桥隧相接隧道洞口浅埋偏压段施工技术研究

王荐

【摘 要】浅埋偏压隧道由于地形与地势的非对称性而導致结构受力不均，表现为地层差异沉降，而地层差异沉降控制不当又会威胁隧道结构稳定性和安全性。本文对桥隧相接隧道洞口浅埋偏压段施工技术进行分析，以供参考。

【关键词】桥隧相接;洞口段;偏压段研究

引言

随着我国西南地区经济建设的发展，交通基础设施建设也进行的如火如荼。但受西南地区地形、地质条件的约束，时常会出现隧道洞口段埋深较浅且为偏压的情况。由于我国西南地区多处于高烈度地震区，且隧道洞口段抗震能力较差，有必要对具有浅埋偏压特点的隧道洞口段采取有效的抗震措施。

1工程概况

云茂高速公路某隧道穿过构造剥蚀丘陵，为分离式长隧道，洞口小净距，双向四车道设计，设计速度为100km/h。根据隧道洞口地形情况，左、右线云浮端隧道洞门均采用端墙式，分离布设，左线隧道洞口里程为ZK39+534，明暗分界里程为ZK39+540，明洞长6m;右线隧道洞口里程为K39+510，明暗分界里程为K39+516，明洞长6m。左、右线隧道云浮端洞口地段主要为坡残积粉质黏土、全～强风化变质砂岩组成，岩体破碎，强度低，左、右线洞口段24m及30m范围内采用长管棚超前支护，保证安全进洞。（这段不要了）

2概述

浅埋偏压隧道结构受力特征影响分析已得到众多专家学者的关注。通过三维数值模拟对浅埋偏压条件下施工对围岩和支护结构力学特性的影响规律进行了研究。基于Hoek-Brown破坏准则，采用极限分析上限理论，对浅埋偏压隧道围岩压力分布规律进行了研究分析，得到了隧道上方塌落体的构成曲线。依托某高速公路隧道，运用极限平衡原理，推导了临近路基下浅埋偏压隧道围岩压力解析解。通过ABAQUS软件对浅埋偏压条件下隧道衬砌结构受力变形特征及稳定性进行了数值分析，重点研究了不同覆土厚度条件下隧道衬砌结构受力特征、裂缝扩展情况及混凝土单元损伤失效程度。借助结构稳定性理论建立了梯形荷载作用下的简支梁模型求解拱顶上覆岩体最小安全厚度。根据虚功原理推导了浅埋偏压隧道围岩压力的极限上限解析解。

3洞口段问题及处理方案

3.1进口左洞洞口段偏压、浅埋

该隧道进口左洞采用CD法开挖施工，目前开挖进尺38m，仰拱施作24m，保留了导洞竖撑未拆除。由于该洞口存在一定偏压且围岩整体较破碎，隧道初期支护发生较大变形，洞口超前大管棚施工的护拱拱部及右侧腰部出现纵向裂缝，隧道初期支护及仰坡喷射混凝土出现多处裂纹。洞口段地层岩性为第四系坡残积粉质黏土、元古代云开岩群变质砂岩及其风化层，由于受F1断裂影响，岩体总体风化强烈，岩体节理裂隙发育，较破碎。坡残积土层、强风化岩岩质极软，遇水易软化崩解。山体受隧道开挖而扰动，且在多次雨水共同作用下发生变形。

3.2处理方案及效果

（1）在进洞左侧ZK39+538—ZK39+555洞外左侧约10m处，沿山坡等高线设置长度约17m的钢筋混凝土偏压挡墙，挡墙高8m;挡墙基础采用4根直径为160cm抗滑桩，抗滑桩沿等高线直线排列，桩距4.5m，桩长10m，挡墙施工完成后，墙内回填土石方反压隧道。挡墙顶部设置沉降观测点，定期进行观测。（2）若对变形侵限段落采用换拱处理，将对整个初支体系及围岩产生二次扰动，破坏既有支护结构稳定状态，极易产生崩塌、冒顶，引起山体失稳，存在极大的安全隐患。具体采取以下处理方式：①在保证钢拱架保护层厚度的基础上，采用凿除钢拱架表面处的部分喷射混凝土，使得最大侵限处不大于15cm;②调整隧道内轮廓，在原设计基础上内轮廓半径缩小5cm，保证侵限部分二衬最小厚度为40cm;③二衬钢筋直径由φ22mm调整为φ28mm，二衬混凝土标号由C30调整为C35;④由于内轮廓半径的缩小，变更段二衬与标准段二衬接缝处会出现5cm的错台，需注意顺接，避免出现较大错台。

4洞口施工

4.1施工测量

（1）开挖洞口之前先要做好测量准备工作①对洞口地表地质情况进行复核;②在洞口位置进行刷坡线放样（2）观测地表沉降，预埋基准点首先需要对基准点进行预埋，选择的预埋地点需要挨近截水沟，而且需要具备较好的断面通视条件，方便进行测量操作。然后沿着地面在隧道轴线和两侧各布置4个测点。

4.2隧道出口端洞口工程施工顺序

出口端洞口地段通常都会存在严重偏压，因此洞门通常会采用抗压性能比较好的端墙式。先进行地基加固处理，洞门地基承载力设计要求大于380KPA，地基加固预注浆浆液采用双液，外围注浆管加密先注浆以形成帷幕。耳墙地基承载力设计要求大于300KPA，对明洞基础和耳墙基础进行开挖并换填，耳墙基础施工是关键环节，耳墙施工必须能够满足设计的承载力，完成施工后还需要将10%的水泥土回填到耳墙和地表之间的空隙，然后才能进行下一步施工。

4.3出口端左侧耳墙施工

先对左线明洞基础进行开挖，并换填M7.5浆砌片石作为明洞与耳墙的基础以达到设计承载力，再对耳墙进行施工，由于耳墙浇筑受地形、施工环境等条件制约，耳墙浇筑现场采用分阶段进行施工，立模板3次成型，浇筑时考虑了二衬搭接时的钢筋。待耳墙砼全部浇注完毕再进行回填，回填高度为设计洞顶回填线。回填处理，回填前清除表面的植被、腐植土，并在山体表面开挖台阶，填料采用稳定性好的碎石土，水泥掺量10%，施工时分层碾压，压实度应达到97%，并采用保湿养生，不使水泥土表层干燥，水泥土的7天浸水抗压强度应大于3.5MPa;待洞口回填压实完成之后，再施作Φ22砂浆锚杆，锚杆端部与衬砌外边缘的距离至少为30cm，锚杆长度根据现场实际情况，在施工中应根据锚杆打设的位置来选取锚杆的长度，间距150×150cm，按梅花型布置。

结束语

根据叠加原理推导了浅埋偏压隧道施工诱发的地层沉降计算公式，该公式考虑真实浅埋偏压隧道的坡面情况，并与现场实测数据进行了对比分析，计算结果和现场监测数据之间的误差在隧道施工可接受范围之内，说明所提计算方法的准确性和合理性。该计算方法简单、方便，所需参数较少。

参考文献：

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[3]黄明星.预留土法对高铁隧道口浅埋偏压段的影响[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2017，25（02）：34-35.

（作者单位：北京远达国际工程管理咨询有限公司）