余 偉

（中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 工程概況

在建隧道前山一號(hào)隧道為雙線隧道，設(shè)計(jì)行車速度為350km/h，全長(zhǎng)551.26m。本隧道地處剝蝕低山區(qū)，地勢(shì)起伏較大，自然坡度15°～45°，隧道最大埋深78m，圍巖分布為III 級(jí)圍巖85m，IV 級(jí)185m，V 級(jí)248m，其中出口淺埋段起止里程DK99+345 至DK99+468.27，總長(zhǎng)123.27m，埋深3m～0.26m，洞外地表處理措施為10%水泥土反壓回填，整理為臺(tái)階狀，反壓回填范圍上邊緣鋪一層漿砌片石，厚30cm，并采用骨架護(hù)坡防護(hù)回填土體邊坡，洞內(nèi)施工φ89 管棚，采用Vc型復(fù)合式襯砌，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱開挖。

2 地質(zhì)情況

本隧道表層為第四系殘坡積層粉質(zhì)黏土，淺黃色，硬塑，主要成分為粉黏粒，粉粒次之，層厚約0.5m～1.0m，下伏基巖為變質(zhì)砂巖夾板塊狀粉砂巖，強(qiáng)風(fēng)化，黃褐色～青灰色，巖層破碎，變質(zhì)砂巖夾板塊狀粉砂巖巖層產(chǎn)狀340°∠55°，隧道線路右側(cè)邊坡順層，傾向線路左側(cè)，視傾角15.2°。其中洞身DK99+380～DK99+420段偏壓、埋深淺，表層粉質(zhì)黏土及強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖，黃褐色～青灰色，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖層較破碎，巖質(zhì)較軟，V 級(jí)軟石。

3 淺埋偏壓段地表處理施工

3.1 施工技術(shù)原理

原設(shè)計(jì)地形為45°邊坡，施工支護(hù)措施為φ89 洞內(nèi)管棚和地表反壓回填10%水泥土，而實(shí)際地形自然坡度55°～60°，嚴(yán)重偏壓，很容易引起洞外邊坡滑坡，導(dǎo)致隧道溜塌。

正值雨季10%水泥土回填施工質(zhì)量難以保證，改用了回填碎石土并摻入了5%水泥，然后在周邊采用帷幕注漿法形成帷幕墻，阻斷注漿液的流失，而后在所回填碎石土中補(bǔ)注漿，起到板結(jié)作用，達(dá)到整體反壓的效果。為解決嚴(yán)重偏壓?jiǎn)栴}，采用洞外補(bǔ)打中管棚預(yù)注漿，將上邊坡挑起，從而減輕偏壓壓力[1-2]。

3.2 淺埋處理施工

3.2.1 施工技術(shù)參數(shù)

施工里程為DK99+345～DK99+468，淺埋處理長(zhǎng)度123m，典型處治剖面圖見圖1。圖1 中里程為DK99+392 洞外地表處理斷面，圍巖為Vc 級(jí)，開挖工法為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，洞內(nèi)掌子面開挖過程中，每2 榀H175 型鋼（0.6m/榀）搭設(shè)59 根φ50 的3m 超前小導(dǎo)管；洞外地表處理技術(shù)參數(shù)為：洞頂上方3m 位置搭設(shè)兩排10mφ89 中管棚及注漿，梅花型布置；線路左側(cè)遠(yuǎn)離洞側(cè)用碎石土夯填壓實(shí)，靠近洞采用5%水泥碎石土回填并注漿；反壓碎石土頂采用10cmC25 噴射混凝土封閉。

圖1 DK99+392 洞外地表處理斷面示意

3.2.2 施工機(jī)具和材料

機(jī)具：后八輪、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、履帶式潛孔鉆機(jī)、柴油發(fā)電、單杠注漿機(jī)、電焊機(jī)、濕噴機(jī)械手、空壓機(jī)、1 臺(tái)清水泵。材料：洞渣及黏土、P·O42.5 水泥、水、C25 噴射混凝土、φ89 鋼管、φ50 鋼花管、φ42 小導(dǎo)管及φ110PVC 管。

3.2.3 施工參數(shù)優(yōu)化

在5%水泥碎石土基礎(chǔ)之上，用1:1 的水泥漿再進(jìn)行板結(jié)，同時(shí)為確保注漿達(dá)到預(yù)期效果，在回填碎石土表面用C25 噴施混凝土封閉頂部，沿周邊打設(shè)φ110@500mmPVC 花管預(yù)注漿作為止?jié){帷幕，防止鋼花管回填注漿過程中，跑漿至碎石土邊坡以外，達(dá)到了板結(jié)碎石土的作用[3-5]。

3.2.4 地表處理施工過程

1.清除地表土，測(cè)量放樣，放出地表處理范圍，安排人工砍除地表喬木，用挖掘機(jī)清除地表灌木及腐殖土。

2.開挖臺(tái)階，用挖掘機(jī)將隧道左線偏壓邊坡開挖成臺(tái)階狀，以便層層回填，形成反壓整體，防止整個(gè)回填土沿邊坡滑移。

3.反壓回填，在洞口附近取黏性土，將洞渣一起混合裝運(yùn)至地表處理場(chǎng)地，用1 臺(tái)挖掘機(jī)摻和5%水泥拌和均勻后，另外1 臺(tái)挖掘機(jī)從DK99+345 往DK99+468 由低往高處每層30cm，用22 噸壓路機(jī)層層碾壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再收坡整形，確保一次性施工到位。

4.打設(shè)管棚，在隧道拱頂3m 反壓邊坡處，DK99+370～DK99+420 范圍內(nèi)打設(shè)兩排10m 的φ89 中管棚，間距1.5m 梅花型布置。跟常規(guī)工藝一樣，先用潛孔鉆打設(shè)φ110 孔、清孔，用挖掘機(jī)配合人工頂φ89 管、埋設(shè)φ42 鋼花管及管口封孔，在管棚打設(shè)邊坡范圍內(nèi)，用機(jī)械手噴射10cm 厚C25 混凝土，再進(jìn)行注漿。

5.止?jié){帷幕施工，為防止回填土注漿無限制擴(kuò)散到邊坡外而流失，在周邊施作止?jié){帷幕。用潛孔鉆機(jī)在回填土頂部，打設(shè)12m@0.3m 的φ110 的孔，直至原地面以下，先埋設(shè)φ110 的PVC 管，防止塌孔，然后埋設(shè)φ50 鋼花管注漿形成止?jié){帷幕。

6.回填土注漿，止?jié){帷幕施工完成后，開始在回填土注漿范圍內(nèi)鉆孔，9m@1.5m 的φ110 的孔，打滿孔后埋設(shè)φ89 鋼管，再封孔注漿，直至將回填土板結(jié)為整體，反壓隧道線路左側(cè)，徹底解決隧道嚴(yán)重偏壓?jiǎn)栴}。

7.地表處理完成后，反壓回填范圍上邊緣鋪一層M10 漿砌片石，厚30cm，并采用骨架護(hù)坡防護(hù)回填土體邊坡，在回填土坡腳做排水溝，將地表水排至自然溝渠中。

3.3 施工中采取的技術(shù)措施

3.3.1 邊坡管棚處理技術(shù)措施

在隧道拱頂3m 反壓邊坡處打設(shè)管棚，為更好地達(dá)到注漿效果，地表不跑漿，注漿之前邊坡打設(shè)管棚范圍內(nèi)，噴射混凝土覆蓋地表原樹根空隙，同時(shí)封閉地表防止地表水滲入隧道內(nèi)，確保在雨季開挖洞身安全。采取常規(guī)水泥漿注漿工藝，φ89 鋼管封孔進(jìn)行注漿，注漿壓力1MPa，漿液是按1:1 水灰比調(diào)制而成。

為起到注漿效果，在φ89 鋼管內(nèi)安裝φ42 小導(dǎo)管，而且小導(dǎo)管上打1cm 孔，15cm 間距梅花型布置，將漿液更好注入管棚底部，增加地層注漿效果，同時(shí)增加管棚懸挑邊坡的剛度，降低了洞身開挖期間邊坡偏壓導(dǎo)致邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2 止?jié){帷幕處理技術(shù)措施

為達(dá)到反壓回填土注漿效果，用潛孔鉆機(jī)在地表回填土頂部，按0.3m 間距鉆φ110 孔，按跳孔順序鉆進(jìn)，直至原地面以下，平均深度12m。將3 根4m 的φ110PVC 熱熔焊接成12m，安放在鉆好的孔里，一是為了防止塌孔，二是鋼管注漿不向外擴(kuò)散，更好地形成止?jié){帷幕。在Φ50鋼管上按每個(gè)斷面鉆3個(gè)12mm孔，間距15cm，然后將φ50 鋼花管放置在PVC 管中注漿，注漿完成后，再進(jìn)行下一排跳孔鉆孔注漿作業(yè)，直到完全形成止?jié){帷幕墻。

3.3.3 反壓土回填注漿處理技術(shù)措施

待周邊止?jié){帷幕墻形成后，核心反壓回填土范圍內(nèi)鉆孔注漿，潛孔鉆機(jī)按1.5m 間距打設(shè)φ110 孔，因場(chǎng)地限制，加快施工進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)采用邊打孔邊埋管，每打1 個(gè)孔，及時(shí)埋設(shè)φ89 鋼管，防止塌孔。φ89 鋼管上同邊坡中管棚一樣，需要在鋼管周邊打孔，方便漿液最大限度擴(kuò)散至周圍回填土中，確保與原5%水泥碎石土形成板結(jié)體作用。注意埋管需高出頂面15cm，待表面覆蓋10cm 厚噴射混凝土后，采取常規(guī)注漿工藝，φ89 鋼管封孔進(jìn)行注漿，注漿壓力1MPa，漿液是按1:1水灰比調(diào)制而成。

4 圍巖監(jiān)控量測(cè)

本段淺埋處理段布設(shè)25 個(gè)斷面，在洞身開挖期間，每天2 次對(duì)洞內(nèi)拱頂、拱腰及拱腳位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，施工后圍巖變形監(jiān)控結(jié)果見圖2。從圖2 可知：地表處理措施成效明顯，以DK99+393 斷面為例，沉降觀測(cè)及周邊收斂觀測(cè)，根據(jù)上圖經(jīng)過2 個(gè)月10 天圍巖不間斷監(jiān)測(cè)，即3.14-5.24 期間數(shù)據(jù)顯示，洞內(nèi)沉降在14mm 以內(nèi)，同時(shí)周邊收斂觀測(cè)曲線累計(jì)值也小于8mm，數(shù)據(jù)反饋圍巖穩(wěn)定，無任何異常情況，且噴射混凝土表面無任何裂紋。

圖2 施工后圍巖變形監(jiān)控結(jié)果

5 進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)效益比較

進(jìn)度效益比較：按照原設(shè)計(jì)施工，計(jì)劃施工周期為126d。通過此地表淺埋處理技術(shù)，不影響洞內(nèi)施工，洞內(nèi)僅采用超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù)，打62 環(huán)3m 小導(dǎo)管，每環(huán)鉆孔3h，注漿2h，共計(jì)5h，則5*62/24=13d。綜上所述，在進(jìn)度方面，可節(jié)約工期113d。

經(jīng)濟(jì)效益比較：原設(shè)計(jì)φ89mmx5mm 鋼管45*10*18m=8100m，而地表淺埋處理所用φ89mmx5mm 鋼管200*9m=1800m，從而節(jié)約了φ89mm 鋼管6300m，即重65.24 噸。洞內(nèi)超前變更設(shè)計(jì)為φ42mmx3.5mm 小導(dǎo)管，消耗重量為22.85 噸，則節(jié)約鋼管65.24-22.85=42.39 噸，所需勞務(wù)費(fèi)69.3 萬元，材料費(fèi)23.3 萬元，共計(jì)節(jié)約92.6萬元。

6 結(jié)語

經(jīng)過前山一號(hào)隧道地表淺埋處理技術(shù)的應(yīng)用，克服了淺埋超淺、偏壓的施工難題，安全快速地完成了此淺埋段的掘進(jìn)。因此該地表處理過程中所采取的技術(shù)方法和措施是安全、可行的，不僅縮短了施工時(shí)間，保證了施工工期，而且節(jié)約了成本，降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，為今后類似淺埋嚴(yán)重偏壓隧道施工提供了成功施工案例。