太子庙隧道洞口偏压段软弱围岩施工技术

太子庙隧道洞口偏压段软弱围岩施工技术

杨景峰刘贵生

中交二公局第四工程有限公司

摘要：本文结合十天高速公路太子庙隧道施工实例，介绍了复杂地质条件下洞口偏压段软弱围岩的施工技术及控制要点，针对影响质量的关键因素，进行经验总结。

关键词：偏压隧道洞口软弱围岩施工

一、工程概况

十天高速公路太子庙隧道位于陕西省旬阳县神河镇金河口村，全长425.80m（其中左线205.8m，右线220m），为小间距隧道，虽然为短隧道，但施工条件十分复杂。该隧道区属丘陵地貌，地形起伏较大，山体自然坡度为30-60°，植被较发育。

十堰端右线洞口位于冲沟内，左线洞口及天水左右线洞口均处于斜坡地带，十堰端洞口岩层产状为35∠56°,天水端洞口段岩层产状为55∠40°，隧址区出露的岩层为千枚岩、硅质板岩，洞口段节理裂隙发育，水文地质复杂，围堰类别为Ⅴ级；洞口边仰坡及围岩自稳能力差，易坍塌。

十堰端洞口下方约20米处为神河，流向245°，紧邻右线隧道十堰端洞口有县道吕赤路顺隧道方向通过，吕赤路路面高程比隧道路面高程高约10米，交通条件复杂；如何能够安全、迅速地做好洞口偏压段的施工，尽快形成进洞局面，成为确保工期的关键。

二、设计及施工原则

针对该隧道的特点，隧道洞口设计严格控制边仰坡高度，避免大挖大刷，尽量实现无仰坡进洞；隧道洞口位置主要遵循“早进晚出”的原则，通过适当增加隧道长度和设置明洞以降低洞口边仰坡的高度，减少洞口边仰坡防护工程量，避免形成长期安全隐患。根据隧道洞口段的条件，十堰端采用端墙式洞门结构，天水端采用削竹式洞门结构。

为了有效的控制围岩的收敛变形，施工时严格按新奥法原理组织施工，在隧道施工过程中应贯彻“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则。

三、施工方法及措施

1、施工前准备

（1）吕赤路改线：由于吕赤路紧邻太子庙隧道，且位于隧道上方约10米高位置，与太子庙的施工相互干扰，而且无法保证车辆通行的安全，所以首先将吕赤路向远离隧道方向改移，尽量减少车辆通行对隧道施工的干扰；（2）增加安全设施：在吕赤路外侧增加防撞墩，防止车辆失控坠入隧道施工场地，同时

在吕赤路外侧设置隔离板进行全封闭，确保隧道施工不受干扰；（3）隧道右线施工时，需要部分开挖，影响吕赤路的安全，所以在吕赤路改线完成后，在吕赤路增加7根抗滑桩，防止隧道施工期间吕赤路塌方；（4）施作洞顶仰坡排水天沟、截水沟，施作完后，自上而下进行边仰坡开挖，按设计坡度一次整修到位，刷坡的同时，对洞顶仰坡边仰坡采用锚杆框架梁和临时挂网喷锚防护，顶部裂隙岩层采用锚杆及注浆加固（设计见图1）。

2、地基处理：由于隧道洞口处于夹沟内，洞口地质条件差，缺乏自稳能力，护拱施工前首先将隧道范围内的淤积土、松散岩石等清理至稳定基岩位置，基岩裂缝采用地表注浆，然后用C15片石混凝土回填至设计位置，确保地基稳定。

3、施作护拱：（1）在洞口段隧道洞身上部支护轮廓线外，立模浇注厚60c m钢筋混凝土护拱，长度2m，同时预埋Φ127×4mm,环向间距40c m，长度2m的管棚导向管，以便下步管棚施工，确保洞口段山体稳定；（2）洞口超前支护，沿套拱外轮廓水平打入一排φ108大管棚，环向中心间距40c m，长度为15-30m，钢管上钻φ8压浆孔压注水泥-水玻璃浆液固结围岩；（3）在设计的暗挖回填段，按照图纸进行钢筋混凝土护拱的施工，护拱基础必须坐落于坚实的基岩上，并且要嵌入基岩不少于1米（图2、图3）。

4、洞口处理：护拱施工完毕后，暂停进洞，先施工明洞和洞门，明洞和洞门施工完毕后进行洞口处理，左右洞之间以及两洞和山体之间，底部5米采用M5浆砌片石回填，上面采用碎石土回填，最后回填50c m 厚粘土隔水层，回填完成后顶部做好排水设施和绿化。

5、开挖：洞口偏压段及正洞Ⅴ级围岩浅埋段均采用CD法开挖施工，以人工风镐开挖为主，必要时辅以预裂、微振爆破；开挖顺序及施工方法详见图4；施工时应严格控制开挖进洞长度，并根据监控量测结果合理调整掌子面之间的距离，并确定边墙、拱部二次衬砌的浇注时机，在施工过程中应严格遵循"管超前、浆严注、短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤量测"的原则，控制最大临界震动速度v≤15c m/s。

6、超前支护：超前支护拱部采用Φ50×4超前小导管，长度为5m，外插角6～10°，拱部90°范围内布置，纵向间距3.0m，环向间距40c m；中隔墙采用超前小导管注浆进行加固处理，采用Φ50×4钢管，长度为4.5m，外插角30°，纵向间距2.5m，环向间距40c m；钢管前端显锥状，尾部焊上φ6加劲桩，管壁四周钻8mm压浆孔，但尾部不设压浆孔；注浆采用水泥-水玻璃浆液，水泥水灰比1:1，水泥浆与水玻璃体积比1:0.5，水玻璃浓度35波美度，模数2.4，注浆压力0.5MPa-1.0MPa。中墙部位锚杆，需要通过调整中空注浆锚杆速凝剂的掺量，在保证锚固质量前提下，尽量缩短浆液凝固时间，同时结合锚固螺栓达

到预加固的目的。

7、初期支护：每开挖循环进尺一次，相应的进行一次初期支护的施工，初期支护采用每1榀/0.5mⅠ20b 工字钢支撑，环向布置5m长D25中空注浆锚杆，双层φ8@20*20钢筋网，28c m厚C25喷射混凝土；初支施工时，为防止拱圈下沉，于拱墙脚处增设锁脚小导管，锁脚小导管采用φ50mm钢管，长度3m，在钢支撑两侧错位布置，卡住钢支撑并焊牢后压注水泥水玻璃浆液。

8、仰拱：施作二次衬砌前，为防止围岩变形发展，要依据量测资料及时施作仰拱，使仰拱与拱墙初支形成闭合环，仰拱施工时采用风镐配合挖掘机左右跳槽开挖，必要时辅以弱爆破，开挖到位后先施作仰拱初期支护，初期支护施工完毕后，即可立模灌注仰拱混凝土。

9、防排水施工：（1）隧道开挖后有水流出处设置Y as半圆软式透水管，在初支和二衬之间设置弹簧管盲沟，每条二衬环向施工缝处设置一道；（2）隧道两侧边墙初支底部设置Φ160P V C纵向排水管以引排衬砌后地下水，纵向排水管每间隔50米设置一道检查井，以进行检修、维护；（3）隧道路面左右两侧设置Ω形排水沟，纵向每50米设置一处沉砂池，隧道纵向每隔25米设置一道Φ160P V C横向排水管将墙背纵向排水管中的水引排至路面边沟内；（4）隧道拱顶及边墙部满铺1.2mm厚EVA防水卷材+350g/m2无纺布组成的复合防水层，隧道衬砌沉降缝设置中埋式橡胶止水带及背贴式橡胶止水带，衬砌施工缝设置S M胶及背贴式橡胶止水带；（5）在敷设防水层前，应对初支表面进行仔细检查，对出露钢筋、锚杆等可能对防水层造成破坏情况必须进行处理，防水板采用双焊缝无钉铺设工艺。

10、二次衬砌：依据监控量测资料，及时进行二次衬砌的施工，以保证初期支护安全，发挥二次衬砌的承载能力，二衬采用55c m厚C25抗渗混凝土，抗渗等级不低于S6；施工采用全断面液压衬砌台车，全自动计量搅拌站集中拌合，混凝土罐车运输，输送泵泵送入模。在围岩变形较大或不稳定，尤其是当监控量测曲线出现反弯曲线时，要立即采取衬砌紧跟，加强衬砌的措施，防止塌方事故的发生。

四、监控量测

现场监控量测是信息化设计与动态施工的重要组成部分，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且还通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息，为修正和确定初期支护参数、二衬混凝土衬砌支护时机提供信息依据，为今后的设计和施工提供类比依据，重点需要加强洞口浅埋段、洞身较为破碎带、富水地段及软岩段的施工监测，确保施工安全和结构稳定。

1、监控量测项目：监控量测项目根据需要分为必测项目和选测项目，具体量测项目及要求见表1，对于主要有地质及初期支护状态观较软弱的围岩地段，表中选测项目中除地标沉降外均应列为必测项目，且应根据实际情况进行加密；监控量测布置见图5。

表1量测项目及要求