浅埋及偏压隧道洞口段进洞施工技术

[摘要] 在部分铁路隧道施工过程中经常会遇到洞口段为浅埋、偏压地质条件的隧道，这种地质条件隧道的进洞施工风险较大，处理不好就容易发生塌方、初支变形量过大、及二衬开裂等现象，严重影响施工的安全、质量及进度。本文结合云桂铁路（广西段）YGZQ-3标那达1号隧道浅埋偏压的施工实际，对该隧道洞口段施工步骤做简要介绍，为今后类似浅埋偏压隧道进洞提供一些借鉴。

[关键词] 浅埋；偏压；洞口段；大管棚 ；注浆

[中图分类号] TU745.3 [文献标志码] A [文章编号] 1003-1324（2012）-02-0083-04

1 工程概况

那达1号隧道位于广西省田东县境内，全长388m，出口段有11m明洞，全隧均为V级围岩，属浅丘地貌，地形起伏不大，高程160-225m，相对高差5-65m，最大埋深55m，隧区山体较缓，自然坡度为100-340，坡面植被多为灌木，植被发育。隧道出口段右侧边坡存在边坡顺层，为保证施工安全在边坡顺层段设置两根预加固桩，桩截面为2mX3m，桩长分别为21m和23m。

2 洞口段施工方案

2.1 洞口段施工顺序

2.1.1 施做洞口的2根预加固桩；

2.1.2 按设计要求做好洞口天沟及排水系统；

2.1.3 开挖洞口段上半断面至明暗交界处，并做好临时边仰坡及直立开挖面的防护措施；

2.1.4 施做暗洞大管棚工程；

2.1.5 开挖明洞下半段面至明暗分界处，并做好临时防护；

2.1.6 施做明洞段衬砌；

2.1.7 待明洞衬砌达到设计强度后施做回填层；

2.1.8 施做暗洞段。

2.2 采取的加固措施

2.2.1 出口右侧边坡顺层地段采用预加固桩防止边坡滑坡；

2.2.2 洞口段隧道拱顶覆土较薄，开挖前采用水泥土回填反压，回填至隧道衬砌外轮廓不小于2m；

2.2.3 拱部设置Ф108×6mm大管棚，环向39根，间距0.4m，长35m，管内增设钢筋笼。

2.3 施工方法

2.3.1 预加固桩施工

⑴施工工艺流程：施工准备锁口护壁开挖土体或岩石，同时进行护壁施工（循环至桩底设计标高）桩体钢筋邦扎浇注桩体混凝土制作砼试件混凝土养生。

⑵施工过程中注意事项：

①开挖前要做好地面排水及锁口；

②两根桩要逐根开挖，待第一根桩灌注24h后，且桩身混凝土强度达到设计80%后，方可开挖另外一根；

③开挖过程中，应分节开挖，每节不得大于2m，且不得在土石变化处和滑动面处分开，开挖一节后应及时浇注护壁，待上一节护壁终凝后方可进行下一节开挖，护壁模板待护壁浇注24h后方可拆除；

④施工过程中注意检查桩井断面，不得小于设计断面，随时观察井内外有无变形情况，如有变形，应采取加固措施。整个施工过程要密切关注地质情况是否与设计相符，若与设计出入较大，应急时向设计部门提出；

⑤整个施工过程严格按照设计和规范进行，严格执行安全操作规程，确保施工安全。

2.3.2 洞口天沟、排水系统、边仰坡开挖及防护施工

⑴按设计图放出边、仰坡开挖轮廓线，做好洞顶截水天沟，以防地表水冲刷边、仰坡，导致边仰坡失稳坍塌。截水天沟结合现场地形修建，施工时首先将沟底虚土清理干净，然后施作现浇钢筋砼结构，坡面顺畅、不漏水。

⑵边、仰坡开挖自上而下逐段分层开挖，分层厚度2～3m，边坡开挖时预留20～30cm后用人工刷坡。刷坡时严格按放线开挖，控制超欠挖。土方直接用挖掘机挖装。石方采用钻爆法施工，进行光面爆破。当开挖至最下面大管棚下1～1.5m的高度时，停止开挖，修筑平台，以方便大管棚施工。

⑶边仰坡防护（见图1）：边仰坡防护自上而下随开挖随防护。洞身开挖轮廓范围内采用复合纤维砂浆锚杆，长6m；洞身开挖轮廓范围以外采用Φ25砂浆锚杆，长9m。Φ25钢筋采用HRB335。Φ25砂浆锚杆螺丝端杆采用紧固件国家标准尺寸，钢材采用45号钢（采用手焊）或16Mn钢；Φ25复合纤维锚杆紧固件采用厂家标准配件。锚杆钻孔直径Φ91mm，孔内采用M30水泥砂浆灌注，注浆压力为0.4MPa。

洞身开挖轮廓以外面层由喷射C20混凝土、钢筋网组成。喷混凝土厚10cm，分二次喷射，首先初喷4cm厚C20混凝土，再施工锚杆，间距1.2m，梅花形布置；然后挂20cm*20cmΦ8钢筋网，最后复喷6cm厚C20混凝土。洞身开挖轮廓范围以内面层仅由喷射C20混凝土组成，不挂设钢筋网，厚8cm，同样分两次喷射，初喷C20混凝土厚4cm，然后施作锚杆，最后复喷C20混凝土厚4cm。

2.3.3 大管棚施工工艺

⑴钢架混凝土导向墙施工

在明暗交界地段施作C20混凝土导向墙，纵向长度为1m，厚度为0.8m，导向墙基础需置于稳定基础或具有足够的承载力；导向墙基础需嵌入管棚作业平台不小于0.5m，必要时应加深或进行加固处理。导向墙内埋设两榀18号工字钢拱架，拱架之间用φ22钢筋连结；在拱架背上安设φ132×4mm孔口导向钢管，钢管长1m，外插角1°～3°。孔口钢管安设时进行准确测量放样定位，使孔口管轴线与管棚设计轴线吻合，保证孔口管稳固牢靠，确保管棚的施作符合设计要求。

⑵大管棚施工

①钻孔及钢管顶进：大管棚按设计位置施工，钻机安置的位置距工作面的距离不小于2m。钻机安置后，根据钻孔要求进行严格定位定向，钻杆穿过孔口钢管，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到钻机钻进的导向作用，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进过程应注意观察，发现钻孔偏斜时及时纠正。

大管棚钢管采用φ108X6mm无缝钢管，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm（φ114X6mm钢套管车内丝，φ108X6mm钢管车外丝），钢管丝扣要上满，确保连接可靠。在下管前，将要顶进的钢管节搭配到设计长度并试拼接，并做好记录，以保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少需错开1m，然后根据钢管节逐一顶进。

注浆管事先在钢管上钻好孔径10～16mm、间距20cm梅花形布置的注浆孔；钢管末端设置不小于1m的止浆段，钢管末端10～15cm焊成楔形，以减小顶进阻力。

为提高导管的抗弯能力，在导管内放置钢筋笼，钢筋笼由四根φ18的主筋和固定环组成，固定环采用短管节，将其与主筋焊接，按1m间距设置。

②大管棚注浆：

注浆采用1：1水泥浆，当围岩破碎或地下水发育时，为调凝需要，可部分采用水泥-水玻璃双浆液，浆液强度等级不小于M10。

注浆采用BW-250/50型双液注浆泵注浆。压水试验结束后，按先稀后浓、注浆量先大后小，达到结束标准后，停止注浆，用管塞及时封堵管口，防止跑浆。随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗浆液，观测并记录泵的排量和注浆压力的变化情况。

采用单孔注浆结束标准：注浆压力逐步升高，当达到设计终压并稳压10分钟；注浆量不小于设计注浆量的80%；注浆速度为开始注浆速度的1/4时。

2.3.4 暗洞段施工：暗洞段采用大拱脚台阶法施工：

⑴施工工序如下

①在上一循环的超前支护防护下，弱爆破开挖① 部，施作①部周边的初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

②弱爆破开挖② -1部，施作②-1部初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架，设锁脚锚管，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度；施做临时仰拱：架设临时横撑A，铺设钢筋网，并喷混凝土封闭临时仰拱，同时施作临时斜撑。

③同②-1部施工工序，开挖及支护②-2。

④弱爆破开挖③-1部，施作③-1部边墙初期支护，即初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架，设锁脚锚管，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

⑤同③-1部施工工序，开挖及支护③-2。

⑥弱爆开挖④部，施作④部仰拱初期支护，即初喷混凝土，铺钢筋网，架设钢架，复喷混凝土至设计厚度。

⑦灌筑V部仰拱与边墙基础；待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充VI部至设计高度。

⑧根据监控量测分析，确定二次衬砌施作时机，拆除临时横撑，铺设环+纵向透水盲沟、防水板+土工布，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅶ部（拱墙）衬砌。

⑵施工注意事项：

①隧道施工应坚持"弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。

②钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固，工序变化处钢架应设锁脚锚管，以确保钢架基础稳定，下台阶安全，防止塌方。

③复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及参考图的要求，进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌筑二次衬砌的时机及调整支护参数，必要时可喷混凝土封闭掌子面。

④I18横撑连接处或与钢架连接处均设钢垫板（24X20X1.6cm）；I18斜撑与钢架连接处设钢垫板（30X40X1.6cm），斜撑与拱脚连接处设钢垫板（14X30X1.6cm）。

⑤当岩体极破碎自稳性较差时，必要时可采取喷混凝土封闭掌子面或采用大拱脚台阶A型，上台阶预留核心土。

⑥若拱顶钢架发生明显下沉，可按大拱脚台阶B型方式施工，上台阶设临时竖撑，并进行系统支护补强，以确保施工安全。

⑦若边墙钢架发生明显内移，必要时可架设临时横撑B；

⑧上台阶每循环开挖机支护进尺V级围岩不应大于1榀钢架间距；边墙开挖每循环开挖与支护不得大于2榀钢架间距；

⑨仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚管施工，每循环开挖支护进尺不得大于3m；

⑩隧道开挖后，初期支护应急时施做并封闭成环，仰拱至开挖面距离不大于35m，拱墙衬砌距开挖面不大于70m。

3 结束语

隧道洞口段施工对于隧道施工的重要性显而易见，按照新奥法理论，初期支护及预加固措施是隧道结构的一部分，而二次衬砌仅起安全储备和饰面作用，因此重视预加固措施和初期支护对隧道施工是非常重要的。各项措施不是孤立存在的，根据围岩情况、施工环境、工期要求等进行安全性、经济性比较，因地制宜采取综合手段才是确保进洞段施工顺利的关键所在。

该隧道出口暗挖段目前已进洞205m，拱墙二衬已完成155m，均无开裂及沉降现象发生，说明该进洞方案是安全可行的，希望能为类似工程提供一些参考和借鉴。

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