隧道洞口偏压段处理方案分析

隧道洞口偏压段处理方案分析

摘要：长埠隧道是鹰瑞高速公路上的一座长隧道，隧道右线出口段为ⅴ级围岩，属于典型的浅埋偏压段，极易造成坍塌，现已将右线出口段21米ⅴ级围岩支护改成明挖；对该隧道右线出口明挖段采用明洞或路基两种方案从经济性和安全性角度进行分析比较；通过比较分析，虽然采用明洞方案造价略高于路基方案，但在遵循规范，避免隧道洞口处塌方或滑坡，适当增加造价，减少甚至可以消除施工过程及运营过程中的安全隐患是非常有价值的。

关键词：隧道；浅埋段；明洞；路基；分析

0 引言

长埠隧道是一座上下行分离的四车道高速公路长隧道，左线隧道起讫桩号zk500+677~ zk501+769，隧道长1092m，右线隧道起讫桩号yk500+632~yk501+738，隧道长1106m。隧道进出口洞门均采用削竹式。

1. 隧道出口处地质情况

隧道出口处地貌类型为山间狭长沟谷地，谷地由东向西发展，地面标高为▽261米左右，宽约10～150米左右，两边为山体坡脚形成的高岗地，岗地呈长垅状，植被发育，地势陡峭，自然斜坡为30°左右，易形成地形偏压。表层覆盖的残坡积物为板岩残坡积土及其全风化层，厚3~5米不等，往下为板岩强风化层，厚5~8米不等，下为其弱微风化层。从yk501+702~yk501+723段（21米）为ⅴ级围岩，且属于典型的浅埋偏压段，极易造成坍塌。

2. 国内类似情况

经过查找国内大量论文，发现有部分隧道洞口与长埠隧道右线出口存在类似情况，即洞口段典型的浅埋偏压。

1）平阳隧道【1】：渝湘高速公路洪酉段的平阳隧道，隧道出口端地形陡峭，洞口段覆盖层厚度8~20m，大部分为浅埋偏压。右洞开挖至28m时发生塌方，塌方总体积达到79200m3；处理方案采用采用封闭裂缝、适当清方、注浆加固稳定滑塌体、加长明洞回填反压、施工斜井加快稳定段隧道施工的综合治理措施；处理费用在200万以上。

2）迎风娅隧道[2]：迎风娅隧道在隧道出口左幅开挖至zk27+102断面时，掌子面右侧出现小范围垮塌现象，洞内初期支护大量开裂并伴有掉块现象，随后从掌子面开始向外发生塌方，发生范围为zk27+100~zk27+114段，塌方体呈碎块状、粉状，手捏易碎；洞外地表发生冒顶坍塌，且伴有严重的地表下陷及山体滑动，坍塌处至洞口仅26m，坍塌段隧道为浅埋段，埋深约10m。处理方案采用先注浆固结洞内塌方体，同时处理地表塌陷，再用小导管超前支护穿过塌方体；处理费用在120万以上。

3. 分析目的

右线隧道起讫桩号yk500+632~yk501+738 ，原设计右线出口明洞及削竹式洞门长度为15米即yk501+723~yk501+738。由于从

yk501+702~yk501+

723段（21米）为ⅴ级围岩，且属于典型的浅埋偏压段，极易

造成坍塌，已将该段变更为明挖且已开挖（如图1），现针对明洞方案和路基方案进行综合分析，确定施工方案。

1 明洞方案与路基方案的经济性分析

以鹰潭至瑞金高速公路建设项目施工合同文件中的工程量清单为计算依据，对明洞方案和路基方案进行经济比较分析如下：

1.1 明洞方案

明洞采用设计文件中的明洞形式，明洞衬砌为c25钢筋混凝土结构，每延米主要工程量如表1：

表1 明洞每延米主要工程量造价表

注：明洞每延米主要工程造价未考虑明洞回填反压、路面和边沟工程量。

1.2 路基方案

长埠隧道右线出口从yk501+702~yk501+738已经开挖，根据实测横断面数据绘制该断面图（图2），由图2可见，右线出口左侧为四级边坡，采用1：1，1：1.25，1：1.5，1：1.75坡比。下两级边坡采用框格锚杆防护，上两级边坡采用植草防护。

根据以上路基方案，计算路基每延米主要工程量造价如表2 表2 路基每延米主要工程量造价表

注：路基每延米主要工程量造价未考虑路面、边沟、绿化等工

程量

1.3 小结

通过以上明洞方案和路基方案的经济比较，在同时不考虑路面、边沟、绿化等的情况下，明洞方案的造价比路基方案的造价增加3062.9元/m；从经济上考虑，采用路基方案能够节约工程造价。

2 明洞方案与路基方案的安全性与稳定性分析

2.1 明洞方案

根据《公路隧道设计规范》（jtg d70-2004）第7.1.2条“隧道应遵循‘早进洞、晚出洞’的原则”，同时考虑环境保护及施工和运营过程中的安全，采用加长明洞通过偏压段。国内其它高速公路也有多个类似情况。对高边坡顶部进行卸载，回填至明洞顶部，使明洞回填形成一个与山体协调的边坡（如图3）。卸载回填反压之后除了可以避免右洞偏压外，也可提高在施工和运营过程中的安全性与稳定性。

2.2 路基方案

若采用路基方案，则必然存在有一段四级高边坡（见图2），即洞口段高边坡。根据工程地质报告描述：在瑞金地区，根据区内气候条件，区内一般春、夏多雨，为地下水的主要补给期，地下水的水位浅，水量较大，地下水大量出露；而秋、冬季节，降雨量小，为旱季，因此在该两季对地下水的补给小，地下水的水量相对较小，常造成沟谷地表水断流，一些地下水露头干枯。该隧道在现阶段（8月~12月施工期）为枯水季节，地下水位浅，非常有利于隧道洞口

段施工，边仰坡相对比较稳定。但是到了明年春天，雨水充足的情况下，该处洞口高边坡将成为一个重大安全隐患，在高速公路施工和运营过程中容易造成塌方，从而引起隧道“关门”事故。

从图2可见，当采用路基方案时，开挖范围将从右洞设计线延伸至左洞55.65m，必然存在对现已完成初期支护的左洞进行卸载，改变左洞的受力模式同时左洞洞顶的覆盖土将进行应力重新分布，对左洞支护结构的稳定性也会产生非常不利的影响。

2.3 小结

通过以上两种方案的安全性对比，我们可以看出采用明洞方案比路基方案更加安全，稳定，可靠。而且更加符合“在以人为本的社会环境中，在适当增加造价的情况下，确保安全，消除隐患。”的理念。

3 结语

综合以上经济性与安全性分析，采用明洞方案比路基方案增加3062.9元/m。本着“安全、经济、环保、美观”的原则，避免像“平阳隧道”和“迎风娅隧道”的塌方和滑坡，隧道洞口段延长明洞，适当的增加造价，减少甚至可以消除施工及运营中的安全隐患是非常有价值的。

参考文献：

[1] 刘伟.洞口浅埋偏压隧道塌方处理施工技术[j].国防交通

工程与技术,2008-3:57~60.

[2] 吴晓云.迎风娅隧道左线出口段塌方处理措施研究[j].中