单飞
摘 要：隧道洞口偏压直接影响到隧道的正常进洞施工，本文针对堵河隧道出口左线洞口呈半明半暗和严重偏压状态，通过采用洞口偏压挡墙、三台阶开挖、超前小导管、超前大管棚及监控量测等施工技术，确保了隧道顺利进洞，为公路隧道洞口偏压施工提供一定的参考。
关键词：公路隧道 洞口偏压 施工技术 质量控制 三台阶开挖 监控量测
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0083-03
1 工程实例
1.1 工程概况
十白高速SHTJ-5标位于十堰市张湾区，标段起点位于张湾区柏林镇泰山村，路线向西偏北展布，穿越泰山沟、黄龙山、堵河、堵河隧道，止于黄龙镇狮子沟村，起讫桩号ZK18+501（YK18+496）～ZK22+715（YK22+710），全长4.214km。本标段主要工程量有：分离式隧道黄龙隧道2756m，堵河隧道808m，合计3564m/2座，折合单幅7128m；堵河大桥348m/1座。
其中：堵河隧道出口左洞洞口为严重偏压结构，该隧道左幅里程桩号ZK21+695～ZK22+541，全长846m，最大埋深约135m；右幅里程桩号YK21+735～YK22+505，全长770m，最大埋深约134m。隧道左右幅纵面线形均为2.0%下坡。限界净高10.25×5.0m。
1.2 隧道洞口地形、地质、水文情况
堵河隧道左线出口洞口，地质条件差，岩体非常破碎，岩体中掺杂黄土，进洞困难，围岩等级都为Ⅴ级围岩。洞口地形起伏大，隧道轴线经过地段地面高程200～348m。洞口覆盖层较薄，洞口段13m为半明半暗形式，隧道洞口为偏压结构。
隧址区地表水系较发育，主要为隧道进口端堵河水体、大气降水形成的地表面流及山间冲沟内的季节性流水等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通，对隧道施工影响较小。隧址区地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于岩体裂隙中。
2 偏压隧道洞口施工
洞口施工好坏直接决定着隧道是否能够顺利进洞，总体施工工序为：原地面复测—截水沟施工—边仰坡放样—边仰坡开挖—小导管加固施工及注浆—偏压挡墙施工—套拱施工—大管棚施工—反压回填土方—洞身开挖及支护。
2.1 洞顶截水沟施工
隧道洞口边仰坡开挖前，距离洞口开挖边坡线5～6m以外施工截水沟工程，截水沟与路基边沟相连，防止雨季山坡汇积水冲洗已经开挖了的坡面，保证水流顺畅。截水沟截面尺寸净宽×高为600mm×600mm；壁厚0.3m；M7.5号浆砌片石砌筑。
2.2 边仰坡施工
边仰坡支护采用锚喷公益支护，洞口边坡采用分层开挖，开挖采用挖掘机自上而下逐段逐层开挖，分层高度2m左右，开挖一层后及时进行边仰坡支护的施工，初喷采用4cm厚的C20喷射混凝土，打入φ22砂浆锚杆，锚杆间距1m×1m，长度4m，然后挂设钢筋网，钢筋网采用φ6的圆钢，网片间距25cm×25cm，复喷至10cm厚。
2.3 偏压挡墙施工
偏压挡墙为C25混凝土，挡墙基础宽度5m，高度为100cm，偏压挡墙总高度11.7m，背墙采用1∶0.25的坡率。基础的底层基础开挖时不得欠挖，基坑开挖至设计基底标高后，需要检验墙底地基承载力，其值需达到350kPa以上，浇筑基础混凝土（如果地基承载力达不到设计要求，需加宽、加深基础或者换填）。基础混凝土达到设计强度75%以后，进行偏压挡墙墙身模板的安装工作，考虑施工的方便性及支撑的稳定性，基础采用一次成型的方式，并且在四周预留接插钢筋，接插钢筋采用φ22螺纹钢，长60cm，间距40cm，外露30～40cm。偏压挡墙身采用分层施工的方式，每层施工高度为3m左右，每层间预留接插钢筋。每层施工时需在上一层混凝土达到设计强度的75%后进行模板的安装。
2.4 套拱及管棚施工
由于隧道洞口为偏压结构，且洞口半明半暗，洞口上方土质松散，埋深较浅，施工难度大，为了确保顺利进洞，套拱管棚分成两部分施工，即在不同里程施工套拱管棚，偏压挡墙施工完毕后，先施工洞口段套拱，然后施工明暗交接段套拱，套拱施工完成后进行大管棚的施工。
2.5 洞顶回填土
堵河隧道左线洞口桩号为ZK18+547，明暗交接处里程桩号为ZK22+545和ZK22+535，在进洞前需要先把洞口ZK22+535～ZK22+545段利用土方回填，利用回填土、碎石与边坡相适应的侧向土压力来抵挡洞顶左侧土体的滑动，使洞口处开挖处于稳定状态。
（1）回填材料的要求：回填材质必须为渗水性好的砂性土。
（2）回填的施工工艺：基底清理→回填→防渗层铺设。
（3）施工技术的要求：回填应对称分层夯实，每层厚度小于0.3m，两侧回填土高差不得大于0.5m，回填至拱顶后，应分层满铺填筑至设计高度，压实度大于90%，达到设计高度后，回填层表面施工50cm厚粘土隔水层，隔水层与边仰坡应搭接良好，封闭紧密，并有1∶5的横向坡度，便于排水，防止地表水渗透影响回填体的稳定。
3 偏压隧道进洞施工
对于半明半暗且偏压严重洞口，在按照程序施工完以上各道工序后，开始进洞开挖，由于暗洞开挖困难，易出现塌方，项目根据实际情况，经过认真研究分析和听取专家意见，排除了留核心土法、两台阶法及其他方法，采用三台阶法开挖施工。
3.1 偏压隧道进洞辅助施工措施
堵河出口左線偏压隧道成功进洞的关键之一是采用了分段超前支护的施工技术，其主要辅助施工措施为：超前大管棚和超前小导管的施工。在开挖至套拱顶端时，左侧仰坡采用小导管进行注浆加固处理，注浆范围从明暗交接处沿着隧道纵向5m，横向10m，从而加固了隧道洞口围岩。超前大管棚分两个部位施工，即在偏压隧道两处明暗交接处分别施作套拱管棚。endprint
超前小导管加固范围为洞口ZK22+535处，沿着隧道纵向注入水泥浆，水泥浆在一定压力的作用下，渗透到地层中，对裂隙、空隙进行挤密、充填、加固等，改善土体自身的性质，增加土体强度。在小导管的群桩作用下，形成加筋土，对隧道偏压起到抵挡的作用。
小导管采用Φ42mm×3.5mm无缝钢管加工，钢管前端呈尖锥状，尾部焊接上φ6加箍筋，管壁四周钻6mm压浆孔。小导管间距1m×1m梅花型布置，长度4.5m。
超前大管棚采用108无缝钢管制作，四周打孔，钢管端部弯制锥头，尾部预留100cm长止浆段，中间钢管连接采用工厂车丝处理后丝扣连接，接头在同一截面小于设计长度的50%，且相邻截面至少应错开1m。
钻孔以长管棚作为导向墙，采用两台TUX-100型潜孔钻机，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确。为确保管棚施工质量，在钻进过程中，及时对孔位偏差进行检查和纠正。
注浆采用BW-250/50型注浆泵，注浆材料为425#水泥浆，并采用1∶0.5的水泥水玻璃双液注浆，注浆压力为初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。注浆完毕稳压5～8min，注浆管口预留溢浆口，作为注浆的观察窗，若注浆质量不满足要求，应及时进行补压。
3.2 三台阶法施工工序
三台阶开挖基本程序如图1所示。
3.2.1 上台阶施工
利用上一循环设立的钢拱架施作超前支护。爆破分部开挖①部，采用若爆破方式。每进尺0.6～1m，同时视围岩情况也可预留小型核心土，长度一般为3m。Ⅴ级围岩地段掌子面喷射5cm厚混凝土进行封闭。
分部施作①部导坑周围的初期支护，初喷混凝土4cm厚，架立钢拱架。施作锁脚锚杆。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
3.2.2 中台阶施工
在滞后于①部一段距离后（5m左右），弱爆破左右交错开挖②、③部，左右交错错开距离控制在3m之间。每循环进尺控制在0.8～1.2m。在左或右侧开挖工程中，预留一定的马口，马口宽度不小于1.5m，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架，并设锁脚钢管。
系统锚杆安装后复喷混凝土至设计厚度。
3.2.3 下台阶施工
在滞后于③部一段距离后（5m左右），弱爆破左右交错开挖④、⑤部，左右错开距离控制在约3m。在单侧开挖工程中，预留一定的马口，马口宽度不小于1.5m，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架。
系统锚杆安装后复喷混凝土至设计厚度。
4 监控量测
由于本隧道进口偏压严重，需加强监控量测，以便准确掌握围岩变化情况，以便保证隧道施工安全。
堵河隧道采用宾得R322M全站仪及宾得水平仪进行周边收敛和拱顶沉降的观测，数据的处理采用DLH0905工程软件系统进行回归分析，确定围岩变化情况，及时指导施工。
4.1 地表沉降监测
隧道洞口浅埋地段，开挖前，在垂直于隧道中轴线的位置横向埋设地表监控量测桩及水准基准点，地表下沉量测断面测点之间横向间距约4m，横向布设点埋设在隧道开挖影响范围内，在隧道中线上方布置加密。
隧道开挖时，及时进行观测，根据量测的数据，绘制地表下沉位移与时间的关系曲线，地表沉降观测采用精密水准仪，在堵河隧道洞口左侧偏压严重的地段，加密布置。
4.2 拱顶下沉和净空变化
拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距为：Ⅴ级围岩不大于15～20m；水平收敛1～2对。各测点尽量靠近工作面埋设，在下次爆破循环前获得初始读数，初读数在掌子面开挖12h以内读取，在下一个开挖循环之前完成初期变形数据的监测。
4.3 数据分析
及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线，及时将数据处理或回归分析，推算最终位移与掌握位移变化的规律；位移与时间曲线出现反弯点时，即表示围岩和支护已经出现不稳定的状态，应该加强围岩动态的监视，并及时加强支护参数或者开挖暂停；当喷层表面出现较为明显的裂缝时，应该立即采取补强的措施、及时调整支护的设计参数或开挖的方法。
本段落监控数据分析如图2、图3所示。
从监控量测数据的曲线可以看出，隧道围岩逐步趋于稳定，隧道开挖方法及支护参数合理，进洞施工技术起到了很好的稳定作用。
5 结语
堵河隧道出口左线洞口呈半明半暗和严重偏压状态，洞口偏压最大高差达到55m，洞口段地质为风化土及砂砾混合土，围岩地质条件差，属V级围岩，施工难度极大，安全风险高，项目部经过现场测量复核地形，将洞口向外进行了延长，降低了洞口开挖高度（原设计变仰坡开挖高度为38m），降低了一定的施工难度和安全风险；偏压隧道进洞施工技术方案的成功使用，确保了项目关键工程的顺利开展，为隧道后续施工奠定了基础。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.JTG F60-2009，公路隧道施工技術规范[S].北京：人民交通出版社，2009.
[2]中华人民共和国国家标准.GB50086—2001，锚杆支护技术规范[S].北京：中国计划出版社，2001.
[3]李永宝.软弱地层浅埋暗挖隧道管棚法钻孔技术[J].隧道建设，2006，26（12）：52-55.endprint
