浅埋偏压大断面隧道进洞施工技术
【摘 要】针对栋梁坡隧道出口处的浅埋、偏压的不良地质情况，从偏压处理、超前支护、洞身开挖、初期支护及相应的施工辅助施工措施等方面介绍了隧道进洞施工技术措施。总结了浅埋偏压隧道进洞的施工经验，对同类施工能起到一定的参考、借鉴作用。
【关键词】隧道 浅埋偏压 施工技术
Abstract: As to beams for slope at the exit of the tunnel of the shallow cover and bias in bad geological conditions, from bias processing, advanced support, hole body excavation, primary support and the corresponding construction auxiliary construction measures, this paper introduces the tunnel construction technical measures into the hole. It also summarizes the tunnel construction experience of the shallow buried bias into the hole and the similar construction can have certain references.
Key Words: tunnel, shallow cover and bias, construction technology
随着我国铁路客运专线建设规模的加大，铁路隧道施工技术要求也越来越高。一般情况下，隧道洞口位置的地质情况都较差，主要不良地质表现为覆盖层薄、顺层偏压、土质松散、围岩结构承载力差等。进洞施工时如果不采用正确的施工方法极易造成隧道坍塌、冒顶、边坡滑移等风险事件，同时可能造成人员和财产的损失。栋梁坡隧道为新建沪昆铁路客运专线贵州段控制性工程，该隧道出口段就属于以上这类情况。
1 工程概况
1.1工程简介
栋梁坡隧道位于新建沪昆铁路客运专线贵州段三穗至凯里区间内，隧道全长9294m，起讫里程为DK499+055～DK508+349，设计为单洞双线隧道。隧道内纵坡为人字坡。出口段处在半径为10000的缓和曲线上。隧道断面采用三心圆设计，隧道最大开挖高度12.m，最大开挖宽度14.96m，最大开挖面积154.61m3。
1.2工程地质情况
隧道出口有少量覆土，地层由新到老分别为粉质粘土，变余砂岩夹粉砂质板岩、变余凝灰质板岩断层角砾等。洞口沿斜坡进洞，存在地形偏压。隧道出口沟槽为坡脚断裂，受此断裂影响，风化裂隙较发育，岩体较为破碎，围岩级别为Ⅴ级，稳定性较差，开挖后洞顶较长时间无支护时，沿结构面切割可产生掉块及小坍塌，工程地质条件较差。
2 浅埋偏压进洞施工技术
浅埋偏压隧道进洞施工技术以新奥法原理为依据，以“减少干扰、利于施工、早进晚出”为原则，做好统筹，科学安排施工顺序，严密组织，精心施工，确保隧道安全进洞。
为防止地表水对边仰坡及洞门结构的冲刷，保持结构物的稳定性，进洞前应先施作截水天沟，天沟设置在开挖线5米以外，建筑材料使用C25混凝土。
天沟施作完成之后开始边仰坡开挖和防护，边仰坡开挖应尽可能不破坏或少破坏植被。洞口边仰坡采取自上而下、分台阶开挖及支护、边挖边护的施工方法，并应加强对坡面的监测，以确保洞口边仰坡的稳定。进口明洞段临时开挖坡面采用小导管注浆加网喷防护。隧道洞口段边仰坡刷坡完毕之后，及时进行坡面防护加固工程的施作，以防止因边坡高度过高、坡率较陡、且长时间暴露而出现滑塌现象。临时边坡采用小导管注浆、挂网、喷混凝土等施工措施，永久性边坡采用锚杆框架梁进行加固。
由于隧道受山体偏压，在隧道洞口线路右侧设置两根约束桩对基地进行加固，同时在线路左侧设置两根预加固桩，截面尺寸分别为2m×3m和1.75m×1.75m，桩基采用C30钢筋混凝土，主筋设置在靠近山体一侧。
超前大管棚作为洞口浅埋加强段的施工辅助措施，通过导向墙、管棚和注浆来稳固底层，防止隧道在开挖爆破时造成坍塌。超前大管棚采用51根35m长规格为φ108×6mm热轧无缝钢管，在安装管棚时根据奇、偶数编号分别安装不同长度的管棚节段，节段长度4～6m。管棚前端加工成锥形，管壁四周钻设φ16mm注浆孔，孔间距20cm，呈梅花形布置，尾部留150cm的不钻孔止浆段。
2.5洞口段暗洞施工
暗洞段在大管棚的超前支护下进行开挖，在开挖过程中严格按照管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早成环的原则进行施工。在围岩破碎的地质条件下，开挖施工方法为台阶法加临时仰拱，临时仰拱由I18工字钢、φ8钢筋网片、喷射混凝土和锁脚锚管组成，全断面开挖完成后根据监控量测数据选择合理的衬砌时机。
暗洞初期支护采用I22a钢架、C30喷射混凝土、拱部φ25mm中空注浆锚杆、边墙φ22砂浆锚杆及钢筋网片。
钢架采用I22a型钢制作，每榀间距为0.6m，全环施作，钢架间采用钢筋焊接连接。钢架制作时严格按设计图纸进行，加工后必须进行试拼检查。
喷射砼采用湿喷工艺，喷射混凝土为C30合成纤维混凝土，厚度为28cm。开挖出碴完成后，先对岩面进行4cm左右的初喷，钢架、系统锚杆、锁脚锚杆
施工完成复喷至涉及厚度。
边墙采用φ22砂浆锚杆支护，呈梅花型布置。拱部140°范围内采用φ25mm中空注浆锚杆，长度4.0m。间距环1.0m×1.0m，呈梅花型布置。
钢筋网采用φ8mm钢筋加工，网格间距20cm×20cm。钢筋网应人工铺设贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接牢固。钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。
3 辅助施工措施
由于本隧道工程地质条件较复杂，洞口段浅埋、顺层偏压现象严重，为确保隧道施工安全进洞，施工中将超前地质预报、监控量测纳入工序管理，组建地质预报、监控量测专项小组，并派专人负责日常工作，根据地质预报探测结论和监控量测监测数据分析，以便及时提出优化设计、修正支护参数，并选定科学、合理的施工工艺。
3.1地质预报
超前地质预报探测主要方法有地质素描，区域地形地貌观察，超前水平钻探，地质雷达，TSP-203，红外线探水。
施工前对整个隧道区域及邻近地域的地质构造情况进行分析，以初步掌握其地质情况。开挖后5m左右对掌子面围岩进行地质素描，进洞前对掌子面采用地质雷达进行短距离探测预报，开挖进行到一定长度具备采用TSP-203预报条件时，立即采用TSP-203进行探测。对于有水地段采用红外探水仪探测有水地段的规模、范围、含水量等资料的收集。超前水平地质钻探是利用水平钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探获取地质信息的一种方法，超前钻孔是在掌子面布设探孔，采用水平钻机进行超前钻探，根据钻机在钻进过程中的推力、扭矩、钻速、成孔难易及钻孔出水情况来确定前方的地层和岩性，同时进行涌水量、水压测试及水质分析，判定掌子面前方地层含水情况及性质。
3.2监控量测
监控量测是新奥法施工的重要内容，是现场施工工序中不可缺少的内容，它所测得的有关变形量的数据是反映工程稳定状态的综合指标，是确定经济、安全支护结构参数及合理施工方法的重要依据。
隧道洞口处于浅埋偏压地段，开挖前在洞顶埋设地表沉降观测点，进洞支护后（在开挖后2小时内）立即埋设净空变化观测点，为了确保洞内外观测数据的可参考性，洞内的净空变化观测点和洞外地表沉降观测点应设置在同一断面上。观测断面严格按照设计要求间距进行布置，观测点要埋设牢固，易于识别并应妥善保护。
沉降观测断面埋设好后应及时按照设计频率进行量测，并在每次量测后对量测数据进行回归分析，生成时间位移曲线，掌握岩体和支护变形的动态变化规律。按照变形等级管理确定三阶段的指导施工，处于1/3～2/3范围内是应加强观测，密切关注，必要时采用相应工程措施，超过2/3范围时，暂停施工，分析原因，采取相应工程措施，如补强支护等。
4 结束语
对于浅埋偏压隧道，施工中应注意以下几点。
（1）施工前应制定好详细可行的施工方案，解决好偏压问题，尽量减少偏压对隧道施工的影响。开挖过程中应遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早成环”的原则。
（2）施工中应将超前支护与锚喷支护紧密结合，超前大管棚、超前小导管与型钢钢架等连接成整体后才能发挥更好的联合支护作用。
（3）为保证钢架与锚喷支护的支护效果，应及时施工隧道仰拱和二次衬砌，确保初期中支护和二次衬砌及时封闭成环。满足开挖掌子面、仰拱、二次衬砌的安全步距。
（4）认真做好超前地质预报和现场监控量测工作，并及时对监控量测数据进行回归分析，根据超前地质预报和数据回归分析结果指导现场施工，确保现场施工安全。
