软岩滑坡段大跨隧道进洞关键技术

秦伟 姜国正 中交第四航务工程局有限公司总承包分公司

1.工程背景

灯心塘隧道位于广东阳春市合水镇，是新建中山到阳春高速公路开平到阳春段线路的一座隧道，设计为分离式，左线全长1780m，右线全长1785m，1.6%下坡，开挖轮廓尺寸18.4（宽）×12.36（高）m，最大埋深为280m。

隧道走向与山脊整体走向近于垂直，右线进口地形陡峭，坡度处于25°～45°之间，设计描述地层上覆第四系残坡积层（Q4el+dl）粉质黏土、碎石，下伏全～强风化砂岩，薄层状，厚15～25cm。开挖后实际揭示洞口段20m地层为粉质黏土，薄层状，厚5～15cm，分层明显，层间结合差，地层产状呈单斜构造，产状：40°∠42°，倾向开挖侧，遇水易软化，易出现坍塌及下沉现象。

2019 年4月18日，掌子面里程K58+461，累计进尺6m，由于持续两天暴雨天气，导致上台阶核心土出现溜坍、垮塌情况，初支钢架底部变形，导向墙两侧距地面约5m处出现横向裂缝，外宽内窄；边仰坡左侧坡脚出现小规模溜坍，溜坍量约10m3；地表K58+460处及K58+530断面出现横向裂缝，观察裂缝宽约0.5cm。

洞内及地表沉降监测数据均超过预警值，其中洞内沉降最大为K58+455 断面右侧测点为41.1mm，地表三个断面数据均大于10mm，其中K58+455断面最大，达到24.1mm，向大里程依次减小到K58+510断面的12.6mm，下方土体位移比上方土体位移大，深层水平位移探测孔数据也验证了土层存在向山下滑移的趋势；从洞内外监控数据分析，结合现场揭示围岩为粉质黏土、砂性土，以及层间结合差等地层属性，采用理正岩土软件对边仰坡进行稳定性模拟计算，边坡安全系数为0.898，不稳定。经研究判定，地表开裂主要原因是地表水降低了粉质黏土围岩物理力学特性，遇水软化且增加了自重，开挖和隧道掘进扰动了浅埋边仰坡，坡脚失稳，致使仰坡出现两道横向裂缝，确定洞口边坡存在浅层土体滑移，已失稳。

2.施工技术

2.1 总体施工技术

针对灯心塘右洞洞口处于边坡滑坡段落，结合现场粉质黏土地质条件，以及仍处于雨季的实际情况，经多方论证，提出了“固山体+控变形”洞内外相结合施工安全保障措施，具体技术方案为首先采用锚索格梁加固滑坡体；其次，洞门端头挡墙和明洞提供反压力稳定山体，防止坡脚悬空失稳，造成山体更大滑移；最后，采用双侧壁导坑法开始洞内掘进，以控制沉降变形为首要目标，防止过大变形再次扰动边坡，开挖遵循弱爆破、强支护、快封闭等新奥法施工精髓。

2.2 锚索格梁

隧道洞口开挖轮廓线外两侧边坡采用两排锚索格梁防护。锚索为拉力型锚索，由6根φ15.24mm，标准抗拉强度1860MPa的高强度、低松弛无粘结钢绞线组成，水平方向呈25°角打入坡面，设计荷载为600kN，锁定荷载660kN，锚固段长10m，洞身左侧锚索长28m，右侧锚索长24m。锚索实施过程中分次张拉，张拉后先不封锚，待K58+530段二衬浇筑，洞内爆破等施工穿越加固区后，检测锚索预应力损失情况，随后进行二次张拉，最后再补浆封锚头。

因洞顶上方仰坡设置锚索会侵入隧道开挖轮廓线，故仰坡段设置锚管格梁，连接两侧的锚索格梁以增强刚度。锚管为直径108mm的钢花管，共设置四排，水平方向呈25°角打入坡面，遵循“不侵入隧道开挖线”的原则，长度控制在10～15m为宜。钢花管注浆采用水泥浆液（添加水泥浆液体积5%的水玻璃），通过现场试验确定合理的注浆参数，具体配合比如表1所示。

2.3 明洞及洞门挡墙

进口右线由原设计直切式洞门变更为端墙式洞门，明洞长5m。明洞仰拱与两侧端墙、耳墙基础同时浇筑混凝土，目的是为了加快施工速度，避免仰拱开挖后山体坡脚长时间临空，受雨水冲刷再次垮塌。及时完成明洞拱墙衬砌，再立模浇筑两侧5m纵向耳墙及端头挡墙，C20片石混凝土回填明洞洞顶，作为山体坡脚挡墙。

施工期间需要明确以下注意事项：

（1）明洞开挖完成后进行基底承载力检测，右线进口仰拱基底为强-中风化砂岩，满足承载力设计要求（地基承载力要求≥300kPa）；

（2）仰拱及端墙耳墙基础避免雨天时施工，防止雨水浸泡基坑后进一步加剧险情。

2.4 双侧壁导坑法开挖

洞内掘进以控制沉降为首要目标，防止过大变形，进一步扰动边坡，根据论证方案采用了双侧壁导坑法掘进。具体施工工艺为：先开挖左侧导坑上台阶22m到里程K58+483，后开挖左导坑下台阶，安装下台阶及仰拱左侧拱架，喷混凝土；左侧导坑处理完成后开挖右侧导坑上台阶22m到K58+483，再开挖右侧下台阶，安装右侧下台阶及仰拱钢架，两侧导坑设置临时支护。完成侧壁，开挖主洞上半断面、中部、下部，主洞仰拱钢架封闭8～10m后，拆除6m双侧壁临时支撑钢架，绑扎钢筋浇筑仰拱、填充，最后施工二衬。

左右侧导坑上台阶开挖时高度5.5m，宽度6.8m，临空面较大，再加上岩层倾向开挖侧，极易导致掌子面滑块、溜坍，严重威胁工人安全，在此种情况下，左右导坑上台阶开挖后，必须及时施作锚杆，挂网喷射混凝土封闭掌子面，待作业面处于稳定状态后再立架。左右侧导坑施工过程中每循环掘进一榀钢架，每榀均施作超前小导管，严格控制超前小导管和锁脚锚管的施工质量。

表1 锚管注浆配合比表

左右侧导坑上台阶施工要及时安装临时仰拱，开挖下台阶后，再根据监控量测收敛数据决定是否拆除临时仰拱钢架。

3.施工监测及分析

3.1 监测点布置

为了保证进洞施工安全、检验软岩滑坡段洞口处理的效果，K58+455～483共28m双侧壁导坑法施工段落按要求在洞内、地表埋设监控点，原来两个深层水平位移点继续监测边坡滑移情况。地表测点共埋设三个断面，各5个测点，洞内测点埋设K58+465、K58+468、K58+470、K58+473、K58+478、K58+483共6个断面，每个断面3个测点。测点均为角钢贴反光片，采用全站仪每日测量两次，下雨时密切观察初支结构是否存在渗水、开裂情况。

3.2 监测分析

监控量测情况：从9月2日开始掘进到10月31日拆除侧壁，完成仰拱、二衬浇筑后，K58+455～483段洞内累计沉降在4.1～45.4mm之间，最大为K58+468断面45.4mm，单日沉降变化速率最大为8.3mm（拆除侧壁时），周边位移收敛0.5～4.8mm。地表沉降在4.6～28.4mm之间，最大沉降发生在K58+470断面地表。边坡深层水平位移监测数值最大为JC1点（K58+470）深度1m位置，向下滑动4.4mm。

有上述数据可知洞内外监控量测数据较为稳定，说明进洞施工所采取的“固坡体+控变形”洞内外相结合施工技术措施是有效的、安全的。该技术采用锚索格梁和锚管注浆将滑坡体与下部岩层土体固结在一起，再通过明洞和洞门端头挡墙反压回填护坡，避免山体坡脚临空，稳住了边坡，最后采用双侧壁导坑法进洞，有效解决大跨断面隧道洞内沉降变形大的问题，减少了围岩的扰动，安全顺利完成了软岩滑坡段的进洞施工。

4.结束语

综上所述，通过总结此次洞口边坡滑坡原因，对以后隧道进洞施工有两个建议：

（1）进洞施工最好在旱季进行，确实不可避免，一定要做好各方面的降排水措施，截水沟和坡面篷布覆盖等；

（2）超前大管棚施工质量要保障，特别是管棚打设角度在5～15°之间，防止侵入开挖断面内，管棚要全环注浆。