岩溶地区浅埋偏压隧道进洞施工技术及质量控制探讨

钟瑞强

在隧道施工过程中，不良地质的出现是十分常见的，尤其是处在地下河管道、岩溶地区的隧道，容易诱发隧道塌方、冒顶、涌水等安全事故的发生，给隧道施工带来非常高的安全风险。文章结合工程实例，采取长大管棚、套拱加固、设置反压墙等施工措施，既可以提高安全系数，又能增加仰坡的稳定性，而且能够节能减材保护环境，减少因大刷、大挖及大范围回填对山体及植被造成破坏，对现有土地资源具有良好的保护作用，对于社会民生的影响具有积极作用，为今后不良地质段隧道进洞施工提供参考。

岩溶地区;浅埋偏压隧道;进洞施工;技术要点;质量控制

U455.4A321133

0 引言

随着我国隧道建设工程量的不断增加，不良地质条件下的隧道施工十分常见，这类施工具有一定技术难度和施工风险，尤其是处在地下河管道、岩溶地区的隧道，由于整体性和稳定性差，在进洞施工的过程中，经常会出现突水、突泥等现象，严重的甚至会出现塌方、冒顶、涌水等安全事故，而且事故发生后的处治工作难度较大，严重危害着工程的安全。因此，在岩溶地区偏压隧道施工过程中，应采取合理的施工管理方法和質量控制措施，实现安全、经济、高效进洞，确保隧道施工安全。

1 工程概况

新柳南高速公路吾排隧道位于来宾市忻城县思练镇吾排村东侧约200 m处，为分离式+小净距隧道，属长隧道，右洞起止桩号YK72+060～YK73+660，设计长度为1 600 m，左洞起止桩号ZK72+040～ZK73+660，设计长度为1 620 m。该隧道区属广西典型的喀斯特地区，地形起伏较大，沟谷较发育，隧道由北至南先后穿越南北向的沟谷下方和东西向的岩溶石峰，隧道进出口及洞身沟谷内多被第四系覆盖，山体地表基岩大面积出露。隧道洞口段位于岩溶石峰坡角与下方洼地的过渡部位，浅层溶岩较为发育，岩体较破碎，稳定性较差，隧道施工开挖若在暴雨条件下，常出现滑坡、崩塌等现象。

2 施工技术要点及质量控制措施

2.1 施工方案

2.1.1 施工要求

本工程隧道洞口为Ⅴ级围岩浅埋偏压及岩溶发育地段，地质条件较差，施工难度较大。为保护环境及隧道安全，要求尽可能采用零开挖进出洞的方式;洞口边仰坡开挖前必须先修建截水沟;保证小净距隧道进口的围岩稳定及安全;进出洞前需解决洞口的偏压问题。

2.1.2 施工工艺流程

为了顺利进洞，本工程根据隧道洞口地形、地貌和地质条件，设计采取超前大管棚配合钢架进行预支护。隧道进洞施工工艺流程：进洞前准备工作→超前大管棚支护→超前小导管支护→预留核心土法掘进进洞→初期支护→二衬支护→明洞施工→洞门施工。

2.2 洞口环境处理

2.2.1 地表清理

本工程对隧道洞口上方及侧方的孤石、可能滑塌的表土、树木进行清理，不可大范围开挖破坏原有地貌。隧道洞口路基红线50 m长度范围按照路基施工要求进行清表处理。

2.2.2 截水沟、排水沟施工

（1）本工程隧道洞顶截水沟应与两侧路基边沟排水顺接，不得冲刷路基坡面、桥台椎体、农田屋舍，土质截水沟、排水沟应随挖随砌。本工程隧道洞顶设置60 cm×60 cm×120 cm的梯形截水沟，防止洞外地表水进入洞内，截水沟根据现场实际地形接入路基边沟，沟槽宜采用水泥砂浆或浆砌片石，或采用混凝土铺砌沟底，使排水顺畅，并尽可能多地保留地表原有植被，融入洞口地形地貌。

（2）洞口两侧排水沟尺寸大小为30 cm×40 cm，接入周边地表排水体系，洞内施工排水接入场地排水系统，保证场地内排水通畅。隧道洞口在明洞前设置30 cm×40 cm的截水沟，防止洞外地表水进入洞内。截水沟顶面成品铸铁格栅盖板，格栅与混凝土水沟接触面采用3 mm厚不等边角钢L50×32 mm，钢格栅与混凝土预留槽口要结合密贴。

2.2.3 仰坡施工

（1）本工程隧道洞口开挖采用明挖施工，按设计开挖边线，分台阶自上而下逐层开挖，并及时进行边仰坡挂网锚喷防护，防止围岩长时间暴露而风化剥落，或因雨水浸泡而滑坍。施工时遇到石质导致挖掘机无法有效作业时，采用控制爆破作业，以减少对原地层的扰动，防止爆破震动。

（2）每层开挖后应及时进行边仰坡防护，隧道进出口端边仰坡面防护均为长3.5 m的 22 mm药卷锚杆，均挂 8 mm间距20 cm钢筋网，锚杆按梅花形布置，应根据实际开挖情况，视边坡的稳定性增减锚杆。

（3）本工程隧道仰坡喷射10 cm厚的C20混凝土防护，喷射施工时，水泥、集料、水、速凝剂等原材料质量需满足相关规范要求。喷射施工前，清除边仰坡面的浮石和墙脚的岩碴、堆积物;先在岩面喷射一层（3 cm厚）混凝土，然后安装钢筋网，钢筋网与壁面的间隙为30 mm，用环向钢筋和锚钉或钢架固定，再复喷混凝土至设计厚度。

2.2.4 超前大管棚施工

（1）隧道进口左右洞均采用31根30 m（包括了2 m套拱长度）的 108 mm×6 mm热轧无缝钢管超前大管棚配合钢架保证施工进洞安全，环向间距40 cm。为了保证钻孔方向，采用C30套拱作长管棚导向墙。

（2）套拱施工应在暗洞超前支护施作前进行，套拱内设3榀Ⅰ20b工字钢，布设31个 127 mm孔口管，孔口管与Ⅰ20b工字钢焊为整体，套拱混凝土为C30混凝土，套拱基础混凝土为C20混凝土。

（3）管棚施工顺序应自下而上，必要时搭设施工平台。管棚应严格注浆，凝固后再施作下一道工序，保证管棚与周围岩体形成完整体系，具有足够强度和刚度。钻孔完成后及时安装管棚钢管，避免因时间过长出现塌孔，应逐个钻孔后立即安装管棚。

（4）注浆前应先进行注浆现场试验，确定注浆施工参数，注浆过程中在管棚孔口必须有止浆措施，注浆结束后用M30水泥砂浆封孔，以增强管棚刚度。注浆采用隔孔灌注，注浆压力初压为0.5～1.0 MPa，终压为2.0 MPa，并按实际情况结束注浆。钻孔周围岩体与钢管周围孔隙应充满浆液，注浆量及止浆应满足设计要求。严格按照规程施工作业，防止爆管、爆浆。注浆应交错进行，从低到高，从下而上。

2.3 进洞开挖施工

2.3.1 暗洞施工

（1）隧道进洞施工贯彻零开挖的理念，禁止大刷大挖，尽量减少隧道施工对原有地貌的破坏，洞口段开挖方式以机械或人工开挖为主，以局部浅孔松动爆破配合，洞口土石方自上而下分层开挖，结合正洞环形开挖预留核心土法，预留进洞台阶（核心土），以确保围岩结构稳定和施工安全。

（2）洞口石方开挖采用浅孔小台阶爆破，爆破后，应及时清除松动石块，提前采取相应的工程防护措施，防止洞口段出现地层滑坡、崩塌等事故，保证施工人员的安全和边仰坡的稳定。

2.3.2 明洞、洞门施工

（1）本工程隧道按设计要求设置偏压墙，明洞段挖到设计标高后，及时清理基底，检验基底地质和承载力情况，对地基承载力进行检测，若其基底承载力不符合设计要求时，则采用地面注浆措施预加固方法进行处理。

（2）明洞衬砌采用C30防水混凝土浇筑，明洞拱墙部由内至外敷设1层HDPE自粘防水卷材防水板+1层350 g/m2无纺土工布+2 cm厚的M20砂浆保护层进行防水。

（3）明洞顶部回填土和种植土层下铺设一层30 cm厚隔水黏土层。洞顶汇水通过设置墙背排水沟引水排走，在偏压端墙式洞门耳墙顶部时，采用DN400柔性铸铁管将墙背排水沟的水流引入路基排水沟或其他天然沟渠中。明洞洞内其他排水管沟同暗洞一体设置。

（4）明洞及洞门施工时避开雨季，并与洞口段衬砌结构整体浇筑，以增强洞门的稳定性。应在雨季来临之前，完成洞口的永久性排水设施，以利于洞口的排水和安全。

2.4 超前地质预报

本工程隧道进洞施工的时候使用超前地质预报和超前水平钻进行多方位的探测，对未开挖地段进行地质预测和分析，确定合理的开挖、支护参数，以制定合理的施工方法和支护方式。

2.5 监测监控

本工程隧道进洞施工过程中的监测监控方法以洞口段地表下沉观测、拱顶下沉观测、洞室周边位移变形监控量测以及洞内外观察和施工调查为主。监控量测工作在隧道主管工程师的领导下由监控量测组负责，及时进行数据分析和信息反馈，对施工情况进行评价并提出施工建议。

3 施工效果

本工程针对隧道洞口为Ⅴ级围岩浅埋偏压及岩溶发育地段，采取零开挖进洞的施工方法，并采取了一系列施工质量控制措施，不仅能够保证工程安全，使施工过程集约化，有利于紧凑施工过程中的工序安排，同时避免传统进洞方式的资源浪费，在节约材料和人工的基础上，实现了隧道进洞的经济合理性，降低项目运营成本，实现品质路桥的目标。

4 結语

综上，在岩溶地区浅埋偏压条件下，隧道进洞施工风险较大，本工程隧道采取长大管棚、套拱加固、设置反压墙等施工措施，既可以提高安全系数，又能增加仰坡的稳定性，而且能够节能减材、保护环境，减少因大刷、大挖及大范围回填对山体及植被造成破坏，对现有土地资源具有良好的保护作用，对于社会民生具有积极影响。本工程隧道施工方法在隧道进洞施工中的应用具有操作性指导意义，对类似工程的施工具有良好的示范作用。

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