小净距隧道进口浅埋偏压段施工技术

摘 要：文章通过工程实例，对小净距浅埋偏压隧道的地表加固，反压护拱，超前锚杆支护、中间岩柱加固、洞身开挖、监控量测等关键工序的施工方法和技术措施进行了探讨和总结。

关键词：小净距；浅埋偏压；施工技术

1 概述

1.1 工程概况

闻垣高速公路位于山西省运城市东北部，东接河南济源至邵源高速公路，进而连接二广高速，西连大运高速，是晋南地区又一条重要的出省通道。该公路的建设，对于完善山西省公路网、缓解连霍高速公路开封、洛阳、三门峡间的交通压力和运城市挺进中原，走向沿海，促进沿线地区的经济和旅游事业发展具有重要意义。

1.2 隧道总体概况

大虎峪1#隧道位于山西省绛县大虎峪村，隧道闻喜端临涑水河，接寨子2号特大桥，垣曲端临殷家沟，接大虎峪2#隧道。该隧道所处地貌属于构造剥蚀作用形成的中低山地貌，隧道沿线地形起伏较大，山高坡陡，山顶覆盖薄层黄土状亚粘土，斜坡上基岩大多，沿线植被不发育，仅有极少量灌木丛。隧道双洞轴线净距闻喜端为16.0m，济源端为19.5m，整个隧道按小净距隧道考虑。该隧道左线长1333m，右线长1330m。设计为双向四车道，单洞净宽10.25m，单洞净高5.0m，左洞进口明洞长10m，右洞进口明洞长5m。

1.3 进口浅埋偏压段隧道情况

大虎峪1#隧道进口端左线K24+403-K24+375段和右线YK24+405-YK24+380段均为Ⅴ级围岩偏压隧道，其中左线处于浅埋段，该段洞身埋深浅，仅有0.5m的覆盖层，并且洞顶左侧山体自然坡度较陡，最陡处55°，洞身处于严重浅埋偏压状态，属于典型的隧道贴坡进洞情形。文章将重点介绍大虎峪1#隧道左洞进口浅埋偏压段施工技术。

大虎峪1#隧道左洞进口浅埋偏压段围岩为Ⅴ级强风化混合花岗片麻岩，局部为弱风化，粗粒变晶结构，片麻状结构，岩质软，节理裂隙发育，岩体主要呈碎（石）状镶嵌结构，围岩稳定性很差，施工易坍塌，处理不当容易出现大塌方。

2 进洞前施工技术措施

2.1 明洞挖掘施工

为保障工程安全，避免工程设施遭受地下水和降水浸润影响，在挖掘作业开始前，施工人员要先做好洞口附近的防水处理。防水措施包括在在洞口上方边仰坡外设置的截水沟和在洞口周边布置的排水沟，这些设施可以有效降低山坡水流对土层的冲刷及落石、边坡失稳等现象的发生。明挖法是明洞挖掘作业的主要方法。施工时必须严格遵循设计坡率，并做好相关支护措施，以提高边坡稳定性。

2.2 进洞前洞口长管棚预支护

明洞开挖及边仰坡喷锚支护完成后，进洞前先施工长管棚。大虎峪1#隧道左洞闻喜端K24+403-K24+375段浅埋偏压严重，为了保证进洞安全，设计了30m长大管棚，管棚采用外径为108mm，壁厚6mm热轧无缝钢管制作，钢管环向间距50cm，大管棚由28根钢管自拱顶均匀布置；注浆采用水泥水玻璃浆液；定位和导向采用18工字钢混凝土套拱，套拱要求在衬砌轮廓线外施作；套拱采用预留核心土掏槽开挖，在长管棚施工完成并达到设计强度后，在其保护下再进洞开挖。

进洞前通过注浆后的大管棚具有较高水平的机械强度、刚性表现良好，除了对纵向方向的不均匀应力有着较好的耐受性外，还与周边岩体有机地结为一体，构成一个承载拱，各个承载体都是这个环状结构的一部分，其承受的压力沿环状结构均匀分散，从而大幅提高了隧道结构的稳定性，为施工安全奠定了基础。

2.3 反压护拱施工

由于大虎峪1#隧道左洞进口段处于严重浅埋偏压状态，且Ⅴ级围岩风化破碎，管棚施工时卡钻严重，为保证管棚施工顺利进行，将拱顶右侧浅埋段地表土清除，管棚采用明挖法施工，管棚施工完毕后再施工反压护拱，以保证隧道在施工和运营期间的安全和稳定。

反压护拱采用C25混凝土进行施工，施工平均厚度为1.2m，护拱内设置I18工字钢，以将上方山体偏压力传递至下方完整的基岩上，工字钢纵向间距50cm，环向间距50cm，护拱施工时要分段开挖，分段立模浇注，防止基础开挖影响浅埋偏压陡坡的稳定。

3 洞身挖掘作业

小净距隧道洞口Ⅴ级围岩浅埋偏压段具有围岩级别不高、施工影响因素较多的特点，所以在具体施工时，就必须科学选择挖掘施工技术，合理安排施工工序，以保障工程质量安全。鉴于左右暗洞洞身设计进洞里程差距超过40m，该项工程采用依次施工的方式，首先进行右侧洞洞身的挖掘施工，其中，靠前的25m洞身使用短台阶法进行挖掘施工，前后两级台阶间的距离一般设定为10m。右洞进口浅埋偏压段洞身开挖采用单侧壁导坑法施工，侧导洞设置在偏压洞身断面左侧，并使用中空灌浆锚杆进行加固处理。在此基础上进行该洞上下断面的挖掘施工及支护处理。洞口Ⅴ级围岩浅埋偏压段施工工序详见图1。

4 初期支护施工

本隧道采用新奥法施工，复合式衬砌，浅埋偏压段初期支护参数见表1。

施工中针对隧道浅埋偏压段自身特点和小净距隧道施工难点，在初期支护方面采取了如下针对性的施工措施和对策。

4.1 洞身围岩及小净距隧道中间岩柱加固

小净距隧道浅埋偏压段Ⅴ级强风化围岩稳定性差，为保障工程质量安全，必须对输送岩体进行加固处理，提高围岩受力性能和整体水平。为此，首先要在径向方向上采用Φ25中空注浆锚杆作为系统锚杆，按照梅花形布置，相对于普通锚杆，该种锚杆注浆效果更好。需要注意的是，左右洞中间岩柱的注浆锚杆长度一般控制在4.5m，以实现浅埋偏压小净距隧道稳定性的最优化。

4.2 钢拱架喷射混凝土初期支护

钢拱架喷射混凝土具有硬化速度快，机械性能好等优点，适合浅埋偏压Ⅴ级围岩的受力需求。使用该工艺，不但有利于初期支护强度、刚度等性能的提高，还能够尽早满足早期围岩的支护需求。提高作业面周围岩体的稳定性，保障施工安全。钢拱架用18普通工字钢按照0.8m的间隔加工制作。该道工序使用喷射发进行混凝土施工，可以有效减少粉尘产生，控制回弹率。施工时要严格按照设计配置混凝土，确保施工质量。

5 二次衬砌

小净距隧道进口浅埋偏压段二次衬砌作业以厚度45cm的C25钢筋混凝土为施工材料，根据工程施工具体进度及时实施，以确保施工安全。二次衬砌和掌子面间的距离不能超过50m。为保障具有足以满足浅埋偏压段软弱围岩状态下的受力抗裂性能，二次衬砌以钢筋混凝土为主材，按照先墙后拱法进行施工。矮边墙要在仰拱回填完后立即施工，之后使用自行式液压全断面二衬台车进行二衬浇筑。

6 施工监控量测

本工程小净距隧道洞口Ⅴ级围岩浅埋偏压段按照技术要求和现场实际条件分别开展了地质观察、地表下沉、围岩周边收敛、拱顶下沉相关监控量测工作，以此对作业面围岩和支护的受力情况和安全稳定进行全面的摸底、排查，为后续作业提供充分的数据参考支持。

监控测量结果显示，该工程位移、收敛、沉降等各项指标均达到设计标准。建筑结构在整个施工过程中保持稳定，未见异常，说明采取的相关技术措施是科学有效的。

7 结束语

综上所述，小净距浅埋偏压隧道工程施工条件复杂，对施工安全提出了较高要求，工程施工难度较大。从改善工程建筑力学结构着手，采取科学的技术措施，可以大幅提高结构力学性能，保障施工安全，为工程的顺利实施奠定基础。