崩塌工况下隧道浅埋偏压洞口段明洞暗做施工技术研究

摘要 隧道洞口工程施工，极易扰动崩塌体，一旦发生坍塌事故，将会对施工安全和施工进度造成严重影响。基于此，文章针对崩塌工况下隧道浅埋偏压洞口段明洞暗做施工技术进行研究，结合实例项目从施工工藝原理、工艺流程及操作要点进行分析，并提出相关质量控制要点及安全环保措施，为我国隧道工程施工安全提供借鉴。

关键词 隧道工程;洞口;偏压;明洞暗做;施工技术

中图分类号 U231.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0141-03

收稿日期：2022-03-17

作者简介：郑彬（1986—），男，本科，高级工程师，研究方向：公路、桥梁、隧道的施工、养护技术管理。

0 引言

隧道施工一直是交通建设项目工程重难点。隧道洞口多从山体侧面开挖，由于山体构造的浇筑密实性;挡墙施工现特殊性，山体侧面普遍存在不同程度的浅埋偏压现象，一旦处理不善，受施工扰动影响，极易造成坍塌事故[1]。针对此情况，某山岭隧道工程，压洞口段采用了反压回填、明洞暗做的施工技术，取得了良好的工程效果。

1 工程概况

某隧道工程，需在山体侧面开挖隧道进洞口，发育一处崩塌体，揭露为花岗岩，在地表形成岩堆层厚多在5 m左右，局部可达10 m。若采用传统边坡加固后，直接开挖洞口工艺施工，风化岩基岩挖除后，将呈临空状态。该地气候温润，夏季多雨，一旦雨季雨水汇入风化岩内，极易造成严重的滑塌灾害，严重影响施工和后期运营安全[2]。经项目参与各方多方研究，拟定采用反压回填工艺，稳定边坡，采用明洞暗做方案，替换原设计明洞施工方案，降低施工对崩塌体的扰动。

2 隧道洞口浅埋偏压明挖暗做工艺原理

隧道洞口浅埋偏压明挖暗做工艺原理如下：

2.1 反压回填

使用锚杆对进洞口偏压边坡进行喷锚处理，锚杆呈梅花形布置;另一侧浇筑大体积混凝土挡墙，对偏压边坡形成阻挡支撑作用，边坡与挡墙间的回填土，用导管注浆处理，注浆硬化后与土体结合形成深层固结层，改善边坡周围土层受力性能，形成对偏压边坡的有效支撑，避免边坡滑塌灾害。

2.2 明洞暗做

对回填土注浆后，采用回填土下进洞方案，替换原明洞施工方案，使原浅埋偏压构造变成深埋构造，降低进洞施工对崩塌体的扰动，有效防治隧道施工和工后运营期发生崩塌灾害，保证隧道洞口施工和隧道运行安全。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程（见图1）

3.2 施工准备

清理边仰坡作业基面，挖除坡面上植被、浮土、危石，避免受施工扰动或环境水侵蚀，造成滑坡、滚石灾害，影响施工安全;施作施工排水设施，减少环境水、施工用水冲刷地表;施工期间做好边坡沉降监测，保证施工安全[3]。

材料与设备数量计划见表1及表2。

3.3 边仰坡喷锚注浆处理

仰坡采用砂浆锚杆锚固，按设计图纸和施工方案，采用人工手持风凿机在坡面上钻设1.5 m×1.5 m梅花形锚孔，操作要点如下：

（1）采用普通硅酸盐水泥砂浆，砂料粒径≤3 mm;砂浆配比根据实验室数据与试验施工数据综合确定，确保砂浆稠度、和易性符合注浆施工要求;砂浆应随拌随用，严禁长时间放置。

（2）钻设的锚孔孔径，比锚杆直径大15 mm，实际钻孔深度与设计值偏差≤50 mm。

（3）注浆从孔底开始，根据注浆深度，缓慢上提导管，直至钻孔注满流出，保证注浆均匀、饱满填充锚孔;施工时应注意，注浆压力≤0.4 MPa，注浆管口应保持在砂浆液面以下，保证注浆施工质量。

3.4 修筑自然坡坡脚挡土墙

根据坡角处地质构造特点，合理采用小型挖机配合人工的方式，清理坡脚浮土、修整坡角曲线，以避免施工过渡扰动坡面造成垮塌事故，再开挖挡墙基础，基础强度达到设计之后，方可浇筑混凝土挡墙[4]。

3.5 修筑偏压挡墙

挡墙浇筑施工完毕后，在挡墙与偏压边坡之间填筑土方，并注浆加强，形成深层固结层，可有效支撑整个偏压边坡段，减少施工和后期隧道运营阶段的边坡滑塌风险。

（1）挡墙基底开挖：为避免施工过度扰动边坡，采用挖掘机配合人力开挖，为避免边坡失稳，采用分段开挖方式作业，作业段开挖完毕后，即施作混凝土挡墙，再进行下一段基底开挖。

（2）地基处理：为保证基底承载力，避免工后不均匀沉降造成挡墙开裂，遇淤泥或软弱土层时，需换填砂石土或灰土等。

（3）基础与墙身模板：基础与高度在4 m以下的墙身，采用钢模拼装;墙身超过4 m部分，采用二次立模法安装墙身模板。

（4）基础混凝土施工：基底采用分段开挖施工，整段采取一次浇筑施工，保证基础混凝土结构整体性。

（5）挡墙墙身混凝土施工：为保证墙身混凝土与基础混凝土顶面结合强度，施工前，需先对基础顶面作凿毛处理，再架设墙身模板;墙身采用分段、分层施工，整段一次性浇筑完毕，单层浇筑厚度控制在30 cm左右，采用分层浇筑、分层插入振捣施工，保证墙身浇筑密实性。挡墙施工现场见图2。

3.6 碎石土回填

挡墙养护至设计强度后，挡墙与偏压边坡间，采用碎石土回填至超过洞顶5 m处，采取分层回填、分层碾压的施工方案，单次回填层厚控制在50 cm左右，保证回填土密实性。回填施工现场见图3。

3.7 小导管安装及注浆

对整个偏压浅埋段隧道中心线两侧各20 m反压回填部分，采用φ50 mm导管进行注入1∶1水泥浆加固，注浆压力0.5～2.0 MPa，注浆孔采用梅花形布置，保证注浆与周围土体结合均匀性，形成深层固结层结构[5]。

3.8 洞口施工

洞口采用长管棚支护，待管棚安装完毕，并施作注浆加固后，采用预留核心土法工艺进行洞口开挖，施工时应严格控制每循环进尺长度，单次进尺长度在1.2 m以内，保证洞口壁稳定性;循环工序施工完成，通过监理验收后，方可施作循环支护。

4 施工质量控制要点

（1）在检测施工材料的质量时，应当严格按照各项指标，对原材料质量及规格进行全面检测，尽可能选择有质量保障，生产规模较大的实力材料生产厂商，并建立长期合作关系。在材料进场之前，要查验出厂合格证，将材料规格与设计要求做好比对，待最后抽样检查结束后，不合格的材料进行及时处理，禁止直接用于施工。

（2）钻孔施工应保证技术人员全程在场指导，监理人员旁站监督，确保钻孔按照设计图纸，从高到低依次进行。

（3）严格做好回填土注浆施工质量控制，保证注浆量符合设计要求;若注浆量超限，注浆压力未达到设计和施工要求，应根据现场情况合理调整浆液浓度继续注浆，保证注浆施工质量。

（4）建立健全质量控制体系。设置项目经理为质量控制小组的主要负责人，组建包括总工程师、技术员、现场施工员、施工班组负责人等人员的专业技术团队，合理分工强化职责，及时发现并解决问题，进一步提高技术交底工作的效率。

（5）培养专业质监人员的责任心。质监人员作为施工现场的监测员，应当具备充分的责任意识，按照规范要求进行质量巡检。对于重要的施工工序，需要尽好全程旁站的职责，用自身的专业技术素养指导工作，保障施工质量。若发现质量不合格的情况，应及时上报，在规定期限内做好整改[6]。

5 安全、环保措施

（1）结合隧道工程施工特点，制定施工场地安全管理制度，成立以项目经理为组长的安全管理小组，监督各项安全管理制度落实，实现精细化的安全管理，严惩违规作业行为，切实保证施工安全。

（2）施工前，严格按照规范流程进行技术和安全交底，施工现场设立专职安全人员，全程进行安全施工监督，严格落实班前安全教育制度。

（3）施工区域，设置醒目的警示标志，加强出入管理，严禁无关人员进入场地，严禁作业人员在安全设备佩戴不合格的情况下进入场地;加强围岩动态监测，保证围岩状态监测的准确性;拆卸钻杆时，由专人现场进行统一指挥，保障施工安全。

（4）成立以项目经理为主要负责人的环保管理机构，认真学习国家、地方环保法规，并贯彻落实;积极与有关部门协同，进行施工场地和周围环境状态监测，督促项目全员自觉遵守环保法规。

（5）设立专用排浆沟、集浆坑，对施工过程中产生的废浆、污水进行集中收集和无害化处理，防止随意排放废浆、污水。

6 效益分析

6.1 经济效益

若采用传统工艺，将偏压挡墙布设在隧道外侧顶，在项目交付运营后，受偏压、位移等多种因素影响，造成墙体开裂，影响隧道洞口运营安全。

使用该工程采用的技术工艺施工，挡墙距离隧道较远，且偏压边坡与挡墙之间，回填了沙石土并进行注浆加固，可形成对偏压边坡的有效支撑，改善挡墙受力条件，有效保證隧道洞口运营安全，降低隧道洞口、明洞开裂、冒顶风险，且无须反复维修挡墙，可降低约60%的后期维护成本。

6.2 社会效益

该工程采用的明洞暗做施工技术，可有效提升隧道施工和后期运营阶段的安全性能，降低施工和后期运营阶段的安全风险，且该技术无须采用大型施工设备，技术工艺相对简单，可有效降低施工成本，同时，该技术对同类工程具有广泛的适用性，可有效保证同类隧道工程施工和运营安全，社会效益显著。

7 结论

综合上述，该工程在崩塌工况下，针对隧道浅埋偏压洞口段施工，采用的明洞暗做施工工艺，在施工阶段可有效降低崩塌体崩塌事故，保证施工安全;在运营阶段，回填土可有效支撑偏压边坡，分散挡墙受力，避免挡墙受边坡偏压、位移等因素影响，造成开裂等问题，可提升隧道洞门安全性能，保障隧道运营安全，降低后期维护成本，延长隧道洞门使用年限。同时对该工程验证，该技术经济效益和社会效益显著，工艺简单，适用性强，可在同类项目中推广应用。

参考文献

[1]赵鹤泉， 梁昊庆， 钱炜骏. 浅埋段地铁隧道正上方基坑施工对隧道变形的影响[J]. 建筑施工， 2021（10）： 2193-2195.

[2]赵红飞， 黄海涛， 刘继文， 等. 高铁隧道穿越浅埋段围岩变形规律分析[J]. 安徽建筑大学学报， 2019（6）： 52-55+94.

[3]欧阳璐. 大跨径浅埋偏压隧道进洞方式数值模拟研究[J]. 西部交通科技， 2019（6）： 86-92.

[4]刘杰， 王俊杰， 郭建军. 水平软硬交互地层中浅埋偏压隧道围岩压力计算方法[J]. 科学技术与工程， 2022（4）： 1649-1655.

[5]严涛， 李坤杰， 牟智恒， 等. 变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法[J]. 西南交通大学学报， 2020（3）： 531-536.

[6]胡炜， 喻渝， 谭信荣， 等. 顺层偏压隧道破坏特征及支护措施研究[J]. 地下空间与工程学报， 2020（S1）： 450-456+510.