戴義

摘要 隨著國家逐步加大對基礎工程的投入，在山區(qū)修建高鐵時很多隧道洞口圍巖存在順層偏壓、巖堆、滑坡等不良地質段，結合巖性軟弱、節(jié)理裂隙發(fā)育、坡陡等情況，使洞口段施工存在較高安全風險。文章通過朱家?guī)r隧道進口洞口施工實踐，詳細介紹了隧道洞口段邊仰坡地形較陡，開挖邊仰坡較高時洞口安全施工方法，為保證隧道洞口的施工安全、擬供后期再存在類似工程推廣使用。

關鍵詞 隧道洞口;不良地質;較高安全風險

中圖分類號 U231.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0126-03

0 引言

為降低施工難度和安全風險，根據(jù)隧道洞口圍巖存在不良地質段及陡峭地形條件，將隧道洞口明暗分界里程進行調(diào)整，漏空部位設置混凝土護拱。護拱宜作為導向墻，護拱內(nèi)的鋼架與縱、橫向大管棚焊接牢固。以減少洞口邊仰坡大面積開挖對不良地質坡面的擾動[1]。

1 工程概況

1.1 設計概況

朱家?guī)r隧道位于重慶市奉節(jié)縣草堂鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)，線路沿長江北岸展布。隧道進口位于草堂鎮(zhèn)新房村以東的溝谷內(nèi)，進口里程D1K684+010.5，明暗分界里程D1K684+033。D1K684+033～D1K684+063段超前支護為Φ108 mm大管棚，共計50根，單根長度35 m，環(huán)向間距0.4 m;D1K684+033～D1K684+020采用單壓式明洞襯砌;D1K684+020～D1K684+010.5采用雙耳墻明洞襯砌，仰拱下設20根樁基，樁頂設置（9.5×25.3×3）m承臺。洞口緊鄰水井灣雙線中橋1#臺，進口洞口邊仰坡高陡，橋隧相連，且洞頂邊坡有巖堆;洞頂永久邊仰坡采用錨桿框架梁護坡防護;設計列車行車時速為350 km/h。隧道起止里程：D1K684+010.5～D1K690+990，全長6 979.5 m，采用?30‰，?15‰單坡下，最大埋深約490 m，如圖1所示。

1.2 自然條件及水文地質條件

奉節(jié)縣屬于中亞熱帶濕潤季風氣候，無霜期長，雨量充沛，日照時間長。年平均氣溫16.3 ℃，極端最低氣溫?9.2 ℃，極端最高氣溫39.6 ℃，年平均降水量為1 151.2 mm。在大氣降水法計算基礎上，設計預測測區(qū)最大涌水量Q max=13 440 m3/d。洞身通過地層主要為巖溶水與基巖裂隙水，靠大氣降雨下滲補給。

朱家?guī)r隧道進口滑坡區(qū)段上覆蓋第四系全新統(tǒng)滑坡堆積粉質粘土、塊石土，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)巴東組三段及頁巖地層。左側順層偏壓，加之該段線路行走于可溶巖與非可溶巖接觸帶，存在軟化夾層的可能，使得順層影響極為嚴重[2]。

1.3 工程難點

朱家?guī)r隧道進口洞口鄰近水井灣雙線中橋1#橋臺，場地狹小，洞頂上方為巖堆、滑坡體;明暗分界里程處右側順層偏壓，邊坡開挖高度約49 m，邊仰坡坡度較陡，坡率1∶0.5～1∶0.75，加之該段線路行走于可溶巖與非可溶巖接觸帶，存在軟化夾層的可能，使得順層影響極為嚴重，因而隧道洞口地段施工難度相應增大，進洞方案優(yōu)化調(diào)整對施工過程中安全順利進洞至關重要[3]。

2 施工階段和措施

2.1 積極變更設計，優(yōu)化施工方案

D1K683+010.5～D1K684+033段開挖揭示0～8 m為巖堆（塊石土），下伏基巖巖性為巴東組二段及巴東組三段泥質灰?guī)r，巖層緩傾，巖體較破碎。明洞開挖揭示巖堆厚度較原設計減薄，地質條件較原設計好。因洞口場地狹窄，水井灣雙線中橋橋臺已施作，現(xiàn)場無條件施作鉆孔樁。

經(jīng)施工單位提出建議，參建各方多次現(xiàn)場踏勘研究后，決定將隧道進口明暗分界里程由D1K684+033調(diào)整為D1K684+028，漏空部位設置C40混凝土護拱，護拱內(nèi)設置雙層I22型鋼鋼架，鋼架間距0.6 m;D1K684+028～D1K684+020段設置單壓式明洞襯砌，D1K684+020～D1K684+010.5段設置雙耳墻明洞襯砌，取消仰拱下設樁基、承臺，采用C40混凝土換填至基巖。D1K684+033～D1K684+063段超前支護為直徑108 mm大管棚調(diào)整至D1K684+028～D1K684+058段，共計50根，單根長度35 m，環(huán)向間距0.4 m;靠山側護拱內(nèi)設置橫向雙層直徑108 mm大管棚16根，層間距1.5 m，縱向間距0.6 m。

2.2 施工方法及步驟

第一步：朱家?guī)r隧道1#橫洞小里程方向施工至D1K684+070時停止掌子面施工。邊仰坡測量放線，上半部分采用人工刷坡，機械能施作范圍采用人工配合挖機開挖，臨時邊仰坡采用錨噴網(wǎng)防護、施作洞頂防護網(wǎng)。

第二步：施作D1K684+028～D1K684+033段線路左側護拱邊墻工字鋼鋼架;施作環(huán)向及縱向連接鋼筋;并留設縱向管棚導向管，澆筑護拱C40混凝土至拱頂。

第三步：打設橫向2排φ108 mm大管棚及大管棚頂3排φ42 mm小導管并注漿，外露1 m。

第四步：接長拱頂工字鋼鋼架，施作環(huán)向及縱向連接鋼筋，并留設縱向管棚導向管，澆筑護拱C40混凝土，加強坡面監(jiān)測，確保坡面穩(wěn)定。

第五步：開挖作業(yè)平臺打設縱向直徑108 mm大管棚;搭設腳手架施作邊仰坡永久錨桿框架梁。

第六步：采用三臺階加臨時仰拱法施工1#橫洞小里程D1K684+070～D1K684+028段暗洞（隧道貫通），二次襯砌緊跟。

第七步：明洞段明洞施工。

第八步：洞門施工，洞頂回填、綠化。

2.3 邊仰坡施工

測量放樣時把洞口位置定位準確后，按設計圖紙先施工洞頂上面截排水溝及邊坡防護，由于朱家?guī)r隧道進口洞口位于巖堆、滑坡體，邊仰坡坡度較陡，上半部分邊仰坡采用人工刷坡，機械能施作范圍采用人工配合挖機開挖，從上而下逐層開挖，每層開挖的高度不大于3 m，并及時逐層分段落按設計的參數(shù)支護到位。

2.4 橫向管棚及管棚頂小導管

施作D1K684+028～D1K684+033段線路左側護拱邊墻至拱頂高度，利用刷坡渣土壓實作為左側護拱邊墻施工平臺，平臺上滿鋪竹跳板，山體水平打孔氣動潛孔鉆（YQ100A）打設橫向2排直徑108 mm大管棚，長13～16 m（根據(jù)圍巖情況確定深度，如進入基巖打13 m），間距0.6 m，共16根，大管棚外露1 m與工字鋼焊接牢固，大管棚內(nèi)設鋼筋籠并注漿，注漿由下至上順序，注漿壓力1～2 MPa;采用YT-28鉆機打設大管棚頂3排直徑42 mm小導管并注漿，豎向間距0.6 m，縱向0.6 m，共計24根，打設4.5 m小導管，外露1 m，并注漿，小導管填充水泥砂漿，采用專用注漿泵注漿，水泥漿拌制嚴格按施工配合比執(zhí)行，注漿前要先沖洗注漿管中沉積等雜物，從下面往上的順序依次進行。單孔注漿壓力0.5～1.0 MPa，一般情況下以注漿量達到設計提供的注漿量作為注漿結束標準。當注漿壓力達到終壓后持壓10～15 min，注漿量如果達不到設計提供的注漿量，但大于設計提供的注漿量的80%以后時，也可以結束注漿。

2.5 暗洞段護拱施工

采用挖機分部開挖護拱拱腳底基礎，開挖分部完成，深度為2.2～2.8 m，開挖放坡，坡比為1∶0.75，開挖一級支護一級，采用噴射混凝土封閉邊坡，施作D1K684+028～D1K684+033段線路左側護拱邊墻工字鋼鋼架，鋼架底部固定在基礎底，型鋼鋼架采用I22a，縱向間距為0.6 m，橫向間距1.5 m，由雙層鋼架共6個單元組成，也可以根據(jù)現(xiàn)場的情況調(diào)整每個型鋼鋼架的各節(jié)長度，型鋼鋼架的接頭也需調(diào)整位置;施作環(huán)向及縱向連接鋼筋，連接鋼筋為Φ22 mm的HRB400鋼筋進行連接，按環(huán)向間距1.0 m設置，工字鋼架與縱向的連接筋端部需焊接穩(wěn)固;并留設縱向管棚導向管，護拱鋼架安裝完成后采用“I18型鋼+厚5 cm木板”搭設支架模型的方法施工該段護拱，澆筑護拱C40混凝土至拱頂。

2.6 超前大管棚支護

洞口D1K684+028～D1K684+058段設計采用大管棚進行超前預支護，該段大管棚一次施做到位，洞口管棚利用D1K684+028～D1K684+033護拱鋼架作為導向墻，管棚長度30 m，間距40 cm，排列數(shù)量為50根。

2.6.1 導向墻施工

管棚利用D1K684+028～D1K684+033護拱鋼架作為導向墻，鋼架的外邊緣采用直徑133 mm的鋼管與工字鋼架焊接牢固。

2.6.2 大管棚鉆孔、安裝

（1）搭建鉆孔所需的作業(yè)平臺安裝鉆孔所需的鉆機。①鉆機的作業(yè)平臺用鋼管腳手架搭設，同橫向管棚鉆機的作業(yè)平臺，搭建平臺需一次性搭好，鉆孔所需的鉆機從高方向孔位向低方向孔位依次進行。②作業(yè)平臺必須支撐在穩(wěn)固的木板或混凝土預制板上，腳手架連接必須牢固，保證穩(wěn)定，以防在鉆機鉆進過程中產(chǎn)生不均勻下沉或擺動等影響鉆好后的成孔質量。③鉆機定位：鉆機要和已預埋好的孔口管方向平行，以確保鉆機位置正確。用全站儀、掛線等方法相互結合的復核方法，反復調(diào)整，確保鉆機的鉆桿軸線與孔口管的軸線相吻合。

（2）鉆孔。①鉆機開始鉆孔時，必須低速低壓，待成孔5 m以上再根據(jù)實際探明的地質情況逐漸調(diào)整鉆機鉆進速率及調(diào)整鉆機的風壓。②在鉆孔過程中采用測斜儀測定鉆孔位置，并根據(jù)鉆機鉆進的速度來判定前方巖層情況。③現(xiàn)場在鉆桿鉆進過程中要保證鉆機上的動力器及鉆頭等按同心圓鉆進。④安排專人做好鉆進過程的原始記錄，對孔口排出的巖屑進行地質判定和描述，為后續(xù)洞身開挖提供相關依據(jù)。

（3）清孔驗孔。①用鉆桿配合鉆頭連續(xù)進行反復洗孔，清除孔內(nèi)浮碴等雜物，確保成孔孔徑滿足設計要求。②用高壓風從孔底向孔口方向清理浮碴等雜物。③用PVC管檢測成孔是否滿足孔深、外插角等相關要求。

（4）安裝管棚鋼管。①鋼管在機床上加工好絲扣，鋼管四周按設計鉆設10 mm孔徑的溢（注）漿孔（靠孔口端部1.5 m不鉆孔），孔間距15 cm，按梅花型設置。②接長鋼管時相鄰鋼管的接頭需前后錯開。在同一截面內(nèi)接頭數(shù)不大于一半數(shù)量，相鄰鋼管的接頭需錯開1.5 m以上。③大管棚內(nèi)設4根Φ18 mm鋼筋籠，鋼筋籠由主筋和定位環(huán)組成，定位環(huán)采用鋼筋作為定位環(huán)，將其與主筋焊接，按1 m間距設置。

2.6.3 大管棚注漿

管棚安裝完成后，開始進入壓注水泥漿工序，利用漿液的滲透作用，將周圍巖體預先加固及堵住圍巖裂隙水，既能起到超前預支護的作用，同時又加強了管棚的強度和剛度。

2.7 暗洞段施工

（1）朱家?guī)r隧道D1K684+070～D1K684+028段洞身采用三臺階法+臨時仰拱法施工，整個開挖面共劃分成三個臺階和仰拱部分采用平行跟進的施工方法，各臺階長5 m左右，相錯5 m左右。后續(xù)仰拱和二次襯砌緊跟，距下臺階掌子面分別為30～35 m。循環(huán)進尺控制為一榀鋼架的距離。

（2）三臺階法+臨時仰拱法采用弱爆破控制及配合人工機械開挖，下臺階開挖后必須及時施作下臺階邊墻的初期支護，后面仰拱與下臺階的距離滿足規(guī)范要求，并及時施做二襯以便盡早閉合成環(huán)。采用裝載機裝渣，運碴采用15 t以上自卸汽車運輸至棄渣場。

3 結語

當隧道洞口位于不良地質及邊仰坡陡峭地段，從加強技術手段，通過變更設計，優(yōu)化施工方案，加強與參建各方溝通協(xié)調(diào)，確保了在隧道洞口場地狹窄、洞頂上方為不良地質及邊仰坡陡峭地段安全進洞施工技術方案，在其他類似工程提供借鑒。

參考文獻

[1]王勤富.淺埋暗挖法地鐵出入口逆向進站變截面開挖技術的研究[D].株洲：湖南工業(yè)大學，2016.

[2]宋戰(zhàn)平，綦彥波，趙國祝，等.巖溶隧道施工關鍵技術及工程應用研究[M].西安：陜西科學技術出版社，2013：14-15.

[3]王琪，史振宇，汪原原，等.秦嶺隧道洞口段施工技術[J].公路交通科技（應用技術版），2012（3）：161-165.