青山岭隧道洞口崩坡积层出洞安全技术措施

青山岭隧道洞口崩坡积层出洞安全技术措施

陈勇

中铁二十局集团市政公司

摘要：当前由于中国隧道修筑技术的飞速发展以及急剧上升的社会经济要求,目前中国隧道建设的大趋势是在各个地区隧道将越修越广、越修越长;隧洞建设时穿越的地理条件更加复杂多变,同时所要求的建造技能也更加高级。结合重庆石柱-黔江高速公路青山岭隧道实际地质情况，介绍了崩坡积层出洞施工技术要领。青山岭隧道进口段崩坡积层，主要以块石土为主，由碎石块和粘性土组成，且洞口上覆水稻田及县道，这就增加了隧道施工难度和不可控安全风险。常用的其技术措施包括用防滑桩稳定混凝土体、超前地大管棚、三阶梯七步技术、弱开挖爆破、用小管道超前地支护、混凝土地表下预注浆方法加固崩坡积层和钢筋砼等,同时在隧洞工程建设中也要确保成功的进行掘进,又保证了质量、提高安全性，取得了良好效果。

关键词：隧道 崩坡积层 抗滑桩 大管棚 地表预注浆 三台阶七步开挖

1．工程概况

石黔高速公路青山岭隧道隧址处于中国重庆黔江区石会乡境内,地处黔江区凹褶束的郁山背斜的东南翼上,因受地质构造运动影响,区内地层倾斜程度变小,故隧洞进口处地势为西高东底,下缓上陡,地层高度540~580m;隧洞出口是一个长陡坡,地质坡度比较陡峭,地面高度为500~540m,隧洞内最大埋深270m。为小净距＋分离式隧道，隧道设计线间距为18.89m~43.09m。

隧道进口段均第四系覆崩坡积层，厚度约7.37~12.6m，主要以块石土为主，由碎石块和粘性土组成。下伏基岩为志留系下统龙马溪组页岩，页岩较软岩，中风化岩体较完整，层间结合一般-较差。碎石块主要成分为风化页岩，少量砂岩、泥岩块体，其中左洞进口崩坡积层里程为K69+423~K69+453，长度为30米，拱顶距原地面深度为2m~5.5m。

2．掌握地质条件因地制宜确定施工措施

2.1施工难点

因隧道及路基的开挖，致使后缘崩滑堆积体局部或整体临空，崩滑堆积体可能失稳破坏，因进行开挖后稳定计算。计算结果:洞口施工后,在洞口仰坡土体的自然状况下处于及不稳定状况:爆雨天工况下处于及不稳定状况,土体可能会产生大圆弧滑动破坏,该斜坡在暴雨工况下及有可能发生内部滑动。

由于隧道掘进时上方为崩坡积层，土质较松散破碎，围岩自承能力差，难于成拱，且下伏基岩仍需进行爆破施工，在爆破振动作用下极有可能发生坍塌。

2.2处理措施

上述围岩地质条件无疑给隧道安全稳定带来诸多不利因素，也给施工增加了极大力度和难度。为了确保隧道安全稳定，如期优质完成任务，会同监理、大力协助设计、地勘部门对围岩地质展开调查研究，进一步占有地质勘察资料。同时加大监控量测和地质观察力度，辅以地质雷达和钻孔（水平）。项目部还制定了"强排水、早加固、少扰动、勤量测、强支撑、紧关闭、安全稳进"的建设准则,根据不同隧道洞口的围岩地质条件，因地制宜应遵循以下方法：

(1）开挖完毕立即进行边仰坡喷锚防护。

(2）减负缷荷，反压回填，克服单压。

(3）加强注浆预加固措施。加固措施即有超前锚杆注浆加固，也有侧壁拱脚导管注浆加固；既有隧底换填加固，也有洞顶崩坡积层注浆预加固。

(4）从大管棚中出洞,采用机械挖掘;三台阶七步开挖留核心的土法,减少围岩扰动。

(5）及时做好初支，及时做好湿喷，尽早完成封闭环与二衬施工。

(6)青山岭隧道左洞按照“斜交正做”的办法由洞内向外，先左后右半幅跳槽完成仰拱封闭至“斜交段”，然后由洞外（明洞）向洞内施作，最后在“斜交段”完成全部封闭，并在最短时间完成二次模筑衬砌。

2.2.1采取技术措施

青山岭隧洞的左线进口洞口段土壤和岩石物理力学特性、构造稳定性都不好,土壤构造疏松、自稳性较差,无结构支撑力,受地表上(下)的雨水侵蚀冲刷后易产生塌陷现象,故考虑采取在土壤地表下预注浆材料的方式稳定地表混凝土体,注浆方法为钻孔间隔1.8×1.8m,按梅花状布设,在隧洞轴线左右各15m范围内进行,其最深至隧洞的开挖轮廓约为0.5m。

为保证洞口稳固性和结构安全,在仰边坡工程施作前,截水沟应先浇筑,而后再施做入坑范围外的抗滑桩,在孔门端墙后设置了一排共六根锚固桩,布置于洞口两端各三根,沿洞口后端墙线布置抗滑桩,桩心距5m,中心运营里程均为K69+426.91,桩长二十五米，截面规格均为2-3m。桩体护臂采用砼标号为C25钢筋砼护壁,为20cm厚度的护壁,节长1m,土石分界和滑动面护臂均为1m整体,不允许分节。在浇筑完成抗滑桩施工条件并满足设计强度后,再实施开挖仰边坡和大管棚、边壁的超前小导管措施,在大管棚、小管道的环境下采取三级台阶七步开挖法实施,下台阶采用弱爆破施工。

2.2.2工程方案

(1)本方案采取三台阶七步开挖预留核心土法，上台阶掌子面控制开挖进尺（每循环0.5m），下台阶控制爆破药量和振动速度。

(2)加强初支减小围岩形变，防止坍塌。为初支的稳定采取了加劲措施，使用中空注浆锚杆、湿喷法喷射混凝土、10cm*10cm钢筋网、20工字钢加强了围岩的稳定性。

(3)及时封闭掌子面，防止塌方。严格控制掘进进尺，每掘进0.5m，则形成初期支护和模筑钢架混凝土封闭环。

(4)加强对洞口抗滑桩的监测，确保地面无开裂，及时发现，及时采取措施。

3．施工工艺及方法

3．1崩坡积层段开挖原则

(1)地表预注浆和抗滑桩施作完成后，确保桩身混凝土强度达到设计要求，使崩坡积层稳定性不受隧道施工影响。

(2)做好防排水。尽量避开雨天施工。

(3)少扰动，快加固，勤量测，早封闭。

3．2崩坡积层段施工工艺

3.2.1地表预注浆

由工程师通过全站仪放样确定注浆孔位置。注浆法的钻孔宽度为1.8×1.8m,为梅花字形设计,布置方式在隧洞轴线上下各15m范围内,注浆方法深度为隧洞开挖轮廓后的0.5m,注浆断面为边壁外侧不低于5m。具体注浆方式范围和布洞方式见土壤地表下注浆系统平面布置示意图(图一)及注浆横断面布置详图（图二）。

3.2.2大管棚施工

管棚采用外径108mm，壁厚6nm的热轧无缝钢管，钢管前端呈锥形，尾部焊接直径10mm加劲箍，管壁四周钻两排20mm压浆孔，施工时将钢管沿隧道开挖外轮廓以1。外插角打入围岩，插入钢筋笼，再灌注M30水泥砂浆，当出气孔流浆后可停止压浆，管棚环向间距为40cm，共布置33根(图三)。

3.2.3三台阶七步开挖法开挖

三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各台阶的施工和支护沿隧道平行和纵向错开的施工方式（图三）。

“三台阶七步开挖法”采取的方法是以三短阶梯,分步平行施工,分阶段平行实施工作拱墙的初期支撑,同时超前施做仰拱,并适时闭合或密封成环,以建立稳定的初期支护结构。以维持围岩的自然强度,减小对围岩的干扰。

3.2.4超前小导管注浆

超前小导管的布置：起拱线以上沿开挖外轮廓线以外环向布置，环距0．35m，纵距2．00m，以15。的外插角打入。边墙超前小导管沿开挖外轮廓线以外环向布置，环距0．50m，纵距2．00m，以向下5。～45。，向前30。的外插角打入，两排超前小导管纵向应有不小于1.0m的搭接长度。

注浆材料数量按孔隙率10％、拱部扩散半径0．25m、边墙扩散半径0．35m计算。当每孔注浆终压达1.0MPa且达设计注浆量的95％以上时，可结束注浆。

4.结束语

石黔公路青山岭隧洞进口,由于位于第四系崩坡积层地带,地质要求复杂性,工程建设困难度较大。该文结合隧洞工程建设,系统阐述了洞口崩坡积层地段的施工关键技术。

关于隧洞进出口区段的建设,一项关键原则就"少扰动、快加固、勤量测、早封闭",尤其对崩坡积层等不良区域的施工,更要如此。为此,在青山岭隧洞施工中着重强调了对崩坡积层块岩石的加固、支挡、施工方式、洞内保护形式以及监控测量,取得了不错的效果。

参考文献：

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