唐瞻鵬，零銀珠

(廣西桂通工程管理集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

在山區(qū)及丘陵坡腳陡峭斜坡上建設(shè)高速公路或高速鐵路，隧道洞口時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一側(cè)埋深大、一側(cè)埋深小的情況，使其受到嚴(yán)重的偏壓，如果處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致洞口結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大變形或損壞。傍山隧道受地形限制，淺埋偏壓進(jìn)洞難以避免，因此，必須采取可靠措施保證洞口結(jié)構(gòu)、邊坡及仰坡穩(wěn)定，確保隧道洞口安全[1-2]。

淺埋偏壓隧道工程進(jìn)洞施工要采取合理的施工技術(shù)及嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，一些學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)的施工方法研究。白國(guó)權(quán)[3]探討了偏壓隧道洞口進(jìn)洞方式，提出了合理可行的方案；張富有等[4]針對(duì)東山隧道進(jìn)口段180 m范圍的淺埋偏壓段，介紹了相關(guān)施工技術(shù)的應(yīng)用情況；趙樹(shù)杰等[5]開(kāi)展了淺埋偏壓隧道CRD法的施工方案研究，并進(jìn)行了優(yōu)化；賈元霞[6]進(jìn)行了高速鐵路淺埋偏壓隧道的安全進(jìn)洞方案研究。

雖然在淺埋偏壓隧道工程進(jìn)洞施工方法與安全保障方面的研究已有了一定的成果，但由于地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)方案、施工環(huán)境復(fù)雜多變，具體的隧道洞口還要進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)施工。本文以穿過(guò)丘陵地貌區(qū)的云盤隧道為例，針對(duì)隧道進(jìn)出口地段的洞口設(shè)計(jì)情況，對(duì)施工方法與安全保障進(jìn)行了介紹，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，以期為此類的隧道建設(shè)提供參考。

1 工程概況

在建龍勝至峒中口岸高速公路云盤隧道穿過(guò)丘陵地貌區(qū)，其左線長(zhǎng)度為1 463 m，右線長(zhǎng)度為1 456 m；進(jìn)口洞門為端墻式，出口洞門采用削竹式，洞口段圍巖均為Ⅴ級(jí)。云盤隧道左線進(jìn)出口、右線進(jìn)口(湖南城步端)均為偏壓明洞，采用雙向開(kāi)挖掘進(jìn)的方法進(jìn)行施工。

根據(jù)勘探和調(diào)繪成果，隧址區(qū)地層巖性為第四系坡沖積塊石、殘積粉質(zhì)黏土，基底為震旦系南沱組下段粉砂巖、斷層角礫巖等。左線Ⅴ級(jí)圍巖連續(xù)長(zhǎng)度最長(zhǎng)為160 m，占總隧道長(zhǎng)度的10.9%；右線Ⅴ級(jí)圍巖連續(xù)長(zhǎng)度最長(zhǎng)為291 m，占總隧道長(zhǎng)度的20.0%。依據(jù)《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90-2015)的相關(guān)要求[7]，該隧道需編制專項(xiàng)施工方案以確保施工安全。

云盤隧道城步端進(jìn)口左右洞均存在較大地形偏壓，且均為半明半暗淺埋偏壓段，其進(jìn)口左線洞口段8 m、右線洞口段21 m為半明半暗淺埋偏壓段，洞口左側(cè)設(shè)計(jì)有抗滑樁，右側(cè)布置偏壓墻。為了保證安全，必須對(duì)洞口段進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)加固，并采取可靠的洞口段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相應(yīng)的施工方法。

2 洞口地質(zhì)條件

地勘資料顯示，隧道進(jìn)出口地段表層大部分為粉質(zhì)黏土覆蓋層，圍巖穩(wěn)定性差，均可能因施工開(kāi)挖造成坍塌，設(shè)計(jì)中采用錨、噴、網(wǎng)等防護(hù)措施予以加固處理。

2.1 地形地貌

云盤隧道地處剝蝕丘陵、深丘地形，受砂泥巖軟硬巖類組合特征的影響明顯，為深谷、臺(tái)梁式地貌，地面標(biāo)高為496.00～742.10 m。

隧道所穿越的山體大致呈南北向臺(tái)梁式展布，進(jìn)、出口段位于丘陵坡腳。地形地貌為谷地或?qū)捑彽膭兾g槽狀地形，為鰭脊陡坡、陡壁，自然斜坡坡角一般在30°～40°。隧址區(qū)內(nèi)植被茂密，場(chǎng)地斜坡表層覆蓋土體為坡殘積粉質(zhì)黏土，部分山體基巖大片外露，部分緩坡有水田、旱地。

2.2 進(jìn)洞口邊、仰坡

隧道進(jìn)口段位于丘陵坡腳陡峭斜坡上，地形坡角為26°～35°，局部形成高4～5 m的陡坎，分布旱地，坡向320°，坡形呈單面山，隧道軸線與坡向呈小角度相交。

進(jìn)口段斜坡坡面分布連續(xù)的薄層第四系坡積(Qdl)粉質(zhì)黏土，下伏殘積粉質(zhì)黏土(Qel)為硬塑狀，該層厚0.30～1.60 m。下伏基巖為震旦系南沱組下段粉砂巖。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪，洞口附近地層產(chǎn)狀傾向?yàn)?9°，傾角為18°，相對(duì)洞口右側(cè)邊坡為順向坡。土體風(fēng)化層強(qiáng)度較低，遇水易軟化崩解，引發(fā)坡體淺層滑塌。勘察期間自然坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 出洞口邊、仰坡

隧道出口段位于丘陵斜坡谷地上，地形坡角約30°，山體植被發(fā)育，坡向180°，坡形呈負(fù)地形，隧道軸線與坡向近垂直相交，自然邊坡坡向與地層走向呈大角度相交，但地層傾角較陡，約為31°?？辈炱陂g自然坡體穩(wěn)定，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。

出口段斜坡坡面分布連續(xù)，為厚0.50 m的薄層第四系坡積(Qdl)粉質(zhì)黏土。下伏基巖為震旦系南沱組下段粉砂巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚度>46.8 m。土體風(fēng)化層風(fēng)化強(qiáng)烈、強(qiáng)度低，遇水易軟化崩解形成軟弱夾層，容易引發(fā)坡體淺層滑塌。

3 洞口設(shè)計(jì)方案

3.1 洞口防護(hù)與加固設(shè)計(jì)

進(jìn)口段設(shè)計(jì)情況：進(jìn)口左、右線洞口均為半明半暗淺埋偏壓段，長(zhǎng)度分別為8 m和21 m，兩個(gè)洞口左側(cè)均設(shè)置3根φ2.2 m、縱向間距為4 m的抗滑樁，右側(cè)分別布設(shè)長(zhǎng)8 m、13 m的偏壓墻。隧道進(jìn)口仰坡開(kāi)挖需對(duì)左側(cè)山體進(jìn)行刷坡，為5級(jí)坡，洞口臨時(shí)邊坡高30～40 m，進(jìn)口段左側(cè)臨時(shí)邊坡按1∶0.5放坡。為了保證安全，邊仰坡防護(hù)設(shè)置長(zhǎng)3.5 m的φ42 mm注漿小導(dǎo)管，掛φ8 mm間距20 cm的鋼筋網(wǎng)，并噴射10 cm厚C20混凝土進(jìn)行加固；右側(cè)臨時(shí)邊坡按1∶0.75進(jìn)行分階放坡，采用與左側(cè)相同的錨噴護(hù)面(具體設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖1、圖2)。

圖1 進(jìn)口段平面圖(cm)

圖2 進(jìn)口段立面圖(cm)

出口段情況：左線洞口段8 m為半明半暗淺埋偏壓段，左洞左側(cè)ZK3+988～ZK3+990段為路塹擋墻，左洞右側(cè)ZK3+988～ZK3+980段為偏壓墻。龍勝端右洞無(wú)明顯偏壓現(xiàn)象。隧道出口仰坡開(kāi)挖需對(duì)左側(cè)山體進(jìn)行刷坡，刷坡高度為1級(jí)坡，洞口臨時(shí)邊坡高10～15 m，對(duì)出口段左側(cè)和右側(cè)臨時(shí)巖質(zhì)邊坡按1∶1.25進(jìn)行分階放坡及錨噴護(hù)面。

3.2 洞口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

偏壓洞口結(jié)構(gòu)尺寸要由計(jì)算確定[8]。本隧道左線進(jìn)出口端超前大管棚長(zhǎng)均為28 m，右線進(jìn)出口端超前大管棚長(zhǎng)均為40 m。管棚采用φ108 mm、壁厚6 mm無(wú)縫鋼管制作，節(jié)長(zhǎng)分別設(shè)為3 m、6 m和9 m；導(dǎo)向管采用φ127 mm、壁厚4 mm無(wú)縫鋼管制作，在距離管尾240 cm處，將麻絲成紡錐狀纏繞在管壁上，并用膠帶纏緊，尾段加焊φ16 mm鋼筋；在鋼管頂部20 cm位置切割開(kāi)并加工成尖錐狀。管上注漿孔孔徑為15 mm，孔間距為150 mm，呈梅花形布置；管棚環(huán)向間距為0.5 m，呈0.5°～1°外插。

洞口段套拱設(shè)計(jì)為厚60 cm的C30混凝土結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)為C15的混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，長(zhǎng)度×寬度×厚度為200 mm(一般情況)×110 cm×100 cm。洞口管棚套拱鋼架采用Ⅰ20b型鋼拱架制作，按縱向間距75 cm/榀布設(shè)3榀鋼拱架，布設(shè)31個(gè)φ127 mm×4 mm孔口管。超前管棚與暗洞第一排超前注漿小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度≥5 m，注漿孔孔徑為16 mm，間距為150 mm，呈梅花形布置。

明洞拱圈、墻部均采用厚度為60 cm的C40防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級(jí)≥P8；拱圈鋼筋為縱向間距20 cm的φ22 mm鋼筋；仰拱布設(shè)環(huán)距60 cm的φ8 mm鋼筋網(wǎng)，采用C40鋼筋混凝土現(xiàn)澆，上部回填C15素混凝土。

4 洞口施工及質(zhì)量控制要點(diǎn)

本隧道工程施工難點(diǎn)為進(jìn)口左、右線洞口的半明半暗淺埋偏壓段施工(下文主要介紹進(jìn)口段施工)。質(zhì)量控制要點(diǎn)的主要施工步驟安排為：邊、仰坡的開(kāi)挖與防護(hù)，抗滑樁，偏壓擋墻(含錨索)，明洞開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)施工[9]。

4.1 施工步驟安排

進(jìn)口段基本施工順序如圖3所示。

圖3 施工順序圖

4.2 邊仰坡開(kāi)挖及防護(hù)

進(jìn)行隧道洞口邊、仰坡的開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)盡量減少對(duì)巖土體的擾動(dòng)，可不爆破或小爆破，不得采用大爆破。邊坡防護(hù)必須與邊坡開(kāi)挖同步進(jìn)行，隨時(shí)檢查邊坡和仰坡的變形狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行掛網(wǎng)并噴射混凝土。施工時(shí)要嚴(yán)格控制邊、仰坡鋼筋網(wǎng)的間距及噴射混凝土的厚度；對(duì)于防護(hù)用的長(zhǎng)3.5 m、φ42 mm呈梅花形布置的注漿小導(dǎo)管，要檢測(cè)其間距及深度，確保施工質(zhì)量要求。

4.3 抗滑樁施工

云盤隧道進(jìn)口左右線各設(shè)置有3根抗滑樁?？够瑯妒┕げ捎眯阢@施工。場(chǎng)地平整、樁位確定后，機(jī)械就位，進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒。調(diào)制好泥漿，其含砂率為6%，比重<1.20，黏度≤25 s。泥漿檢驗(yàn)合格后進(jìn)行鉆孔施工。施工中應(yīng)保證豎直度，確保成孔質(zhì)量。鉆孔完成后清孔，要求孔底沉渣≤50 mm。鋼筋籠加工放置，混凝土澆筑均要按施工規(guī)范要求進(jìn)行。

4.4 偏壓墻施工

偏壓墻應(yīng)分段分層進(jìn)行施工，節(jié)段之間設(shè)置沉降縫，混凝土澆筑過(guò)程應(yīng)振搗充分，保證其強(qiáng)度和外觀質(zhì)量。偏壓墻基礎(chǔ)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，要檢測(cè)地基承載力，如不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)及時(shí)聯(lián)系監(jiān)理、設(shè)計(jì)方確定處理方案，同時(shí)基礎(chǔ)埋深也應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。偏壓墻墻身各層之間應(yīng)設(shè)置連接筋，連接筋型號(hào)和間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

偏壓墻基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)，為了保證施工安全，四周邊坡應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行放坡開(kāi)挖，坡比≥1∶0.75，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況較差時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整坡比或者增設(shè)臨時(shí)防護(hù)。臨時(shí)防護(hù)可采用掛網(wǎng)噴錨防護(hù)，錨桿采用φ22 mm、長(zhǎng)1.6 m的鋼筋，鋼筋縱橫向間距均為1.0 m；噴射混凝土厚度≥5 cm。

要加強(qiáng)偏壓防護(hù)。開(kāi)挖左線城步端右側(cè)偏壓段及右線城步端右側(cè)偏壓段時(shí)，在基坑開(kāi)挖邊線1 m范圍外設(shè)置截水溝，基坑邊坡逐級(jí)開(kāi)挖逐級(jí)掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土防護(hù)，每級(jí)邊坡高度宜≤10 m，坡率宜≤1∶0.5。每級(jí)邊坡修筑邊坡平臺(tái)，寬度宜≥2 m。偏壓墻澆筑分段分層進(jìn)行施工，節(jié)段之間設(shè)置沉降縫。

城步端左洞右側(cè)偏壓墻長(zhǎng)8 m，為了確保安全，偏壓墻基礎(chǔ)需增設(shè)錨索，采用長(zhǎng)20 m、縱向間距為2 m的單排Ⅰ類錨索，單索抗拔力設(shè)計(jì)值為300 kN，預(yù)應(yīng)力張拉為設(shè)計(jì)值的80%，錨索按永久使用要求進(jìn)行防腐處理，鉆孔孔徑≤130 mm，定位偏差≤10 mm，傾斜度≤5%。注漿為M40水泥砂漿，水泥為P.O42.5及以上，砂粒徑宜≤2 mm。正式施工前要選擇地質(zhì)條件有代表性的地段進(jìn)行錨固力試驗(yàn)，以確定最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

4.5 隧道洞口偏壓段施工

4.5.1 套拱施工

隧道洞口防排水系統(tǒng)及沖溝回填引流后，進(jìn)行隧道套拱施工。安裝套拱底模后，安裝套拱內(nèi)工字鋼和導(dǎo)向管。用工字鋼彎制成骨架，且與內(nèi)支撐骨架連接牢固，連接間距縱向?yàn)?.5 m，環(huán)向?yàn)? m。面模采用鋼模，且安裝時(shí)要預(yù)留混凝土澆筑窗口。套拱混凝土澆筑以振動(dòng)棒振搗為主，人工配合，通過(guò)串筒下料，兩側(cè)分層對(duì)稱澆筑。

按單側(cè)施工方法進(jìn)行套拱下斷面施工，一側(cè)施工完后再施工另一側(cè)?；A(chǔ)開(kāi)挖應(yīng)分段開(kāi)挖，挖好后及時(shí)使套拱內(nèi)拱架接地，保證拱腳安置于穩(wěn)定的基巖上。安裝好模板后，盡快進(jìn)行套拱基礎(chǔ)及下斷面套拱混凝土澆筑。

4.5.2 超前大管棚施工

管棚及導(dǎo)向管按設(shè)計(jì)要求制作，其外插角為0.5°～1°，在上拱部125°范圍布置；同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)≤50%，加工鋼管時(shí)要進(jìn)行鋼節(jié)編號(hào)，相鄰鋼管錯(cuò)開(kāi)1 m以上；超前管棚與暗洞第一排超前注漿小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度≥5 m。

管棚鉆孔要求定位準(zhǔn)確，先從低孔開(kāi)始鉆孔，并由兩側(cè)往中間方向?qū)ΨQ施工。待孔深、孔徑、傾斜度等檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下道工序。清孔后安裝鋼管，棚管頂進(jìn)采用大孔引導(dǎo)與機(jī)械人工輔助相結(jié)合的工藝進(jìn)行。注漿材料為1∶1的水泥漿，其漿液配合比和注漿壓力要在現(xiàn)場(chǎng)確定調(diào)整。注漿要從孔口一次性注入，當(dāng)排氣孔有漿液流出時(shí)，終壓注漿，使管內(nèi)漿液飽滿密實(shí)。

4.5.3 洞口進(jìn)洞開(kāi)挖與支護(hù)

洞口管棚、圍巖形成穩(wěn)定的整體后，對(duì)隧道洞身進(jìn)行開(kāi)挖施工。隧道洞口圍巖為Ⅴ級(jí)，為保證隧道進(jìn)洞安全，擬采用三臺(tái)階七步法開(kāi)挖[10]，開(kāi)挖順序如圖4所示。主要是預(yù)留核心土，同時(shí)采用臨時(shí)仰拱臺(tái)階法進(jìn)行施工，先行開(kāi)挖上斷面，開(kāi)挖宜短進(jìn)尺、多循環(huán)，并及時(shí)支護(hù)。

施工前進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，結(jié)合地質(zhì)預(yù)報(bào)、地質(zhì)素描和設(shè)計(jì)地質(zhì)巖性等信息綜合分析隧道前方圍巖情況，據(jù)此在施工中制定必要的手段并適當(dāng)調(diào)整施工參數(shù)。超前支護(hù)經(jīng)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求之后，進(jìn)行開(kāi)挖施工。

圖4 三臺(tái)階七步開(kāi)挖順序示意圖

4.5.4 明洞施工

明洞開(kāi)挖按洞口開(kāi)挖的方式進(jìn)行，其基礎(chǔ)要落在穩(wěn)固地基上。明洞開(kāi)挖完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行仰拱施工。拱圈施工在臺(tái)車上進(jìn)行，明洞襯砌采用液壓鋼內(nèi)模，外模及外支撐采用定制木模和鋼管支撐，襯砌要求全斷面整體式灌注。

明洞襯砌強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后拆架，明洞外沿鋪設(shè)防水層，要求由內(nèi)至外敷設(shè)1層HDPE自粘防水卷材、1層400 g/mm3無(wú)紡?fù)凉げ肌? cm厚的M20砂漿保護(hù)層。明洞結(jié)構(gòu)全部施工結(jié)束并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行拱頂回填，要按規(guī)范要求對(duì)稱均衡回填壓實(shí)，保證兩側(cè)高差≤0.5 m。明洞兩側(cè)采用C15素混凝土回填，頂面用5%水泥土回填至洞頂2 m高位置。

4.5.5 端墻式洞門施工

隧道進(jìn)出口洞門分別采用端墻式、削竹式，要在洞頂回填完成后立即進(jìn)行洞門工程施工。采用襯砌臺(tái)車立內(nèi)模，由足夠強(qiáng)度、平整度的模板做外模。鋼筋集中制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝。整體結(jié)構(gòu)經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后，由明暗交接處向洞口方向澆筑。在明洞強(qiáng)度達(dá)到施工規(guī)范要求后，在不影響洞內(nèi)施工的情況下施作洞門。

洞門墻澆筑可分層進(jìn)行，每次澆筑高度控制在2 m以內(nèi)。施工縫要求設(shè)在模板接縫處，按設(shè)計(jì)或施工規(guī)范要求設(shè)置接茬鋼筋并鑿毛。為確保整體腳手架穩(wěn)定，應(yīng)搭設(shè)雙排腳手架并預(yù)留行車道，安裝通長(zhǎng)剪刀撐及斜撐。

4.6 隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

云盤隧道洞口淺埋段應(yīng)進(jìn)行地表下沉監(jiān)控量測(cè)，地表下沉量測(cè)應(yīng)從開(kāi)挖工作面前方、距離為隧道埋深與開(kāi)挖高度之和處布置測(cè)點(diǎn)并開(kāi)始測(cè)量，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時(shí)為止。地表下沉量測(cè)宜與洞內(nèi)凈空變化和拱頂下沉量測(cè)布置在同一個(gè)橫斷面內(nèi)，用高精度全站儀及精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行量測(cè)，量測(cè)精度為1 mm。

隧道進(jìn)口設(shè)有抗滑樁、偏壓墻，邊仰坡也較陡，應(yīng)在樁墻頂和邊仰坡設(shè)置監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)其沉降與偏位進(jìn)行監(jiān)測(cè)[11-12]。監(jiān)測(cè)中若發(fā)現(xiàn)地表位移量過(guò)大或下沉速度無(wú)穩(wěn)定趨勢(shì)時(shí)，要及時(shí)上報(bào)監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，以及時(shí)采取可靠的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

由于本隧道設(shè)計(jì)考慮周全，施工技術(shù)方法合理，洞口進(jìn)洞質(zhì)量控制較好，安全措施到位，隧道的進(jìn)洞施工得到了良好的質(zhì)量控制及安全保障。目前，本隧道的明洞施工已經(jīng)完成，隧道暗洞施工進(jìn)展順利，洞口結(jié)構(gòu)已經(jīng)通過(guò)有效的質(zhì)量控制措施和檢驗(yàn)技術(shù)要求，地表下沉、邊仰坡、偏壓墻等監(jiān)測(cè)表明均在預(yù)警范圍內(nèi)，施工效果良好。