浅埋、偏压软岩隧道新奥法施工应用研究

陆春昌

【摘 要】结合渝黔高铁羊角隧道施工实例，介绍预留核心土法和“以退为进”的施工理念，隧道在浅埋、偏压、软岩进洞的施工技术和施工工艺。

【关键词】 浅埋 偏压 软岩 隧道 进洞施工

新奥法是一种把设计、施工、监测相结合的科学的隧道建造方法。它根据围岩性质允许围岩产生适量的变形，并在施工过程中通过喷射混凝土、锚杆、钢支撑对围岩起加固作用，根据围岩量测的结果适时的进行衬砌支护，充分地发挥围岩的自承作用。因此，新奥法在困难地层条件下修建隧洞以及控制围岩的高挤压变量方面，显示了极大的优越性。

1.工程概况

渝黔高铁羊角隧道位于贵州与重庆交界处的松坎镇内，隧长1144.023m。设计为三心圆拱曲边墙结构，洞口段Ⅴ超浅级围岩埋深0.5cm～13m，开挖宽度17.72m，高度12.39m；主洞净宽14.5m，净高5.0m，本隧道按照新奥法施工原理进行洞身结构设计，及以系统锚杆、喷砼、钢筋网片、I18工字钢等组成的初期支护与二次模筑砼相结合的复合式衬砌型式。

羊角隧道洞口位于娄山关背斜东翼、背斜东侧顺层斜坡近坡脚接浅丘部位，地形坡度15°～25°。附近为农田及林区。洞口地表为坡残积块石粉质粘土厚3.0m～8.0m，土体松散，下伏基岩为砂质泥岩、介壳灰岩夹粉砂岩，呈角碎状松散结构，强度低。

2.进洞方案初步设计

进洞初步设计按照双侧壁导坑及CD法开挖进洞，详细阐述CD法，具体方案如下图：

隧道隧道施工工序：

I. 超前支护； 2. 右半断面上台阶开挖；

III. 右半断面上台阶初期（临时）支护； 4. 右半断面下台阶开挖；

V. 右半断面下台阶初期（临时）支护； VI. 右侧仰拱初期支护；

VII. 右侧仰拱砼施工； 8. 左半断面上台阶开挖；

X. 左半断面上台阶初期支护； 10. 左半断面下台阶开挖；

XI. 左半断面下台阶初期支护； XII. 左侧仰拱初期支护；

XIII. 左侧仰拱砼施工； 14. 中隔壁拆除；

XV. 拱墙二次衬砌。

3、进洞方案的优化

上述两个方案定出后，经过多方面的技术验证和经济比较，觉的两个方案可行，但是施工复杂，不经济，为此，重新拟定了预留核心土开挖法进洞，如下图所示：

但是在洞口天沟施工完毕后进行进洞时，由于洞口埋深浅，围岩软弱和存在13.7m高的左右側偏载的现象，在I部进尺50cm后拱部的80cm的覆盖层出现了垮塌的现象，进洞失败，为此，对核心土开挖的方案进行了重新研究和调整，具体为：

① 退后明暗洞交接里程2.4m，按照纵向间距60cm/榀安装I18工字钢支护；

② 重新施工超前小导管，由原来的单环增加至双环超前小导管支护；小导管的长 度6.0m/根，插入岩层中3.6m，外露的2.4m在洞外的工字钢架上成了一个棚护结构，小导管间采用Φ22钢筋连接成一个整体，暂不进行注浆工作；

③ 明、暗洞交接处采用双排并列的I18工字钢架，在原设计的基础上增加了5榀I18工字钢架，加上明暗洞交接处设计原有的1榀工字钢架共6榀工字钢架纵向采用Φ25钢筋连接成一个整体，环向间距1.0m；

④ 仰坡加固的钢筋网片加长与双排小导管焊接牢固，并对拱架进行满喷C20砼，与仰坡加固的砼连通成一个整体；

⑤ 对小导管进行注浆加固，再按照上图的核心土方案进行开挖。

4.优化方案应用

4.1施工顺序

施做超前小导管的安装及注浆 其次安装洞外的钢拱架 连接固定锚杆施工 明洞初支喷射砼 掘进开挖 暗洞开挖后初期支护

4.2掘进开挖

4.2.1注浆后4小时可进行短台阶法施工，开挖采用风镐掏出土体，每循环进尺60cm。并根据围岩地质情况的变化和人工操作的方便适时开挖高度。减少对围岩稳定的影响。施工时密切注视围岩动向，及时反馈信息指导施工。

4.2.2开挖出来的岩体及时进行素喷砼施工，再进行其它的初期支护施工；

4.2.3洞口段的第一个循环小导管插入3.6m，在进尺2.6m后，再按照设计要求的超前支护施工；

4.2.4进尺8～10m后，根据围岩的软弱情况，轮廓线周边可以辅助实施一些弱松动爆破的掘进措施，进行跳眼装药爆破，每眼的装药数量严格控制，根据岩质的情况考虑1/3～1/2管节的药量。

4.2.5围岩状况允许的条件下施打掏槽眼进行爆破，但也是严格控制每孔的药量。

4.3初期支护

开挖完毕后，及时按照设计要求进行初期支护的施工，并加强围岩的周边收敛、地表下沉和拱顶下沉观测，根据回归分析后的数据随时调整开挖的进尺和初期支护的施工参数。

5.结语

渝黔高铁羊角隧道实践证明了采用双排超前支护短台阶法配合留核心土环状开挖法和“以退为进”的洞外加固法施工，是安全进洞的一种行之有效的科学的施工方案，可以广泛的应用在隧道埋深浅、围岩软弱、偏压等地质情况下的隧道进洞施工中。这种方案既有利于进洞的安全，又有效地节约了成本、简化工序。

参考文献：

[1] 《渝黔高铁羊角隧道设计说明》

[2] 陈小雄 著《现代隧道工程理论与隧道施工》[M]. 2006.11.01