小净距浅埋偏压短隧道出洞施工技术

小净距浅埋偏压短隧道出洞施工技术

王懿杰

龙岩永杭高速公路有限责任公司福建龙岩364000

摘要：山岭重丘区隧道洞口段常存在浅埋偏压现象，需大范围开挖进洞，存在施工安全性差、环境破坏大等问题，利用石渣回填、平衡隧道单侧偏压力，并通过明洞暗做的方式，做到隧道开挖安全出洞。本文就福建省永杭高速公路第二合同段松树坪隧道，施工中对明暗交界段采取明洞暗挖技术为施工案例，阐述了偏压状态下隧道明洞暗挖技术原理和技术流程，该技术既确保了隧道的安全施工，又节约了公路建设用地，避免了高边坡开挖，极大地保护了周边原生态环境，同时降低了工程造价，取得了良好的经济和社会效益。

关键词：小净距；偏压；短隧道；出洞；施工技术

0引言

随着我国经济与社会的高速发展，高等级公路建设也得到了相应的迅猛发展。隧道在公路建设中，特别是在山岭重丘区发挥着不可替代的作用，是否快速、安全、顺利进出洞是隧道施工的关键环节之一，受地形、地质等条件限制，有些隧道洞口存在浅埋偏压现象，需大范围开挖进出洞，存在施工安全性差、环境破坏大等问题。

福建省龙岩永杭高速公路A2合同段由中建路桥有限公司承建。该合同段内松树坪隧道为小净距浅埋偏压短隧道，左洞进口段山体坡面与路线基本平行，且洞口段存在偏压，右洞不存在偏压现象，隧道开挖是从出口向进口开挖，左右洞在进口段采用右洞先出，回填左洞偏差位置，再出左洞，出洞方式采用明洞暗挖单洞出洞施工技术。

1基本情况

福建省龙岩永杭高速公路松树坪隧道左洞起讫桩号：ZK30+138～ZK1+694，全长556m；右洞起讫桩号：YK30+134～YK30+695，全长561m，为小净距浅埋偏压短隧道，中夹岩最小净距为9.36m，主洞净宽10.9m，设计时速为80Km/小时。隧道左洞进口段为浅埋偏压段，右洞进口段不存在偏压。

松树坪隧道左洞进口段设计为Ⅴ级围岩，实际为Ⅳ级围岩，采用φ50×5mm超前注浆小导管支护，长度5m，环向间距为50cm，纵向间距为2.8m，外插角15°。松树坪隧道的施工方法是由出口向进口进行施工。由于本隧道属短隧道，再从进口处进洞，就会造成资源浪费、环境破坏且安全风险大。

2施工方案确定

经实际现场勘查发现，地表为裸露的中风化砂岩，经初步判定为Ⅳ级围岩，植被发育，坡地天然坡度约25～45°左右，地表水不发育，成洞面覆盖层厚度约1.5～2.6m，工程地质情况相对稳定。

针对进洞口段工程地质及水文条件情况，为保证隧道安全出洞，最终确定了“先对右洞进行超前支护，缩短开挖步距，采用明洞暗做方式出洞，然后利用弃渣回填左洞偏差段，左洞进行超前支护，缩短开挖步距，左洞安全出洞”的方案进行组织施工。

3支护工艺参数控制

出洞段支护形式为：开挖后先湿喷4cm厚砼，然后打中空注浆锚杆，挂钢筋网，架设钢支撑，施作超前锚杆，最后喷射至设计厚度。

（1）中空注浆锚杆采用φ25mm，长度为4m，环向间距为0.8m，纵向间距为0.8m，呈梅花状布置；

（2）钢筋网采用φ6mm钢筋网，网格间距为20×20cm；

（3）钢支撑采用20b型，纵向间距为0.7m；

（4）超前锚杆采用φ50×5mm无缝钢管，长度为5m，环向间距为50cm，纵向间距为2.8m，外倾角15°。

4施工过程

（1）施工准备工作

在出洞前进行充分的准备工作，经过综合考虑，对施工方案进行优化，因该隧道先前采用由出口单洞掘进施工，且左洞进口段属于浅埋偏差地段，出洞难度较大，进口成洞面设计桩号为K30+138，经实际测量成洞面桩号约为K30+134，明洞暗作约4m。为确保安全出洞，经认真分析后决定从K30+144开始施作超前锚杆。

（2）开挖与支护

隧道进口围岩级别低，为中风化砂岩，整体稳定性好，隧道开挖方式采用上下导坑预留核心土法。每循环进尺控制在80cm内（一般为一榀70cm），每工作循环控制在八小时之内。为防止振动对地表的扰动，药包的用量为普通Ⅳ级围岩开挖用量的2/3。

开挖完毕后立即进行喷锚，首次喷射4cm厚C25砼，然后架立拱架，在拱脚位置设置φ22mm锁脚锚杆，长度3.5m，每榀设置10根。中空注浆锚杆和超前锚杆严格按照施工方案中设定的长度、间距进行布设，喷射混凝土的配合比和喷射厚度满足设计要求。若围岩情况较差，可适当调小拱架间距。

（3）石渣回填处理偏压

右幅出洞后用多余石渣回填左洞左侧的偏压位置，回填动作要小，以避免扰动围岩，回填高度应至少超过拱顶1m，要求左洞两侧受力对称，回填完毕后打系统锚杆挂网喷锚。

（4）施工注意事项

开挖保持合理的工序，开挖轮廓力求圆顺，以较少出现应力集中现象，尽可能避免过大的扰动围岩；严控拱架、超前小导管、喷射混凝土和系统锚杆质量，避免因质量问题引起塌方；及时架立型钢拱架，严控循环进尺，缩短循环周期，边开挖边支护，以免掉块和坍塌。加强隧道围岩量测工作，为保证施工安全提供真实可靠地数据。

5实施效果

松树坪隧道进口拱顶下沉测点布置图

松树坪隧道拱顶下沉监测汇总表（单位：mm）

松树坪隧道在出洞过程中，未发生任何塌方掉块现象，出洞口边坡植被没有遭到破坏，基本是零开挖出洞。同时根据隧道量测结果显示：左右洞进口处支护表面状况良好，未发现肉眼可见缝隙；洞口地表沉降观测最大值为2.33mm，最大沉降速率为-0.08mm/d；监测断面周边位移最大值为24，03mm，最大位移速率为-0.21mm/d；拱顶下沉累计下沉数值为8.50mm，下沉速率为-0.17mm/d。根据以上围岩变化情况，表明围岩较稳定，采用单向掘进出洞，出口处利用明洞暗作方式施工过程安全，零开挖出洞，对周边环境未造成破坏，实施效果较好。（出洞效果图如下）

6经济效益分析

如果按照常规施工方法，从进口段进洞，在距离进口处30m附近进行贯通，这样

就需在进口处重新建设二衬台车、风、水、电设施，增加喷射混凝土运输运距、场地硬化等，增加成本。具体经济效益分析如下：

1、按照常规施工费用计算：

水井费用：深10m，每米市场价1500元，水泵管线费用2000元，共计17000元；

空压机购置、安装、检测费用总计：约135000元；

增加喷射混凝土运距费用：6.85m3/m×60m/两洞×8元/运距＝3288元；

隧道台车订购、安装费用：约800000元/台；

场地硬化及其他费用：20m×10m×0.18m×372.7元/m3＝13417元。

由于隧道进口临近桥梁，施工用电方便，不存在费用。

合计：17000＋135000＋3288＋800000＋13417＝968705元。

2、按照明洞暗作增加费用计算：

φ25中空注浆锚杆：125m/每延米×8m/两洞×56.68元/m＝28340元；

φ50×5mm超前注浆锚杆：66.1m/每延米×8m/两洞×65元/m＝34372元；

20b钢支撑：1233.84Kg/榀×12×6.7元/Kg＝99200元；

钢筋：（135.36×12＋54.61×8）×4.68元/Kg＝9646元；

φ22mm锁脚锚杆：4m×10根/榀×12榀×12.98元/m＝6230元；

C25喷射混凝土：6.85m3/m×8m×779.97元/m3＝42742元。

合计：28340＋34372＋99200＋9646＋6230＋42742＝220530元

经济效益分析：968705－220530＝748175元。

采用单向出洞可以节约成本约748175元。

7体会和总结

隧道工程施工由于地质条件的千变万化，尤其是不良地质地段的处理，只有认清地质实际情况，根据“岩变我变”的原则，采取相应的方案和措施才能获得成功。隧道工程在施工过程中，尤其是不良地质地段的隧道，具体做法如下：

（1）遵循隧道施工的原则，是确保隧道安全施工的有效措施。施工中必须遵循“先治水、管超前、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤量测”的原则，方能确保安全施工顺利进行。

（2）施工方案优化，是确保隧道安全施工的有效措施。施工方案的选定必须安全可靠、切合实际，征求各方意见，达成一致。而且方案的选定应根据现场的实际情况，不能单从进度着想，应综合考虑安全和经济效益考虑。

（3）快速通过不良地质地段，早衬砌是确保隧道安全施工的有效措施，否则使隧道长时间处于不稳定状态，更不利于隧道施工安全。

（4）加强围岩量测，是确保隧道安全施工的有效保证措施。在隧道施工过程中，应对拱顶下沉、净空水平收敛量测、地表沉降、洞口倾斜量测等监控措施，及时反映隧道围岩变形状态，为围岩变形控制和施工工艺参数调整提供真实而重要的依据。

在隧道施工中，由于地质地形等多方面的原因，我们只有不断探索、不断总结、不断积累、不断提高，进一步完善施工方案和施工工艺，才能在施工中确保工程质量、安全和经济效益。

参考文献：

[1]王红雨.V级浅埋偏压隧道出洞方案［J］.山西建筑.2008

[2]陈尧.香耳山小净距隧道洞口浅埋偏压段施工方案动态研究［D］.西华大学.2015

[3]邓杰夫.浅埋偏压小净距隧道施工方案优化与稳定性分析［D］.长沙理工大学.2015

[4]刘泽.浅埋偏压小净距公路隧道开挖施工技术［J］.市政技术.2010