浅埋偏压隧道洞口施工技术

总636期第四期2018年4月

河南科技

Henan Science and Technology

浅埋偏压隧道洞口施工技术

袁健生

（福建省闽西交通工程有限公司，福建

龙岩364000）

摘要：洞口段施工是隧道施工的关键环节。本文结合国省干线横九线何家陂隧道进洞方案的成功工程实

例，采用反压护拱、大管棚超前支护、砂浆锚杆、超前小导管及锚喷联合支护加固洞口岩体，利用监控量测技术指导施工，保证洞口浅埋段的施工安全。关键词：浅埋偏压隧道；洞口；施工技术中图分类号：U455.4

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2018）10-0129-03

Construction Technology of Tunnel Opening with Shallow Buried Partial Pressure

YUAN Jiansheng

（Fujian Minxi Transportation Engineering Co.,Ltd.，Longyan Fujian 364000）

Abstract:the construction of Dongkou section is the key link of tunnel construction.In this paper,combined with the successful project example of the project of the ho Jibei tunnel in the nine line of the trunk line of the provincial trunk line,this paper adopted the anti pressure arch,the front support of the large pipe shed,the mortar bolt,the ad⁃vanced small catheter and the bolt and shotcrete support to reinforce the rock mass in the tunnel,and guided the con⁃

struction by monitoring and measuring technology.The construction safety of the shallow buried section of the hole was ensured.Keywords:shallow buried bias tunnel ；portal ；construction technology

1

工程概况

何家陂隧道位于福建省龙岩市小池镇境内，全长1432.5m 。该隧道进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门；采用单端掘进，由进口端（小桩号侧）进洞。何家陂隧道右洞，拱顶以上覆土层厚约4.5m ，隧道洞口横断面方向山体呈左侧高右侧低走向，属浅埋偏压洞口。根据地质调绘可知，有一条F10断层破碎带，该破碎带与隧道轴线相交，倾角77°，围岩为粉砂岩，岩体破碎，裂隙发育，呈碎块状、泥状。详见图1。

根据地勘报告，隧道正常涌水量达3500m 3/d 。隧

道区地下水主要为基岩裂隙水，地下水位高于设计行车标高。

2洞口段施工难点及处理措施2.1

洞口段施工难点

本洞口进洞施工困难，具体施工难点包括以下几方面。Y K 1+630

进口成洞面

进口YK1+615.00

设计高：559.948SK10553.99

Q dl 碎石土3-2

D 3t z 微风化泥质粉砂岩7-14D 3t z

微风

化石英砂岩7-23XSK10561.17

图1

何家陂隧道右洞地质纵断面图

①地下水处理。基岩高压裂隙水的治理是隧道工程施工中的一大难题，虽积累了一定的经验，但困扰施工的一系列关键技术依然存在。

②洞口右侧偏压处理。该洞口地形不对称造成隧道

结构两面荷载应力不对称，影响结构的受力及边仰坡的稳定性，施工时易引起地表侧移，偏压是引发隧道衬砌裂缝的主要原因。

收稿日期：2018-03-05

作者简介：袁健生（1966—），男，本科，中级工程师（公路与桥梁），研究方向：公路与隧道。

交通与建筑

·130·

第4期

2.2处理措施

2.2.1

隧道基岩高压裂隙水问题的处理措施。基

岩高压裂隙水可能会引起隧道涌、突水，依靠地质预报资料并采用“防、排、截、堵”的施工辅助措施，可确保进洞安全，方案如下。①采用以排为主、排堵结合的防治

方案，沿纵向设排水导洞，将基岩高压裂隙水引出洞外，有效释放基岩地下水的高压应力，以避免产生涌、突水情况发生。②断裂破碎带采用超前帷幕注浆（水玻璃）堵水可阻止断裂带地下水进入隧道区，避免涌突水进一步发育。

2.2.2

洞口偏压的处理措施。洞口偏压对隧道的影

响通常体现在隧道衬砌结构的受力、洞口边仰坡的稳定性及隧道进洞施工这几个方面。针对该工程的洞口偏压现象，充分调查原地形后采取以下具体措施［1］

。

①为了尽量降低洞顶边、仰坡刷坡高度，根据明洞洞

身及边仰坡所处围岩特性，确定在YK1+630作为明暗交接处桩号，减小对原地形的破坏。

②在拱顶原地表明暗交界处YK1+635-YK1+645段

布设反压护，其中锚杆采用Φ25砂浆锚杆，长4m ，间距为

1m×1m 呈梅花型布置。护拱采用C20泵送砼，随原地自

然坡度起伏布置，平均厚度为1.6m ；护拱中设置两层Φ12钢筋网片，网眼尺寸为20cm×20m 。反压护拱布设示意图见图2。

D3tz 碎块状强风化泥质粉砂岩7-28

设计高洞轴线

路线设计线Q dl 碎石土3-2

地面线

160

图2反压护拱布设示意图

反压护拱是通过锚杆孔中的水泥砂浆将锚杆和松散土石固结形成整体，再将锚杆与砼护拱连接起来，将松散的软弱岩体与刚性的砼护拱密实地连接在一起。在偏压侧修建护拱解决了洞口段开挖后形成的偏压问题，使应力得到平衡，解决了浅埋引起的难以进洞的问题。

护拱施工前应确保周边排水顺畅。锚杆施工过程中应验证锚杆的拉拔力是否达到设计要求，若不合格，应返工重新施工。

3

施工方案及主要施工工艺

3.1施工方案

针对该工程隧道洞口存在断裂带且浅埋偏压等难点，经多方讨论，采用以下进洞方案。

①保证山体稳定，避免地下水径流至洞口施工范围，

进洞前先完善洞顶环状截水沟，保证地表水通畅引流至附近河流或山凹处［1］。

②采用长管棚注浆加固洞口段，在管棚内注入水泥浆，使管棚与其周围的围岩体形成一个整体，从而极大地增强围岩的自稳能力。

③洞内初期支护采用每榀间距为0.5m 的I20b 钢架，喷层厚度为28cm 的C25混凝土；遵循短进尺、弱爆破的原

则，采用人工配合机械开挖，每循环进尺控制在0.5m 以内。④沿初支轮廓设Φ50mm （壁厚5mm ）、L =5m 的超前

注水玻璃浆液小导管，环向间距0.5m ，排距3m ，小导管尾端与初支钢拱架焊接牢固，以增强整体刚度；开挖轮廓初喷后径向设置Φ25中空注浆锚杆，L =3.5m ，环向间距1m ，排距1m ，待砂浆强度达到设计强度时上紧垫板和螺母，锚杆垫板与喷层必需密贴［1］。

3.2主要施工工艺

3.2.1

边仰坡加固。洞口边仰坡和成洞面围岩为碎

石土，整体稳定性差。洞口施工前需用锚喷支护对坡面进行封闭加固处理，避免雨水冲刷山体及预防边坡滚石滑落，保证洞口施工安全。仰坡、边坡、成洞面施工遵循边开挖边支护的原则。

按已确定的施工方案，边坡、仰坡、成洞面采用Φ22mm 、L =5m 的砂浆锚杆进行加固防护，锚杆按间距1m×1m 梅花状布置。整体坡面采用Φ8mm 的钢筋网，网格20cm×20cm ，网片与锚杆绑扎连接，采用C20喷射砼封闭

坡面，混凝土厚度为10cm 。

3.2.2

洞口段加固。由于拱顶覆盖层较浅，仅为

4.5m 。根据地质调绘可知，浅层洞口段围岩受F10断裂构造带影响较破碎，直接开挖进洞易造成坍塌，给施工带来极大安全隐患。经论证后，采用38m 长管棚支护技术可加强支护，用以加固和支护围岩，以确保安全进洞和顺利掘进。

3.2.2.1

施工套拱。为确保管棚钻孔定位精确，设

置3榀I18的工字钢架，固定好Φ127mm 钢套管（壁厚6mm ，长2m ），并模筑60cm 厚C30砼作为管棚的导向墙。

套拱施工时严格按照隧道设计轮廓线进行放样，套

拱砼达到一定强度才能施作管棚顶进，且必须注意导向管向上倾斜的埋设角度［2］。

3.2.2.2

管棚注浆加固。管棚注浆加固作为超前支

护的一部分，通过高压水泥浆液使松散围岩板结并与大钢花管形成钢性整体，为开挖施工提供有效的安全屏障。管棚采用Φ108mm （壁厚6mm ）热轧无缝钢管，长38m ，环向间距50cm ，外插角3°。管棚通过安装在套拱上的导向管进行顶进，有效保证了顶进方向。

因管棚长度为38m ，无法一次性顶进，所以在施工过程中将管棚加工成4m 、6m ，每节分段顶进，最先顶入的一段管棚头部做成锥形以利于顶进。分段顶进施工的关键

浅埋偏压隧道洞口施工技术