后，再采用泵送C25砼进行分层回填反压。

3、DK380+855~DK380+875段上导施工

该段线路左侧为虚空地址，成洞比较困难，因此采取以下方法进行施工：

（1）洞口边仰坡开挖，边坡按1:1、仰坡按1:0.75进行刷坡，每层高度8m，并且空留出宽2m的平台。在开挖边仰坡的同时要施做洞顶截水沟。

（2）在该段线路左侧施做C25砼挡墙。

（3）架设上导拱架。拱架使用175mm的H钢弯制，纵向间距0.6m，预留变形量为30cm。

（4）挂板砼和分层回填反压施工参照DK380+830~DK380+855段。

4、DK380+830~ DK380+875段中、下导施工

待DK380+830~DK380+875段拱顶反压回填施工完毕后，从DK380+830处开始往出口方向进行中、下导开挖支护施工，仰拱、二衬及时跟进，确保施工安全。具体支护参数同DK380+779~DK380+830段暗挖支护参数。

（四）施工要点

1、开挖支护施工期间，注意加强洞外地表沉降、洞内初期支护观察、拱顶下沉、周边收敛监测工作，根据监测结果适时调整施工方法、支护参数确保施工安全。

2、相邻孔的头管尾要长短错开，同时要求注浆方式为每次注浆一次完成。

3、反压回填施工完毕后，采用粘土对DK380+835~ DK380+873段地表进行回填夯实密封，防止雨水渗入山体对隧道施工不利。同时注意保持地表水排水畅通，必要时可增设浆砌排水沟汇水集中引排。

（五）技术优点

隧道洞口施工地表预加固技术措施的主要优点包括如下几个方面：

1、锚杆和注浆管能够防止悬挂岩土体发生塌方、冒顶等工程灾害。

2、施工技术能够显著提高周围岩层的稳定时间和承载能力，对减小因开挖变形而出现的松弛区范围、改善围岩的物理性能、降低围岩对初期支护的压力都有显著的效果。

3、能够对地表水的下渗通道进行封堵，从而有效防止地表水的下渗而造成围岩软化。

4、对充填矿洞和坍塌体形成加固作用，保证围岩的整体性能。

5、隧道洞口施工地表预加固技术能够长期维持隧道的稳定状态，不为后续施工和隧道的正常运行留下隐患。

6、隧道洞口施工地表预加固技术的施工流程比较简单，工程成本造价也较低。

四、结论

隧道洞口区域的坡面出现滑动和崩塌的可能性比较大，地表还有可能发生严重的下沉情况，因此，需要采取必要的地面加固技术对洞口地层进行加固施工。通过隧道洞口地表预加固措施，能够有效提高周围岩层的稳定时间和有效承载能力，对减小因开挖变形而出现的松弛区范围、改善围岩的物理性能、降低围岩对初期支护的压力都有显著的效果。

参考文献

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