浅埋偏压复杂地质隧道贯通施工技术

罗宪

(中交四航局江门航通船业有限公司，广东 江门 529000)

1 工程概述

瞿溪1#隧道属于瓯海大道三期(瞿溪环岛至泽雅大道)工程，设计为公路分离式隧道，双向六车道，设计速度60km/h。隧道分左、右主洞和供人员和非机动车通行的辅洞，主洞净宽13.25m，辅洞净宽6.5m。鉴于隧道类型的特点，隧道主洞和辅洞都是采用了能够抵御山体纵向推力的洞门，而且在主洞中还有专门的可供行人穿越的洞口。

隧道左线和右线分别长为571.0m、529.0m，最大埋深分别是89.2m、85.5m，最小埋深分别是3.9m、12m。隧道辅洞长545.0m，最大埋深89.9m，最小埋深7m。

辅洞隧道与左洞隧道洞口段净距最小，进口段净距16.2m，出口段净距12.17m，中间最大净距24.2m；谈及净距最小的地方，当属隧道左线与右线隧道洞口段，其数值分别是进口段净距18.7m，出口段净距12.17m，中间最大净距23.9m。

1.1 工程地质条件

瞿溪1 号隧道进洞口段位于低山剥蚀残丘东侧，自然坡度约15～25°，表部植被发育。右洞进口右侧位置存在一定的浅埋偏压，洞顶上部覆盖土层为含黏性土角砾且最小覆盖层厚度约为0.7m,覆土深度极薄。这一工程地质条件极为特殊，主要是位于风力腐蚀极强的地带：主要为含黏性土角砾及强风化凝灰岩,局部地段中风化基岩直接出露。

1.2 施工情况

瞿溪1 号隧道主洞、辅洞均采用出口端掘进，右洞进口端已完成边仰坡刷坡、喷锚防护，已完成导向墙设置，已完成管棚钻孔作业，截水沟完成，目前正准备进行管棚注浆施工。左洞进口端的进程相对比较快，主要是进行导向墙的设置工作，通过刷坡行动以及防护行动，对墙体进行加固，已完成截水沟，目前正进行管棚钻孔作业，暂未注浆。辅洞洞口工程暂未施工，待主洞进口端工程完成后即进行辅洞进口边仰坡、导向墙、管棚的施工。

2 贯通方法

隧道施工要遵循既定的规范和要求，由于隧道工程需要涉及到两大工程同时开发，所以要严格按照要求执行，需要对两端的工程进行指挥，同时为了稳定地面，不允许有同时的引爆行为发生。土质和软岩隧道，两开挖工作面距离达到3.5 隧道跨度时改为单向开挖；围岩条件较好地段，两开挖面间距达到2.5 倍隧道跨度时应改为单向开挖。本项目主洞3.5 倍隧道跨度=3.5*16=56m；辅洞3.5 倍隧道跨度=3.5*9=31.5m。在隧道出口段施工过程中，根据掘进深度、围岩级别，可以适当优化隧道贯通位置。

贯通顺序：先瞿溪1 号隧道右洞、再左洞(待右洞YK0+630～YK0+660 段二衬施工完成后施工)、再进行辅洞的贯通，采用传统的洞内贯通方式，更加保险和稳固。

2.1 总体施工工艺流程

洞顶截水沟施工→边仰坡喷锚→洞口管棚安装及注浆→暗洞施工→仰拱跟进后等待洞内贯通。

2.2 边仰坡喷锚

遵循施工工艺流程，施工队伍逐步完成水沟的建设、边仰坡的开发以及相关的防护工作。支护参数为：洞口边坡开挖坡率1:0.75；洞口仰坡开挖坡率1:1.5。采用20×20cm 的φ8 钢筋材质的网络，采用喷灌法浇灌10cm 厚的C25 混凝土材料。

补强措施：采用φ42*4mm 注浆小导管进行增强，长度3.5m/根，间距1.2*1.2m 梅花形布置。

2.3 洞口管棚施工

瞿溪1 号隧道进口主洞套拱已施工完成。为了保证主洞的质量，使主洞的导向墙厚均为0.7m，长均为2m。导向管两端封堵，以防进浆,导向墙采用C30 混凝土进行浇筑。

瞿溪1#隧道进口端主洞洞口已施工完成，大管棚采用φ108mm，壁厚6mm 的热轧无缝钢管，环向间距40cm，单根长度40m，共43 根。辅洞管棚采用φ108mm，壁厚6mm 的热轧无缝钢管，环向间距40cm，单根长度40m，共24 根，见图1-2。

图1 隧道导向墙立面图

图2 隧道导向墙纵断面图

2.4 偏压挡墙设置

右洞进口存在浅埋偏压，为平衡土压力，考虑在明暗交接位置至截水沟位置设置偏压式挡墙，墙内回填土体并注浆固结，挡墙设置位置YK0+630～YK0+638,总长度8m，采用C25 混凝土浇筑, 挡墙基础采用间距1.0m 长7.0m 的Φ108 钢管柱加固。

YK0+630～YK0+638 基坑坡面防护采用锚杆+钢筋网+10cm 喷射混凝土的防护形式。

右洞按要求施工完成挡墙并反压回填级配碎石、注浆加固处理后方可进行进口端进洞作业，见图3。

图3 增加偏压挡墙及墙内填土示意图

2.5 暗洞开挖工法

的钢架需要设置相应的锁脚锚管，并给予注浆处理，以此来使钢拱架的稳定性得到保障。(5)在施工中，如若需要调整先行开挖导坑孔径、台阶高度时，需要查看洞身主体钢拱架与侧壁导坑临时钢架之间的连接情况，确保连接稳固。侧壁导坑具有一定的便捷性、稳定性，在横向钢支撑时，可以结合实际的监测数据调整相应的位置。(6)对于钢架之间纵向连接的钢筋而言，应确保其焊接的稳固性。(7)在洞身主体结构初期支护施工结束后，可以拆除施工中设置的临时钢架，在拆除之后，需要同步开展二衬施工作业。(8)施工中，按隧道监控量测专项施工方案和设计图纸要求进行监控量测，及时向技术负责人反馈结果，并了解洞身结构是否存在问题，在确保结构稳固的基础上可以结合实际施工情况将支护参数进行适当的调整。(9)辅洞断面较小，出渣采用挖掘机装渣，自卸汽车进洞出渣，直接运往指定的填筑路段或弃渣场弃置，对于弃渣场而言，应该设置一定的排水、挡护措施，这样可以在施工中保护生态环境。

2.5.3 支护参数

根据相关设计图纸，瞿溪1#隧道贯通区间范围内时设计支护参数如下：

进口端左线ZK0+605～665 及右线YK0+630～690 段60m采用SX-Ⅴa 型复合型衬砌，按照设计图开展施工作业，并应用CD 法进行开挖作业，可以应用I22b 钢架，钢架纵向间距需要控制在0.5m/榀，拱部采用φ42 超前小导管超前支护，环向间距控制在0.4m，并每2m 设一环，每环应用共计43根，长度是4m。

出口端左线ZK0+665～685 及YK0+690～730 段采用SX-Ⅴa 型复合型衬砌，按图施做，采用的施工方法、应用的钢架以及钢架纵向间距等与进口端左线ZK0+605～665 及右线YK0+630～690 段60m 的施工相同。

辅洞贯通段RK0+090～250 段采用SF-Ⅴa 型复合型衬砌，按图施做，环形预留核心土法开挖，采用I16 钢架，钢架纵向间距0.6m/榀，Φ42*4 钢管，采用24 根，每根3.5m，纵向排距要控制在1.8m，环向间距控制在40cm。

2.5.1 贯通安排

在隧道对向开挖的过程中，当两面工作的距离有4 倍隧道跨度时，施工人员需要加强指挥，并做好施工中的沟通工作；两工作面不得同时起爆。土质和软弱破碎围岩，两开挖面间距离达到3.5 倍隧道跨度时，应改为单向开挖；当施工区域的围岩条件较好，并且两面开挖工作的距离有2.5 倍隧道跨度时，需要转变为单向开挖的方式。

ZK0+665、YK0+690、RK0+150 段为左、右及辅洞贯通里程，出口掘进至此里程时暂停掌子面掘进施工，及时施作贯通区间内超前支护及掌子面开裂变形段加固，剩余65m 掘进区间统一由进口单端掘进直到隧道贯通。

隧道采用洞内贯通，隧道进口工区采用机械进行开挖作业。

2.5.2 洞身开挖要求

(1)在环形开挖的过程中，进尺需要控制在0.5～1.0m 之间,在下台阶开挖时，进尺应控制在2 榀拱架间距。在预留中间核心土时，其面积应该在全断面面积的50%以上；核心土长度为≥3m，顶面宽度≥4m，底部宽度≥10m，高度≥4.5m，核心土开挖没循环进尺与上台阶循环进尺相一致。(2)在中隔壁临时支护工作中，需要应用加劲拱架给予必要的支持，此时可以应用I18 工字钢，拱架纵向间距应达到50cm，并应用Φ22 钢筋作为连接的有效抓手，而钢筋的环向间距应控制在100cm，针对侧壁导坑，可以应用初期支护工字钢、临时工字钢等开展焊接工作。在开挖工作中，遇到IV 部位岩土体时，应及时拆除相应的支护锚杆，但需保留部分内容，如喷射混凝土、型钢拱架，这些需要在后期的施工中进行逐段拆除。(3)在施工时，需要做好监控量测工作，并依据量测结果开展后续的施工。(4)在施工中，当工序内容发生变化时，该位置

2.5.4 辅助施工措施

(1)洞内抽排水。出口段属反坡段，停止开挖后，若出口段掌子面积水，应安排专人采用水泵将洞内积水抽排至洞外沉淀池内。(2)逃生管道部置。开挖过程中，洞内应设置逃生管道，由洞口接至掌子面20m 以内。钢管是逃生通道的主要材料组成，对于钢管的尺寸也是有一定的要求的，一般来说是所用管材直径应不小于80cm，管节长度5～6m，壁厚不小于10mm。(3)进口段三管二路布置。进口段开挖进尺仅60m，不设置通风管和排水管。进口段采用非爆破法开挖，不需设置高压风水管。施工用电由变压器通过电箱接至隧道口即可。若采用钻眼的辅助开挖措施，采用租用空压机配合的方式。(4)封闭施工管理。根据现场实际施工条件，隧道进口工区与白门垟终点形成整体围蔽。

2.5.5 贯通误差测量和调整

导线测量是一种比较常见的测量方法，选择好临时测量点之后，发挥导线的作用，对测量点的相关数据进行测量。计算出在该里程处法向及里程方向上的投影值，得到洞内纵向及横向的贯通误差。隧道设计要遵循建筑物限界的要求，误差的存在是不可避免的，但是如果误差控制在合理的范围内将对整个隧道工程产生无关紧要的影响，如果误差超出合理的范围，将要及时的对线路进行调整，使其满足建筑物限界的要求，见表1。

表1 隧道贯通误差的限值

3 监控量测及超前地质预报

测量软弱围岩地质情况，搜集相关的数据十分重要，要有专门的工作人员专门负责相关的工作，不仅要选择好仪器的布置地点，还要做好仪器的维修和保养工作，这样才能确保仪器的准确度。将各个阶段搜集的数据信息进行对比和分析，并且参照有关的标准，一旦出现出入，要将具体的情况汇报给管理人员，确定好下一步的计划和安排。

ZK0+665、YK0+690、RK0+150 贯通段为V 级围岩，该段洞内监控量测点每5m 埋设一个断面。监测频率为每日至少监测两次，数据变化大时还须增加频次甚至持续监测，以真实数据反馈指导施工。

瞿溪1 号隧道左洞，右洞，辅洞洞口地表依据设计图要求布设地表沉降观测点进行地表监测，每10 米布设1 个横断面。

施工要求指出，如果检测仪器测量出拱顶出现下沉的迹象，或者达到了一定的警戒标准，就需要及时停止施工活动，分析此现象出现的原因以及如何做好下一步的计划和任务，确保施工安全。当拱顶沉降速率达3mm/d 时立即上报指挥部，达到4mm/d 时马上停止掌子面的掘进，达到5mm/d 时立即撤出作业区域内的人员和设备。确保隧道施工安全。

3.1 量测项目及量测方法

3.1.1 必测项目：观察洞口情况、看是否存在移动现象、观察地表的变化、隧道基石是否出现不规则的下沉。

3.1.2 选测项目：中间岩柱弹性波测试、围岩内部位移、围岩和初期支护接触压力、支护、衬砌内应力量测、钢支撑内力和外力、锚杆轴力、围岩弹性波测试。

3.2 量测结果管理分析

发挥现代科学技术和大数据技术的作用和价值，在收集完数据信息之后，由相关人员对量测结果进行分析和整理，部门之间要做好信息资源的共享工作，确保信息的及时补充和完善。整个施工过程中要不断量测，坚持做好施工活动的信息化，力求提高整个施工活动的质量和准确度。

提高量测准确度的方式战略：观测点设置在稳定地段，减小施工干扰；在预埋的观测点周用红色油漆标记，提醒作业工人避免触碰观测点；对损毁的观测点及时进行补充。

3.3 隧道进口挡墙监测

在隧道开挖期间每日对偏压挡墙进行沉降和位移监测，以了解围岩侧向位移情况。

4 结论

通过对围岩进行稳定性分析计算后确定洞内贯通点，贯通阶段出口端开挖贯通点后暂停，再由进口端单向开挖。洞口利用增加挡墙等措施减少洞口的偏压力，选择CD 法和环形开挖预留核心土法进行进口端洞身开挖，做好监控量测和超前地质预报，确保了开挖工法的安全可靠，最大限度的增加了爆破范围，同时保证了贯通点位置的安全，贯通前进出口可同步进行施工，缩短了整体工期，可为类似地质情况的隧道贯通工程施工提供技术参考。