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隧道淺埋偏壓段進洞工藝論文
[摘要]龍井隧道是崇遵高速公路較長大隧道之一，其中出口端以其復雜的地形和地質情況令人憂慮。本文以龍井隧道進洞方案的選擇及各種加固方案的制定，為類似工程提供參考。
[關鍵詞]龍井隧道 隧道淺埋偏壓段進洞
一、工程概況
龍井隧道位于貴州省遵義縣板橋鎮境內，是崇(溪河)遵(義)高速公路較長大隧道之一。隧道總長2326m(左線1196m，右線1130m)，單洞凈跨10.4m，凈高6.7m，雙車道單向行使。隧道高程在931～1168m之間，地形起伏較大，地質構造復雜，屬典型的喀斯特地形。
二、工程地質、水文地質及地形條件
隧道區內為寒武系中統高臺組及寒武系中上統婁山關群第一段，屬于碳酸鹽巖臺地沉積。覆蓋層為第四系殘、坡積層砂質粘土、碎石土、塊石土。隧道工區位于潘家山復式(背斜)褶皺構造的北東翼、婁山關大斷裂的南西盤(上盤)。受大斷裂影響，區內有F1斷層(龍井斷層)為縱斷層，表現為地層巖性不延續;F2斷層為橫斷層，在出口端(K89+400處)斜交穿過隧道，斷層兩盤地層產狀差異較大，地層巖性不延續。K89+400至出口端K89+660區內有多處小斷層(張性)，斷層巖石風化作用強烈，風化節理較發育，巖石呈砂屑狀或碎屑狀。隧道工區白云巖、泥質白云巖、角礫狀白云巖和泥質粉砂巖均為透水層，由于斷裂構造影響，區內除大氣降水補給，部分滲入基巖，形成基巖裂隙水，還部分接受F1斷層上盤地下水的滲入，地下水豐富。地下水位埋層較淺，均在隧道頂板上。
隧道出口端，巖體程碎塊狀結構，節理裂隙發育，處于強風化帶中，隧道頂板較薄(2～4m)，覆蓋層為土層。右洞巖層傾角較大與設計地質不符。巖土分界從拱頂至線路前進方向右側拱腳外環大部為土層，該處屬典型的淺埋、偏壓隧道，成洞困難，地表易塌陷、開裂。
三、進洞方案
1.洞口段礦山法施工
洞口段原設計Ⅱ類圍巖支護參數如下:φ114超前大管棚長30m，環距50cm，縱向外插角10，共29根;C20混凝土套拱長80cm;徑向錨桿RD25N，長3.5m，間距80×80cm，噴混凝土厚20cm;φ8鋼筋網20×20cm，鋼筋格柵鋼架間距80cm，模筑混凝土60cm。
經地質勘察和圍巖鑒定為Ⅰ類圍巖，調整支護參數。根據已往施工經驗，在大管棚施工中，容易出現掉棚(管棚侵入洞內)，調整了外插角和管棚半徑，外插角改為30，管棚半徑由設計6.13m改為6.28m，其余不變。由于右洞巖層傾角較大，為防止套拱下沉，線路前進方向右側，套拱拱腳深挖至巖層，并將基礎擴大為1.5m縱向×2m橫向×3m深，套拱長度由0.8加長到1.5m;徑向錨桿、鋼筋網片、模筑混凝土的參數不變;初期支護中增加φ42超前小導管，環距30cm，4.5m長，2.4m一環，施作范圍拱部1600;格柵鋼架改為20b工字鋼拱架，間距60cm，噴射混凝土厚度改為25cm。右洞拱腳處每榀工字鋼增加2排鎖腳，用φ42小導管5m長注漿加固，用水泥、水玻璃雙液漿，比例1:0.5。 2.具體進洞方案
(1)清表
首先，將洞頂地表范圍植被清除，將稻田水疏干，使土體由液塑狀態變為干硬狀態。
(2)天溝
洞口地表地勢較平緩，又處于溝谷，雨水將匯集洞口，故進洞前施作天溝，以截除地表水。
(3)地表加固
根據龍井右線出口的地形、地質情況，隧道開挖時必然造成上斷面兩側產生沉降而出現山體偏壓失穩，將使隧道位移、變形，甚至出現初期支護表面產生裂縫。另外根據覆蓋層情況，開挖過程中必然造成地表沉降、開裂。
根據普氏理論，松散體在隧道開挖后，其上方形成拋物線形的平衡拱，平衡拱的跨度與開挖寬度相等。在松散體中施工時出現的大規模冒頂就是該平衡拱失穩造成的結果。地表加固注漿能有效地減小隧道坍方的可能性。因為，地表花管注漿加固后，類似于一根摩擦樁，制約土體相對向下移動。更為主要的是，此法將成為其周圍土體的一個核心，由于相鄰兩花管間距離遠遠小于隧道的開挖寬度，必然使得平衡拱的矢高大大減小，保證了施工安全。為此，在進洞前，我們采取了以下辦法:
——將地表整平，掛網錨噴混凝土將地表封閉。
——隧道中線至線路前進方向左側拱頂為巖石，右側為土層，開挖后將產生不均勻沉降。在洞頂地表隧道中線至線路右側12m范圍、縱向20m范圍豎向打入φ76花管注漿加固，注漿漿液采用水泥、水玻璃雙液漿，配比為1:0.5，初始壓力0.5～1Mpa，終壓2～2.5Mpa，注漿順序為先兩側后中間，縱向先洞口后洞身。管壁厚5.5mm、間距80cm，梅花型布置，管底以拱頂外緣和打入基巖1.0m控制，但不得低于隧道邊墻基底標高。
(4)進洞措施
人工按里程、坡比清刷邊仰坡后掛網錨噴混凝土;澆筑混凝土套拱，在套拱內預埋φ120鋼管定位，待混凝土強度達到設計強度的80%后，施工大管棚注雙液漿。
以上各項工作完成后，就開始上半斷面開挖進洞。
(5)洞內開挖方法
因洞口段為Ⅰ類圍巖，故采用長臺階法先作上半斷面，上半斷面凈高4.8m，循環進尺60～80cm。依據“短進尺、弱爆破”的原則，主要采用人工風鎬或挖掘機挖掘，輔以弱爆破，嚴禁放大炮。當上半斷面掘進60～80m后，開始側壁拉槽，左右跳槽錯開開挖，嚴禁相對開挖。二襯臺車及時加工，二襯距掌子面的距離不宜超過120m。
(6)監控量測及信息反饋
監控量測是NATM法施工的重要手段，是指導施工方案中的支護參數、施工工藝及各工序的作業時間的重要方法。龍井隧道出口段進行了地表下沉、拱頂沉降和周邊收斂的監控量測。從量測結果可以知道地表下沉量最大20cm，拱頂下沉最大值為2mm，周邊收斂最大值2.1mm。施工至今已有兩年，變形基本穩定，施工方案基本合理，初期支護、地表加固及時有效。
四、結語
總結龍井隧道洞口段的施工方案，有以下幾點體會:在復雜條件下成洞應結合各種方法，綜合治理，才能確保施工的安全;在松散地層中注漿加固使較松散的土層膠結成一個整體，同時洞內加強了超前支護、調整了初期支護參數，較順利的完成了進洞，解決了淺埋偏壓段隧道施工難度大的難題。
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