寨子岗隧道浅埋段施工方案优化对比研究分析

摘 要：本文作者通过对寨子岗隧道浅埋段存在安全隐患的部位进行提前预测、分析、处理，为寨子岗隧道浅埋段安全顺利的通过奠定了坚实的理论基础，并为寨子岗隧道顺利贯通制定了合理的工期安排，取得了预期的效果。希望能够类似工程项目提供一些参考和建议。

关键词：浅埋段，溶洞，辅助导坑，明挖法，浅埋段地表处理

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

随着我国高铁行业的发展，大断面隧道的施工技术越来越成熟，但隧道工程的隐蔽性大，未知因素多的特点还是决定了其高风险性。本文作者对寨子岗隧道浅埋段施工前进行了地质勘探，发现了溶洞等不良地质危险因素，并对未知的危险因素进行了分析，并联合业主、设计院、监理单位等专家召开了四方会议并制定相关的处理方案，使寨子岗隧道浅埋段安全顺利的通过，对寨子岗隧道的顺利贯通、沪昆客专湖南段的顺利铺轨作出了重大贡献。

1工程概况

寨子岗隧道位于湖南省湘乡市，坐落于湖南省湘乡市西北约12km的寨子岗林场。地貌上属侵蚀构造地形之砂质页岩、灰岩、花岗岩低山区。隧道起止里程DK74+373～DK78+120，全长3747m，为单洞双线铁路隧道。寨子岗隧道出口浅埋段起讫里程为DK77+010~DK77+358，全长约348m。DK77+090洞身上方水塘，埋深约50m。DK77+150洞身上方水塘，埋深约40m。DK77+300洞身上方鱼塘，埋深约50m。浅埋段纵断面形式见下图：

鉴于本浅埋地段地质情况的特殊性，我部特邀湖南省工程地质勘察院对本区段工程地质进行加密勘察，共完成勘探孔5个，勘查结论为：场地区域富水、浅埋、岩溶强烈发育，本区域施工风险种类主要有地下水、突水、突泥、塌方等。

2施工总体部署

隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，应先施做护拱混凝土，再施作超前大管棚，随后进行暗洞开挖。为了能快速安全通过隧道浅埋岩溶地段，缓解进出口作业面施工压力，确保寨子岗隧道按期完工，我部多次组织现场踏勘并邀请专家指导，初步拟定以下三种施工技术方案。

2.1方案一：辅助导坑法

根据目前隧道剩余段落设计围岩情况和进出口实际进度，拟在里程桩号DK77+000附近选择适当位置设置辅助导坑，增加新的工作面，缓解隧道工期压力。

2.1.1辅助导坑施工思路

寨子岗隧道辅助导坑工程施工分三个步骤：第一步，辅助导坑洞口段加固；第二步，辅助导坑洞身施工；第三步，辅助导坑转正洞（正洞过渡段）施工。

洞口段按20m控制，洞口段支护采用Ⅰ18型钢钢架，拱架间距0.8米，拱部系统锚杆采用Φ25×7中空注浆锚杆，锚杆长4.0米；边墙采用Φ22普通砂浆锚杆，锚杆长4.0米；初支砼采用C30喷射砼，砼厚25cm。网片采用20cm×20cm的φ8钢筋网。拱架在拱、墙脚设置φ42锁脚锚管，锚管长度为4 m。辅助导坑洞身按《长昆客专施（长玉段）隧通01A-01～73》中Ⅳ级围岩Ⅳb型衬砌进行施作。辅助导坑转正洞段按Ⅳ级围岩Ⅳb型衬砌施作。辅助导坑掘进接近正洞相交里程时，逐渐抬高辅助导坑拱顶高程，接长钢架，调高长度为20m。在辅助导坑与正洞相交处，采用拱洞进入正洞进行开挖。进入正洞后按照正常两台阶法进行施工

2.1.2施工工期

寨子岗隧道按围岩最不利状况，在不加辅助导坑的情况下，隧道贯通日期为2013年10月31日，二衬完工日期为2013年11月15日。若加设辅助导坑，按征地1个月、组织进场及导坑施工2个月计算，寨子岗隧道按围岩最不利状况，其贯通日期为2013年8月9日，二衬完工日期为2013年8月24日。基本满足业主施组要求。

2.2方案二：明挖法

将DK77+100～DK77+163浅埋段由暗挖改为明挖施作，以此为工作面向小里程方向掘进。

2.2.1明挖施工

1）明挖段平面布置。暗挖改明挖段设置里程为DK77+100～DK77+163，长63m。线路左侧开槽里程为DK77+150，开槽长度150m，其中50m不设纵坡，外侧100m设20%的纵坡。2）明挖边坡设置。考虑到周边地形情况，明挖边坡坡率按1:1设置。边坡开挖边缘线外5～10m设置M10排水天沟，天沟形式为梯形。边坡开挖后设锚喷临时防护，锚杆采用φ22砂浆锚杆，L-4.0m，间距1.5×1.5m，梅花型布置；喷混凝土采用15cm厚C25网喷混凝土，钢筋网采用φ8钢筋，网格间距25×25cm。3）弃砟场设置。明挖段弃砟场设置于开槽下方，具体布置见2.5临时工程。

2.2.2施工工期

若将DK77+100～DK77+163段改为明挖作业，按组织进场1个月、土石挖方（影响进洞部分）1个月，进洞0.5个月计算，寨子岗隧道按围岩最不利状况，其贯通日期为2013年8月4日，二衬完工日期为2013年8月19日。基本满足沪昆公司施组要求。

2.3方案三：浅埋段地表处理

为了保证隧道施工安全、快速的通过浅埋段，根据本区段浅埋、富水、岩溶强烈发育的特点，我部建议对已地质补堪中已探明溶洞根据其大小、分布分别进行相应处理。

2.3.1建议处理方案

1）小型溶洞。溶洞统计表中1、2、3、5处已探明小型溶洞采取地表注浆处理。注浆孔深度达到隧道拱顶开挖线，如遇溶洞,钻孔孔深度应至溶洞底板下1m。注浆孔按梅花形布置，孔间距5.0×5.0m。注浆范围为隧道结构衬砌外5m范内。

2）大溶洞。DK77+131.7处溶洞高7.1m，为大型溶洞。处理方法为：首先沿

DK77+131.7横向开挖宽1.5m的观测槽，开挖深度至拱顶上方50cm；通过观测槽查看溶洞的分布、大小、水流情况。如果溶洞面积不大，且南北走向没有大的水流，在拱顶上方50cm以上浇筑厚1m的C30钢筋混凝土，形成洞内施工的保护罩。如果溶洞面积超出隧道开挖轮廓线，在轮廓线外侧2～3m范围砌筑70cm高M10浆砌片石预先遮挡，在拱顶上方50cm以上浇筑厚1m的C30钢筋混凝土。如果发现有南北走向的水流，在拱顶处设置φ150cm的过水涵管，涵管按南北走向布置

按实际情况布置一或多列。

3方案比选

综上所述，我部共建议以上三种方案，分别为设辅助导坑、暗挖改明挖和浅埋段地表处理。

从施工工期来看，暗挖改明挖可较早进洞；浅埋段地表处理亦可提前施做，处理时正洞可正常开挖，不影响施工进度，这两种方法施工工期最短。

从经济角度来看，辅助通道工程成本较大，明挖稍低，浅埋段地表处理由于溶洞大小尚无可靠数据，故成本可变性较大。

从生态效率来看，辅助通道对生态破坏较小，明挖较大。

考虑到寨子岗隧道主要面临的是工期压力，其次设辅助导坑、暗挖改明挖均需要施做大量的临时工程配合，尤其是弃渣场和施工便道将大大增加施工成本与工期。故建议采用浅埋段地表处理方案。

4结束语

根据沪昆公司组织召开的四方会议最终结果，寨子岗隧道浅埋段采用浅埋段地表处理方案，并于2012年底顺利通过，项目部严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工，以“安全生产”为核心，强化配置“超前地质预报”、“开挖钻爆”、“通风排烟”、“装碴运输”、“锚喷支护”、“防水衬砌”几条机械化作业线，取得了预期的效果，希望能够类似工程项目提供一些参考和建议。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.高速铁路隧道工程施工质量验收标准.2010-12-08

[2]边苏成.地表注浆加固地层在极度浅埋隧道中的应用.山西建筑，2007，33(9)

[3]覃仁辉，王成.隧道工程[M].重庆：重庆大学出版社，2005

作者：史宏园 男 出生年月：1982年03月30日 学历：本科 助理工程师 研究方向：隧道浅埋段施工