摘 要：文章通過工程實(shí)例，對(duì)小凈距淺埋偏壓隧道的地表加固，反壓護(hù)拱，超前錨桿支護(hù)、中間巖柱加固、洞身開挖、監(jiān)控量測(cè)等關(guān)鍵工序的施工方法和技術(shù)措施進(jìn)行了探討和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：小凈距；淺埋偏壓；施工技術(shù)

1 概述

1.1 工程概況

聞垣高速公路位于山西省運(yùn)城市東北部，東接河南濟(jì)源至邵源高速公路，進(jìn)而連接二廣高速，西連大運(yùn)高速，是晉南地區(qū)又一條重要的出省通道。該公路的建設(shè)，對(duì)于完善山西省公路網(wǎng)、緩解連霍高速公路開封、洛陽、三門峽間的交通壓力和運(yùn)城市挺進(jìn)中原，走向沿海，促進(jìn)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和旅游事業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1.2 隧道總體概況

大虎峪1#隧道位于山西省絳縣大虎峪村，隧道聞喜端臨涑水河，接寨子2號(hào)特大橋，垣曲端臨殷家溝，接大虎峪2#隧道。該隧道所處地貌屬于構(gòu)造剝蝕作用形成的中低山地貌，隧道沿線地形起伏較大，山高坡陡，山頂覆蓋薄層黃土狀亞粘土，斜坡上基巖大多裸露，沿線植被不發(fā)育，僅有極少量灌木叢。隧道雙洞軸線凈距聞喜端為16.0m，濟(jì)源端為19.5m，整個(gè)隧道按小凈距隧道考慮。該隧道左線長(zhǎng)1333m，右線長(zhǎng)1330m。設(shè)計(jì)為雙向四車道，單洞凈寬10.25m，單洞凈高5.0m，左洞進(jìn)口明洞長(zhǎng)10m，右洞進(jìn)口明洞長(zhǎng)5m。

1.3 進(jìn)口淺埋偏壓段隧道情況

大虎峪1#隧道進(jìn)口端左線K24+403-K24+375段和右線YK24+405-YK24+380段均為Ⅴ級(jí)圍巖偏壓隧道，其中左線處于淺埋段，該段洞身埋深淺，僅有0.5m的覆蓋層，并且洞頂左側(cè)山體自然坡度較陡，最陡處55°，洞身處于嚴(yán)重淺埋偏壓狀態(tài)，屬于典型的隧道貼坡進(jìn)洞情形。文章將重點(diǎn)介紹大虎峪1#隧道左洞進(jìn)口淺埋偏壓段施工技術(shù)。

大虎峪1#隧道左洞進(jìn)口淺埋偏壓段圍巖為Ⅴ級(jí)強(qiáng)風(fēng)化混合花崗片麻巖，局部為弱風(fēng)化，粗粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體主要呈碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性很差，施工易坍塌，處理不當(dāng)容易出現(xiàn)大塌方。

2 進(jìn)洞前施工技術(shù)措施

2.1 明洞挖掘施工

為保障工程安全，避免工程設(shè)施遭受地下水和降水浸潤(rùn)影響，在挖掘作業(yè)開始前，施工人員要先做好洞口附近的防水處理。防水措施包括在在洞口上方邊仰坡外設(shè)置的截水溝和在洞口周邊布置的排水溝，這些設(shè)施可以有效降低山坡水流對(duì)土層的沖刷及落石、邊坡失穩(wěn)等現(xiàn)象的發(fā)生。明挖法是明洞挖掘作業(yè)的主要方法。施工時(shí)必須嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)坡率，并做好相關(guān)支護(hù)措施，以提高邊坡穩(wěn)定性。

2.2 進(jìn)洞前洞口長(zhǎng)管棚預(yù)支護(hù)

明洞開挖及邊仰坡噴錨支護(hù)完成后，進(jìn)洞前先施工長(zhǎng)管棚。大虎峪1#隧道左洞聞喜端K24+403-K24+375段淺埋偏壓嚴(yán)重，為了保證進(jìn)洞安全，設(shè)計(jì)了30m長(zhǎng)大管棚，管棚采用外徑為108mm，壁厚6mm熱軋無縫鋼管制作，鋼管環(huán)向間距50cm，大管棚由28根鋼管自拱頂均勻布置；注漿采用水泥水玻璃漿液；定位和導(dǎo)向采用18工字鋼混凝土套拱，套拱要求在襯砌輪廓線外施作；套拱采用預(yù)留核心土掏槽開挖，在長(zhǎng)管棚施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在其保護(hù)下再進(jìn)洞開挖。

進(jìn)洞前通過注漿后的大管棚具有較高水平的機(jī)械強(qiáng)度、剛性表現(xiàn)良好，除了對(duì)縱向方向的不均勻應(yīng)力有著較好的耐受性外，還與周邊巖體有機(jī)地結(jié)為一體，構(gòu)成一個(gè)承載拱，各個(gè)承載體都是這個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一部分，其承受的壓力沿環(huán)狀結(jié)構(gòu)均勻分散，從而大幅提高了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為施工安全奠定了基礎(chǔ)。

2.3 反壓護(hù)拱施工

由于大虎峪1#隧道左洞進(jìn)口段處于嚴(yán)重淺埋偏壓狀態(tài)，且Ⅴ級(jí)圍巖風(fēng)化破碎，管棚施工時(shí)卡鉆嚴(yán)重，為保證管棚施工順利進(jìn)行，將拱頂右側(cè)淺埋段地表土清除，管棚采用明挖法施工，管棚施工完畢后再施工反壓護(hù)拱，以保證隧道在施工和運(yùn)營(yíng)期間的安全和穩(wěn)定。

反壓護(hù)拱采用C25混凝土進(jìn)行施工，施工平均厚度為1.2m，護(hù)拱內(nèi)設(shè)置I18工字鋼，以將上方山體偏壓力傳遞至下方完整的基巖上，工字鋼縱向間距50cm，環(huán)向間距50cm，護(hù)拱施工時(shí)要分段開挖，分段立模澆注，防止基礎(chǔ)開挖影響淺埋偏壓陡坡的穩(wěn)定。

3 洞身挖掘作業(yè)

小凈距隧道洞口Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓段具有圍巖級(jí)別不高、施工影響因素較多的特點(diǎn)，所以在具體施工時(shí)，就必須科學(xué)選擇挖掘施工技術(shù)，合理安排施工工序，以保障工程質(zhì)量安全。鑒于左右暗洞洞身設(shè)計(jì)進(jìn)洞里程差距超過40m，該項(xiàng)工程采用依次施工的方式，首先進(jìn)行右側(cè)洞洞身的挖掘施工，其中，靠前的25m洞身使用短臺(tái)階法進(jìn)行挖掘施工，前后兩級(jí)臺(tái)階間的距離一般設(shè)定為10m。右洞進(jìn)口淺埋偏壓段洞身開挖采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，側(cè)導(dǎo)洞設(shè)置在偏壓洞身斷面左側(cè)，并使用中空灌漿錨桿進(jìn)行加固處理。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行該洞上下斷面的挖掘施工及支護(hù)處理。洞口Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓段施工工序詳見圖1。

4 初期支護(hù)施工

本隧道采用新奧法施工，復(fù)合式襯砌，淺埋偏壓段初期支護(hù)參數(shù)見表1。

施工中針對(duì)隧道淺埋偏壓段自身特點(diǎn)和小凈距隧道施工難點(diǎn)，在初期支護(hù)方面采取了如下針對(duì)性的施工措施和對(duì)策。

4.1 洞身圍巖及小凈距隧道中間巖柱加固

小凈距隧道淺埋偏壓段Ⅴ級(jí)強(qiáng)風(fēng)化圍巖穩(wěn)定性差，為保障工程質(zhì)量安全，必須對(duì)輸送巖體進(jìn)行加固處理，提高圍巖受力性能和整體水平。為此，首先要在徑向方向上采用Φ25中空注漿錨桿作為系統(tǒng)錨桿，按照梅花形布置，相對(duì)于普通錨桿，該種錨桿注漿效果更好。需要注意的是，左右洞中間巖柱的注漿錨桿長(zhǎng)度一般控制在4.5m，以實(shí)現(xiàn)淺埋偏壓小凈距隧道穩(wěn)定性的最優(yōu)化。

4.2 鋼拱架噴射混凝土初期支護(hù)

鋼拱架噴射混凝土具有硬化速度快，機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，適合淺埋偏壓Ⅴ級(jí)圍巖的受力需求。使用該工藝，不但有利于初期支護(hù)強(qiáng)度、剛度等性能的提高，還能夠盡早滿足早期圍巖的支護(hù)需求。提高作業(yè)面周圍巖體的穩(wěn)定性，保障施工安全。鋼拱架用18普通工字鋼按照0.8m的間隔加工制作。該道工序使用噴射發(fā)進(jìn)行混凝土施工，可以有效減少粉塵產(chǎn)生，控制回彈率。施工時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配置混凝土，確保施工質(zhì)量。

5 二次襯砌

小凈距隧道進(jìn)口淺埋偏壓段二次襯砌作業(yè)以厚度45cm的C25鋼筋混凝土為施工材料，根據(jù)工程施工具體進(jìn)度及時(shí)實(shí)施，以確保施工安全。二次襯砌和掌子面間的距離不能超過50m。為保障具有足以滿足淺埋偏壓段軟弱圍巖狀態(tài)下的受力抗裂性能，二次襯砌以鋼筋混凝土為主材，按照先墻后拱法進(jìn)行施工。矮邊墻要在仰拱回填完后立即施工，之后使用自行式液壓全斷面二襯臺(tái)車進(jìn)行二襯澆筑。

6 施工監(jiān)控量測(cè)

本工程小凈距隧道洞口Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓段按照技術(shù)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件分別開展了地質(zhì)觀察、地表下沉、圍巖周邊收斂、拱頂下沉相關(guān)監(jiān)控量測(cè)工作，以此對(duì)作業(yè)面圍巖和支護(hù)的受力情況和安全穩(wěn)定進(jìn)行全面的摸底、排查，為后續(xù)作業(yè)提供充分的數(shù)據(jù)參考支持。

監(jiān)控測(cè)量結(jié)果顯示，該工程位移、收斂、沉降等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)在整個(gè)施工過程中保持穩(wěn)定，未見異常，說明采取的相關(guān)技術(shù)措施是科學(xué)有效的。

7 結(jié)束語

綜上所述，小凈距淺埋偏壓隧道工程施工條件復(fù)雜，對(duì)施工安全提出了較高要求，工程施工難度較大。從改善工程建筑力學(xué)結(jié)構(gòu)著手，采取科學(xué)的技術(shù)措施，可以大幅提高結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，保障施工安全，為工程的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。