樊 俊 明

(中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 太原 030032)

1 工程概述

1.1 工程概況

陽(yáng)城隧道全長(zhǎng)7 108.25 m，為單洞雙線隧道，隧道最大埋深207 m。隧道設(shè)置2座斜井，斜井長(zhǎng)分別為439 m,725 m(平距)。隧道線間距變化范圍4.00 m～4.18 m。

1.2 地形地貌

隧道地處毛烏素沙漠向黃土高原過(guò)渡區(qū)，沿線地形受地臺(tái)抬升及黃土高原水流向源侵蝕的影響，下切作用明顯，“V”字型沖溝發(fā)育，呈樹(shù)枝狀分布，形成溝壑縱橫、支離破碎的特點(diǎn)，地形較為復(fù)雜，為典型的黃土高原侵蝕性梁峁溝谷地貌類型。

1.3 地質(zhì)情況

隧道進(jìn)口位于陡坡上，進(jìn)口自然坡角較陡，約70°。進(jìn)口處基巖裸露，巖性為白堊系下統(tǒng)洛河組砂巖，其中153°∠80°張節(jié)理、250°∠60°張節(jié)理兩組節(jié)理對(duì)基巖穩(wěn)定性影響最大，易發(fā)展卸荷結(jié)構(gòu)面，發(fā)生崩塌、滑塌等現(xiàn)象。

1.4 工程背景及施工難點(diǎn)

陽(yáng)城隧道進(jìn)口仰坡地質(zhì)揭示為砂層上覆砂質(zhì)新黃土，按設(shè)計(jì)刷坡后采用噴錨臨時(shí)防護(hù)，大管棚進(jìn)洞，施工工法采用三臺(tái)階大拱腳臨時(shí)仰拱法。在開(kāi)挖支護(hù)完成8.25 m，準(zhǔn)備下一循環(huán)開(kāi)挖時(shí)，隧道仰坡右側(cè)出現(xiàn)溜塌，溜塌長(zhǎng)度約15 m，高度約10 m，最大深度約3 m，溜塌土方約400 m3。同時(shí)洞內(nèi)已施工初支出現(xiàn)縱向和環(huán)向裂縫，裂縫呈樹(shù)枝狀，最寬10 mm，導(dǎo)致隧道進(jìn)洞困難，存在極大的安全隱患。

2 洞口防護(hù)

2.1 應(yīng)急處理措施

出現(xiàn)溜塌現(xiàn)象后，立即撤出作業(yè)人員及設(shè)備，并安排專人負(fù)責(zé)仰坡上部土體監(jiān)測(cè)，確保安全。同時(shí)在洞內(nèi)增設(shè)了扇形鋼支撐，并進(jìn)行土方回填，對(duì)溜塌體采用噴射混凝土進(jìn)行封閉。

2.2 仰坡卸載及防護(hù)

砂質(zhì)新黃土具有多孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、層理不明顯、透水性較強(qiáng)、濕陷性等特征，極易形成溜塌，在遇水后更為顯著，因此隧道仰坡應(yīng)分級(jí)設(shè)置，每級(jí)坡不宜過(guò)陡、過(guò)高，并設(shè)置緩沖平臺(tái)。一級(jí)仰坡坡率應(yīng)緩于其他仰坡坡率，使坡面形成緩沖坡。

仰坡開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)施作永久防護(hù)，永久防護(hù)宜采用拱形骨架護(hù)坡、植物防護(hù)等防排水較好的方法，避免雨水進(jìn)入坡面，造成坡面失陷、溜塌。

2.3 坡腳防護(hù)

為了確保洞口及邊仰坡穩(wěn)定，在仰坡坡腳設(shè)置一排鉆孔灌注防護(hù)樁，樁頂設(shè)置擋土墻。為了減少洞門邊坡的刷方，在洞門兩側(cè)設(shè)置鉆孔灌注防護(hù)樁，防護(hù)樁樁頂設(shè)置冠梁。洞口兩側(cè)擋土墻與縱向冠梁間設(shè)置拉梁，形成整體受力結(jié)構(gòu)，對(duì)仰坡形成永久支撐。

3 進(jìn)洞技術(shù)

通過(guò)地質(zhì)鉆探及現(xiàn)場(chǎng)踏勘，隧道洞身主要為全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖，其中洞頂左側(cè)分布較厚，右側(cè)較薄，洞口掌子面地質(zhì)為砂層及砂質(zhì)新黃土，較潮濕、呈松散結(jié)構(gòu)。

3.1 超前支護(hù)施工

洞口段埋深淺，地質(zhì)軟弱松散，超前支護(hù)采用雙層支護(hù)方式。第一層采用超前大管棚，對(duì)開(kāi)挖段山體進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，并進(jìn)行注漿，更好地加強(qiáng)管棚的支撐強(qiáng)度，增加裂隙間的粘結(jié)力；第二層采用超前密排小導(dǎo)管，對(duì)開(kāi)挖面與超前大管棚之間圍巖進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。

超前管棚和小導(dǎo)管施工完畢后，在隧道開(kāi)挖上方形成了雙層承載拱，高壓注漿改善了圍巖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得被加固的圍巖密實(shí)，整體穩(wěn)定性增大，形成“殼狀”加固圈。

3.2 洞身開(kāi)挖及支護(hù)

3.2.1洞身開(kāi)挖

開(kāi)挖工法采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，在上、中臺(tái)階均隔榀設(shè)置臨時(shí)仰拱，并相互錯(cuò)開(kāi)，保證每榀拱架均有臨時(shí)仰拱。斷面見(jiàn)圖1。

施工時(shí)，先對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行人工開(kāi)挖，減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)，開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于1榀拱架間距，預(yù)留核心土，然后快速立架、噴射混凝土，盡量縮短圍巖的暴露時(shí)間。為了減小拱頂下沉，可采用高強(qiáng)度塑料對(duì)拱架拱腳進(jìn)行墊實(shí)。上臺(tái)階初期支護(hù)施工結(jié)束后，及時(shí)挖除核心土，施作臨時(shí)仰拱，使其形成臨時(shí)封閉環(huán)，提高拱架承載能力。

上臺(tái)階進(jìn)尺3 m～5 m后，進(jìn)行中臺(tái)階開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)2 m～3 m。中臺(tái)階與上臺(tái)階施工順序相同，即開(kāi)挖后及時(shí)安裝拱架、噴射混凝土、施作臨時(shí)仰拱。由于該隧道開(kāi)挖過(guò)程中左側(cè)揭示地質(zhì)為松散砂層，自穩(wěn)能力差，故現(xiàn)場(chǎng)施作時(shí)縮短了開(kāi)挖高度，將中臺(tái)階左側(cè)拱架分為兩節(jié)施作，從而縮小開(kāi)挖面積，減小臨空面，降低圍巖暴露時(shí)間。

中臺(tái)階進(jìn)尺3 m～5 m后，進(jìn)行下臺(tái)階開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)2 m～3 m，與上、中臺(tái)階施工順序相同。同時(shí)在下臺(tái)階拱架拱腳處沿隧道縱向設(shè)置通長(zhǎng)[32槽鋼，能夠有效防止拱頂下沉及圍巖不均勻沉降。

下臺(tái)階開(kāi)挖進(jìn)尺3榀后，拆除上臺(tái)階第一榀臨時(shí)仰拱，進(jìn)行仰拱開(kāi)挖及支護(hù)，噴射混凝土施工結(jié)束后及時(shí)在仰拱內(nèi)回填土反壓。用相同方法逐榀循環(huán)作業(yè)，確保安全順利通過(guò)淺埋不良地段。

3.2.2支護(hù)參數(shù)

初期支護(hù)采用全環(huán)噴射C25混凝土，厚27 cm；布設(shè)單層φ8 mm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)眼間距20 cm×20 cm；全環(huán)設(shè)Ⅰ20a鋼架，間距0.6 m/榀；每榀鋼架連接部位設(shè)置4根φ76 mm(t=5 mm)鎖腳錨管，長(zhǎng)度6 m，鋼管內(nèi)灌注M30砂漿；相鄰兩榀拱架之間設(shè)置φ22 mm縱向連接筋，環(huán)向間距1.0 m。

3.2.3相關(guān)要求

1)開(kāi)挖進(jìn)尺不得超過(guò)1榀拱架間距；

2)仰拱初期支護(hù)距離掌子面不得大于兩倍洞徑，洞口段應(yīng)及時(shí)成環(huán)鎖扣；

3)臨時(shí)仰拱不得一次性拆除，與仰拱初期支護(hù)至少搭接1榀拱架；

4)仰拱初期支護(hù)施工24 m后，及時(shí)進(jìn)行仰拱及仰拱填充施工。

4 監(jiān)控量測(cè)

4.1 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的布置

洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)每個(gè)斷面布置5個(gè)點(diǎn)，拱頂一個(gè)，上臺(tái)階拱腳上1.2 m處左右側(cè)各一個(gè)，中臺(tái)階拱腳上1.2 m處左右側(cè)各一個(gè)，縱向每5 m一個(gè)斷面。

地表監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)與洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)布置在同一個(gè)斷面，橫向間距5 m，縱向間距5 m。

4.2 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)

在進(jìn)行中、下臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)，拱頂下沉3 mm～5 mm，周邊收斂趨于穩(wěn)定，仰拱初支開(kāi)挖時(shí)，拱頂下沉約4 mm～7 mm，收斂趨于穩(wěn)定。截止到二襯施工時(shí)，累計(jì)下沉約20 mm～40 mm。

5 結(jié)語(yǔ)

1)松散砂層自穩(wěn)能力差，容易整體溜滑，施作防護(hù)樁、拉梁及冠梁，形成一個(gè)整體防護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)仰坡具有整體支擋作用，防止溜滑。

2)仰坡坡面采用拱形骨架護(hù)坡及植物防護(hù)，可以形成排水系統(tǒng)，防止仰坡遇水失陷產(chǎn)生溜塌。

3)洞內(nèi)采用超前管棚和超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，很好的控制住了開(kāi)挖塌方，尤其在砂層施工中，超前小導(dǎo)管對(duì)控制超挖起到了至關(guān)重要的作用。

4)施作雙層臨時(shí)仰拱，解決了隧道開(kāi)挖自穩(wěn)能力差、淺埋段下沉、收斂嚴(yán)重、甚至侵限的問(wèn)題。

5)縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，仰拱初期支護(hù)緊跟下臺(tái)階施工，加快閉合時(shí)間，及時(shí)成環(huán)，有效的控制了土體下沉，確保隧道施工安全。

通過(guò)對(duì)陽(yáng)城隧道進(jìn)口溜塌體進(jìn)行處理及洞口超前加固，在進(jìn)洞施工過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)安全隱患，該處加固及開(kāi)挖技術(shù)措施應(yīng)用是成功的，對(duì)同類地質(zhì)隧道施工具有參考意義。