淺埋公路隧道洞口段該如何施工？
周澤兵 陳安伍
摘 要：根據(jù)某隧道的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)隧道洞口區(qū)埋深較淺，且地質(zhì)情況較差的情況，提出幾點(diǎn)有效、合理的解決辦法，在保證施工安全及質(zhì)量的情況下進(jìn)洞。
主題詞：公路隧道；淺埋；洞口段；施工技術(shù)
0 前 言
某隧道是環(huán)山公路二期工程中的控制工程，公路等級(jí)為一級(jí)公路（山嶺重丘）標(biāo)準(zhǔn)，采用分離式單向行車(chē)雙車(chē)道隧道（上下行），設(shè)計(jì)速度為60km/h。隧道凈寬10.45m，凈高7.10m，洞口開(kāi)挖寬度12.50m，開(kāi)挖高度10.25m.
隧道洞口段是隧道施工的薄弱環(huán)節(jié)，隧道左線有一段處在一長(zhǎng)500m左右的山谷中，洞口的地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，洞口上方為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，主要為坡積土和沖積土層，靡凌破碎，夾泥量大，大部分富水，有的成飽和狀態(tài)，在大雨季節(jié)匯水非常大，表層植被因施工破壞后形成小型泥石流，水土非常容易流失，而且洞頂覆蓋層很薄，在洞口左側(cè)拱腰部位覆蓋層僅90cm厚，且有偏壓現(xiàn)象，大部分位置覆蓋厚度為10m左右，淺埋段長(zhǎng)度達(dá)80m多，為典型的淺埋隧道。洞內(nèi)圍巖為強(qiáng)風(fēng)化，夾泥，加上山坡匯水面積相當(dāng)大，開(kāi)挖后地表水直接滲入洞內(nèi)，使得超挖及跨塌非常嚴(yán)重，洞口段施工條件相當(dāng)困難。（見(jiàn)圖1）
圖1 隧道洞口雛形（淺埋段長(zhǎng)度80m）
根據(jù)特殊條件，決定對(duì)桃花源隧道洞口施工分如下幾項(xiàng)工作來(lái)進(jìn)行：洞頂?shù)乇硖幚�、洞口段超前支護(hù)、洞門(mén)挑檐防護(hù)、洞內(nèi)初期支護(hù)4個(gè)方面，并結(jié)合開(kāi)挖的控制爆破，運(yùn)用圍巖量測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，保證了洞口的施工安全。
1 洞口段施工方案
針對(duì)洞口覆蓋層薄，兩側(cè)山體陡峭，進(jìn)洞十分困難的特點(diǎn)，為保證隧道安全進(jìn)洞，經(jīng)多方研究論證，確定了如下進(jìn)洞方案，見(jiàn)圖2。
圖2 洞口支護(hù)布置示意圖
（1）為保證山體穩(wěn)定，對(duì)邊仰坡部分山體以及洞口段范圍的洞頂土體進(jìn)行整體性防護(hù)，噴射C20混凝土15cm，掛Φ6.5雙層鋼筋網(wǎng)（20cm x 20cm）封閉洞口邊仰坡坡面。
（2）為保證進(jìn)洞安全，環(huán)向和徑向設(shè)長(zhǎng)3.5m Φ25mm x 5mm中空注漿錨桿。
（3）洞口沿進(jìn)洞方向設(shè)Φ42mm超前注漿小導(dǎo)管，注水泥漿液，環(huán)向間距40cm。
（4）洞口沿進(jìn)洞方向設(shè)3排長(zhǎng)4.5mΦ22mm超前砂漿錨桿，加固洞口巖層。
（5）洞內(nèi)邊開(kāi)挖邊支立I16工字鋼拱架。
（6）洞內(nèi)開(kāi)挖采用“短進(jìn)尺、弱爆破”，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m以內(nèi)。
（7）利用圍巖監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
2 施工工藝
2.1地表加固
隧道進(jìn)口5m段左側(cè)拱腰處埋深僅90cm左右，為淺埋并且存在偏壓現(xiàn)象，隧道成型后極易引起拱頂巖層冒頂，或者在爆破工作中因沖擊波影響造成巖體失穩(wěn)，進(jìn)洞前必須對(duì)洞頂范圍巖體進(jìn)行加固，防止開(kāi)挖后造成坍塌，保證洞口段施工安全，加上噴射混凝土噴面，形成隔水層，使得地表匯水順著臨時(shí)排水排走，不致滲入巖體影響施工安全。具體方案如下：1、采用3.5m注漿小導(dǎo)管對(duì)洞頂覆蓋層進(jìn)行加固,注漿小導(dǎo)管加固范圍為整個(gè)坡面,寬度約為30m，長(zhǎng)度約為20m，間距1.2m×1.2m,梅花形布置,錨桿采用Φ22鋼筋，注漿水灰比1：1；2、錨桿施工后，用Φ6.5鋼筋掛雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距20cm×20cm，網(wǎng)片與導(dǎo)管綁扎聯(lián)結(jié)；3、采用噴C20噴射混凝土封閉該范圍坡面，而在洞口仰坡坡面先初噴一層C20混凝土3cm-5cm厚，封閉巖面后掛第一層鋼筋網(wǎng)，再噴一次封閉這層鋼筋網(wǎng)，然后再掛第二層鋼筋網(wǎng)，噴至設(shè)計(jì)厚度。
2.2洞口段圍巖加固（圖2）
因?yàn)槎错攪鷰r極為破碎，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性很差，必須進(jìn)行必要的加固才能進(jìn)行爆破施工。我們采取的具體方案如下：在洞口仰坡坡面，隧道起拱線以上施工三環(huán)長(zhǎng)度為4.5m的超長(zhǎng)錨桿，第一環(huán)距開(kāi)挖線10cm，錨桿間距40cm，第一環(huán)、第二環(huán)、第三環(huán)環(huán)向間距為40cm，錨桿間距40cm×40cm；在第一環(huán)與第二環(huán)之間施工Φ42mm超前注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)度6m，環(huán)向間距40cm。錨桿、小導(dǎo)管均為梅花形布置，注1：1水泥漿液。
2.3洞門(mén)挑檐防護(hù)
超前支護(hù)完成后應(yīng)該可以開(kāi)始準(zhǔn)備洞身開(kāi)挖施工，但因?yàn)槎错敻采w層太薄，新的問(wèn)題來(lái)了，我們又增加一項(xiàng)新的措施——挑檐防護(hù)。
因?yàn)楸舅淼蓝纯诘母采w層極薄，完成仰坡的超前錨桿和小導(dǎo)管后，開(kāi)始開(kāi)挖爆破施工，但第一次爆破就把洞頂覆蓋層全部沖破，部分超前錨桿、小導(dǎo)管破壞，根本無(wú)法使洞口成型，后來(lái)決定采用挑檐，在洞口成型后在小爆破進(jìn)尺。具體方案見(jiàn)圖3。
2.3.1恢復(fù)破壞的小導(dǎo)管及錨桿 局部位置適當(dāng)加密，保證洞頂薄層巖體加固效果良好，不致受爆破影響太大。
2.3.2架工字鋼拱架 第一榀工字鋼拱架緊貼洞頂巖面，然后從里向外拼裝3榀工字鋼拱架，間距為30cm～50cm，按設(shè)計(jì)圖紙方法用連接鋼筋連接穩(wěn)固。
2.3.3掛板 因?yàn)楣叭壒�，只能用小塊木模板，用粗鐵絲絞掛在連接鋼筋和工字鋼拱架上，注意要求穩(wěn)固，密封，保證混凝土質(zhì)量和外觀。
2.3.4混凝土澆筑 用C20-C30的混凝土澆筑成型，厚度30cm，加入早強(qiáng)劑，以便在24h內(nèi)拆模，加快循環(huán)進(jìn)度；布兩層20cm×20cm￠20鋼筋網(wǎng)。拆模后用C20噴射混凝土噴射拱頂頂面，使得與洞內(nèi)拱頂噴射混凝土外觀一致，不致形成太大反差影響觀感。挑檐完成后，有一定的齡期后就可以開(kāi)始后續(xù)的洞身開(kāi)挖爆破施工。
圖3 隧道洞頂土體加固、洞口挑檐及仰坡防護(hù)
2.4洞身開(kāi)挖
隧道開(kāi)挖采用“短進(jìn)尺、弱爆破”，輔以人工和挖掘機(jī)開(kāi)挖，開(kāi)挖方式采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖法，上臺(tái)階開(kāi)挖高度為5m，一次開(kāi)挖高度超過(guò)覆蓋層厚度（洞口近距離覆蓋層厚度僅為0.9m～5m，因此開(kāi)挖時(shí)必須對(duì)炸藥用量及開(kāi)挖進(jìn)尺進(jìn)行合理的計(jì)算和控制。為保證上臺(tái)階開(kāi)挖不會(huì)出現(xiàn)冒頂和塌方現(xiàn)象，開(kāi)挖每循環(huán)炮眼深度控制在1m以內(nèi)，采用先掏槽，后周邊的爆破方法，爆破進(jìn)尺控制在80cm以內(nèi)，可加大開(kāi)挖臨空面和減少對(duì)拱頂覆蓋層的作用力。
上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖完成后馬上噴射混凝土進(jìn)行封閉，保證不落石不掉快后，再架立工字鋼拱架，施作初期支護(hù)。
3 圍巖監(jiān)控量測(cè)
圍巖監(jiān)控量測(cè)是指導(dǎo)施工、確保安全的重要手段，通過(guò)施工前和施工中收集的數(shù)據(jù)和工程地質(zhì)資
(下轉(zhuǎn)第42頁(yè))
料，及時(shí)分析判斷爆破后圍巖松動(dòng)范圍及圍巖與初期支護(hù)受力的穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測(cè)變形的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，以指導(dǎo)安全施工，指導(dǎo)開(kāi)挖作業(yè)與支護(hù)作業(yè)。圍巖量測(cè)的項(xiàng)目有以下幾項(xiàng)：
1、水平位移收斂量測(cè)
每循環(huán)開(kāi)挖完成后，在每個(gè)斷面拱腳處布一對(duì)測(cè)點(diǎn)，用專(zhuān)用收斂?jī)x量測(cè)。
2、拱頂下沉
每循環(huán)開(kāi)挖完成后，每個(gè)斷面拱頂處設(shè)一個(gè)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀和塔尺進(jìn)行測(cè)量。
3、拱頂?shù)乇硐鲁?
在隧道地表拱頂部位每1m做一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀和塔尺進(jìn)行測(cè)量。
4 結(jié) 語(yǔ)
隧道施工宜“早進(jìn)晚出”，即在保證安全生產(chǎn)的原則下越早進(jìn)洞越好，越晚出洞越好。隧道洞口段施工是工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其淺埋隧道能保證洞口安全進(jìn)洞，不但是整個(gè)工程進(jìn)出的要道，也為隧道施工安全提供了保證。
洞口開(kāi)挖除必須保證洞口穩(wěn)定外，還必須考慮爆破開(kāi)挖對(duì)巖體破壞而引起喪失承載力坍塌的問(wèn)題。桃花源隧道洞口段埋深淺、淺埋段長(zhǎng)、開(kāi)挖斷面較大且存在偏壓現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)該隧道洞口段施工結(jié)果來(lái)看，既保證了安全進(jìn)洞，又保證了洞內(nèi)施工安全，效果良好。
