谈桥隧相连高边坡隧道安全出洞施工技术

李兵兵

(山西路桥第二工程有限公司，山西临汾 041000)

0 引言

由于国家的飞速进步，许多崎岖不平的山地也修建了高速公路。为了让高速公路起到它应有的作用，设计人员放弃了以前的绕行办法，而是采取修建短隧道群的办法，这样在项目施工过程中，就使得一些桥隧相接或者是进出口发生高坡现象，从而降低了隧道修建的安全性，也使高边坡的牢固性达不到标准要求。因此，本文根据某项目的实际施工过程，对安全修建桥隧相接以及高边坡的技巧进行整理研究，为此类隧道修建起到积极作用。

1 项目概述

某隧道属于双洞单向隧道，处于高速公路上部，左右两洞距离大约7.8 m～30 m，左、右线洞口段处于缓和曲线上，左洞长745 m，右洞长807 m。左洞边坡比较陡，角度约有90°，岩层奇形怪状，植物较少，存在孤石。左洞单向凿开。现在，二次衬砌右洞工程已结束，左洞还有11 m未完成。按照目前具体的开凿状况分析，左洞未凿的部分围岩属于风化程度较大的石英砂岩，岩石整体性不强，裂缝以块状存在，其中有水渗入，属于Ⅳ级围岩。

2 隧道出口处围岩的牢固性研究

因为隧道出口处的边坡较陡，岩石整体性不强，岩层的角度几乎为90°，岩层之间存在软弱夹层，洞口下部的岩体会受到上方的下滑力。同时，此出口处是桥隧的相接部分，岩石在桥台修建以及进行隧道炸开、开凿、衬砌的时候，会受到相当大的影响，使出口边坡稳固性降低，造成滑坡现象，影响施工与运输。此隧道出口边坡牢固性的影响因素可总结为:

1)桥台修建的影响。

隧道出口处修建之前，已经结束了桥台和桥梁的建设。建桥台的时候，实施出口边坡的开凿，降低了以下方围岩给上部的力，缩小滑坡面积，从而加强岩体上部的下滑作用，降低了边坡的安全性，增加了上方岩体滑坡的可能性。如图1所示，桥台修建过程中，进行 C，B，D 的开凿，使得滑动面从 A，B，E，F 减少到 B，E，F，从而使山体的抗滑能力降低。

图1 桥台施工的影响

2)隧道炸开、开凿的影响。

某些坡体由于隧道出口处围岩炸开而振动，不仅扩张了已存在的节理、裂缝，也出现了新的节理、裂缝，同时还使岩体的软弱夹层移位，导致上部坡体滑落。因为此时桥台已建成，隧道开裂使桥台发生震动，影响其稳定性。除此之外，隧道的开凿使应力分布改变，洞边围岩由三维应力变成二维，增加了松动圈的径长，而且洞周围净空发生移位，洞室上方的岩体又发生滑移，扩张了裂缝，降低了坡体的牢固性，因而发生上部坡体的滑坡现象。

3)坡体风化过度的影响。

由于施工的原因，影响了边坡的岩体稳定性，扩大了裂缝，岩石发生移位，往后运输时，更促进了自然因素以及人为因素对边坡风化作用的影响，从而导致发生岩体滑落以及坡体震动的情况。

3 安全出洞建设技巧

3.1 施工策略

由于在隧道修建和经常使用的过程中，可能会发生桥隧相接洞口高边坡存在的事故，所以开工之前应该注意以下三方面:

1)为了防止山体发生滑坡等一系列不稳定现象，应该确保五一村山体在进行隧道修建过程中尽量不受影响;

2)隧道炸开的过程中，尽量防止桥台不受损害;

3)为了保证车辆以及桥梁不受伤害，应避免隧道开通时高边坡滑落碎石的现象发生。

对于此边坡出现的牢固性事故，根据当时的地理环境，考虑到隧道出洞的建设条件、施工技能，经过精心的探讨分析应对策略，制作了以下方法:

1)利用塑料导爆管非电起爆、预裂炸开技能，设置新的主洞炸开参数。

2)抛弃隧道出口处的全部开凿，应用上台阶小导坑先行出洞的开凿策略，根据连拱隧道中导坑设置小导坑断面大小。

3)增强左洞主洞支护参数，按照岩体节理布局合理分布锚杆方向。

4)针对已经开工的桥梁，通过土层掩盖的方式予以维护，同时安装横向空眼降低炸开力度，从而确保桥台的安全。

5)通过主动防护网和被动网同时使用的方式保护仰坡的安全。

6)适宜的增加明洞长度。

7)将相对位移的勘测点设置在隧道上部坡体、洞内和桥台处，测点设计在节理面、断层面两侧和洞口不密实的覆盖面周围，每天做2次观察。

3.2 炸破控制策略

通过预裂爆破进行开凿，降低对围岩的影响，使其稳定性恒定，减小了其安全隐患。采用竖直中空楔眼掏槽、非电毫秒雷管(1段～15段)、32 cm×20 cm和25 cm×20 cm号岩石硝铵炸药。周边眼采用的是小直径药卷间隔装药、导爆索联结，余下的炮孔应用的是2药卷连续装药、塑料导爆管传爆。引爆方法是通过集束为中心的混合相连的引爆网络、火雷管引爆、反向起爆。与洞身进行修建时的炮眼数比较，钻孔数超了34个，周边眼间距从洞身55 cm～60 cm减少至45 cm，根据进尺标准，炮眼深度设置成1 m。单孔容药小于孔深的1/3。台阶分为2层，隔1 m一个节段，进行炸破工作，炸破之前采用袋装砂压住临空面。为了达到良好的炸破效果，使其尽量不影响坡体围岩的稳定性，避免滑坡、桥台错动现象的发生，可以通过降低炮眼的深度，增加炮眼数量，降低单孔载药量，预裂炸破等多种方法达到目的。

3.3 洞内修建控制方法

此隧道周边的围岩属于Ⅳ级，采取上下断面台阶法修建，并且两台阶间距达到正常施工的标准，可以有效降低开凿隧道对坡体的影响。

隧道出口处属于小距段，为了保证出洞的安全性，必须增强早期保护工作。利用锚喷进行早期支护，C20喷射混凝土有22 cm厚;22钢格栅拱架相距60 cm;径向锚杆采用L=300 cm的22药卷锚杆和L=400 cm的D25中空注浆锚杆，锚杆以1.0 m×1.0 m(环×纵)以梅花形布局。超前支护应用的是长450 cm、间距30 cm的双层超前小导管。倘若洞内围岩比较碎，必须加固破碎部分的超前小导管和锚杆，按照掌子面的节理与损坏度进行分布，锚杆的方向应该垂直于岩层的节理面。二次衬砌时，采取的是40 cm厚的模筑混凝土。

明洞应按照地势相对加长，明洞衬砌上部添加3 m厚C20混凝土，二次衬砌时，在符合设置要求的强度时，再分2层实施浇筑工程，外部铺撒1 m厚砂起缓冲作用。洞门处的墙根按照地势适当进行增高、增厚。

3.4 高边坡维护

汝城端仰坡利用SNS系统防护网对边坡进行保护，从而避免隧道在开凿时震摇使碎石滑落，导致桥梁和隧道的正常运输安全受到威胁，其防护网分为面积大于10 000 m2的主动保护网和2道被动防护网(如图2，图3所示)。

图2 主动防护网系统

图3 被动防护网系统

防护网工作结束后，接下来就是对出洞、边和仰坡的维修。防护网施工之前，必须先将坡面保护面积内给修建安全造成安全隐患的碎石、碎土进行彻底清理，并处理不达标的一些地势。主动和被动防护网施工技能包括:

1)主动防护网。

a.锚孔方位。先进行边坡地质情况的勘测，尽可能的保证锚杆和基座与基岩的稳定状态。b.开挖锚杆孔。孔深较锚杆长5 cm，孔口开挖的深度应大于锚杆环套长度的凹坑，并对孔内进行清理。c.注浆的同时插入锚杆。利用强度大于M20的水泥砂浆注满锚孔，插入锚杆同时旋转几圈，确保锚杆和浆液碰触完全，养护时间多于3 d。d.设置纵、横向支撑绳。采取张线器撑紧支撑绳，避免发生松动，撑紧后采用专用绳卡和锚杆外露套环在两头进行连接。e.设置钢绳网。钢绳网连接长度应大于5 cm，钢绳网和支撑绳间通过8 mm钢绳连接，同时处于张拉状态，缝合绳两头分别使用一个绳卡和网绳连接起来。f.安装结束后做全面检验。

2)被动防护网。

a.实施当场定位。当场放线长度应按照地势的突兀度加长3%～8%。b.基坑开凿、钻凿锚杆孔。存在掩盖层的地方先凿开掩盖材料，再决定锚杆插入基岩深度，凿出锚杆孔。c.预埋锚杆和灌注混凝土。针对岩体基础，先将锚杆放进去再灌注混凝土;针对混凝土基础，应先灌注混凝土再进行锚杆的设置。d.基座的设置。浇筑混凝土2 d结束后，把基座带进地脚螺栓，固定螺帽。e.钢柱和上拉锚绳的设置。先把钢柱置于基座上，在钢柱顶端挂座和锚杆上安装上拉锚绳的挂环，调节钢柱和基座的位置并确定好，绷紧上下锚拉绳进行最终定位。侧拉锚绳设置同上。f.设置上下支撑。应先设置好上支撑绳，随后进行下支撑绳的设置，第二根下支撑绳的设置和第一根方式相同，方向相反，然后在离减压环40 cm的地方通过一个绳卡连接2根底部支撑绳，进而构成2根交叉的双支撑绳构造。g.安装钢绳网。用绳卡将钢绳网暂时与上下支撑绳连接。缝合绳按单张网周长1.3倍下料，从防护系统一端中点开始，一半顺时针、另一半逆时针缝合。当达到下支撑绳时转向另一张网并与支撑绳缠在一起，确保左右侧缝合绳头重叠1 m。h.安置格栅。将格栅挂于钢绳网内侧，将外侧折到网的外侧15 cm，用扎丝固定;格栅底部沿斜坡向铺设0.5 cm。格栅网间叠加0.1 m，用扎丝固定在钢绳网上，节点间距应该小于1 m。

3.5 大桥的维护

因为古桥村大桥已经彻底竣工，为了确保在隧道爆破的过程中石头不至于滚落下来，所以采取以下措施进行桥梁的安全保障工作:

1)针对台背选取机制砂来回填，从而减小爆破对桥台的作用力。

2)桥面通过黏土来覆盖，覆盖层厚度应该大于80 cm，长度在10 m以上。

3)针对会遭到滚石袭击的墩柱通过圆柱墩模板和平模进行遮挡、覆盖。

4)为了确保桥台安全性，在隧道左洞小导坑贯通后、主洞挖通之前，在离古桥村高架左线郴州岸台尾30 cm处设置两排横向空眼，空眼宽度为13 m，孔深到隧道开挖边界线下部以下50 cm，纵横间距为50 cm×30 cm。空眼必须给予覆盖保护措施。

4 结语

本文描述了桥隧相连处高边坡隧道施工过程中可能出现的边坡失稳等问题，通过对洞内施工安全、边坡和桥台保护等方面采取相应的安全出洞施工技术措施进行避免:

1)通过SNS柔性防护网对高边坡进行主动和被动防护;

2)把光面爆破与预裂爆破技术有机融合，少药量、多循环爆破，降低其对边坡以及桥台的振动作用;

3)将全断面开挖改为台阶法开挖，同时提高早期支护参数的强度。事实证明，通过上述措施，可以有效防护边坡以及桥台的安全，保证隧道施工以及运营正常进行。

［1］ 谭 丹.浅析高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工技术［J］.华章，2012(10):26-28.

［2］ 郑 光，许 强，杜宇本.高陡岩质桥隧工程边坡稳定性评价及工程支护措施［J］.成都理工大学学报(自然科学版)，2011(4):53-54.

［3］ 张 剑.山区高速铁路隧道间桥隧连接结构探讨［J］.铁道工程学报，2011(8):89-90.