朔州隧道浅埋偏压地段进洞施工技术浅析
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摘要：针对隧道洞口存在浅埋、偏压、围岩破碎、稳定性差等不良地质情况，以朔州隧道工程为例，对隧道洞口施工过程中的围岩变形情况进行分析，提出了隧道洞口施工的技术措施，总结了黄土地段浅埋偏压隧道的进洞经验，确保了依朔州隧道工程进洞的安全及隧道施工质量。
关键词：浅埋，偏压，进洞，施工技术
一、朔州隧道工程概述
（一）工程简介
新建铁路大准至朔黄铁路联络线朔州隧道，位于山西省西北部，行政区隶属朔州市，隧道起讫里程为DK128+662～DK139+955全长11293m，为双线隧道，隧道最大埋深约563m。洞身左线DK139+602.33（右线为DK139+612.33）至出口段位于R=1200m（右线R=1204.19m）的曲线上，其余段落均位于直线上，洞内纵坡为3.0‰/5488m、-7.0‰/5800m、3.0‰/5m，基本呈对称的人字坡。
朔州隧道工点位于基岩的山区，各山脉海拔多在2000m之上，海拔最高处为区内的龙霸山，高程为2147.2m，最低海拔位于小北岔村东，高程为1444m，最大高差703.2m，一般相对高差300～400米，属中低山地貌。山势陡峻，坡陡沟深，多呈“V”型谷。仅北部平鲁区的黄石崖村、打鹰沟村等附近地貌为黄土台塬及山间河谷区，地形较平坦开阔。
（二）工程地质及水文情况
隧道围岩由石灰岩、石灰岩夹页岩、石灰岩夹白云岩组成，进口段为黄土，浅黄～灰黄色，土质均匀，大空隙发育，是垂直节理，发育虫孔及植物根孔，易产生陷穴，含少量零星分布的小型钙质结核砾分布砂质黄土，具湿陷性，湿陷性等级为I级（轻微）非自重湿陷性场地。
隧道区位于朔州市西侧管涔山大同盆地南西端，东麓属海河流域桑干河水系，西侧群山区为黄河流域朱家川河水系，基岩大面积出露，为地下水补给区。
（一）浅埋偏压洞口段现状分析[1]
1、进洞地段受偏压荷载影响，黄土粘结力差，受力不能相互传递，造成地表裂缝。
2、黄土土质均匀，为湿陷性黄土，并具有一定的压力，围岩自身没有承载力，直接作用于初期支护上，拱顶及收敛数据值偏大。
3、埋深较浅，黄土松散，易造成较大的沉降和地表开裂。
（二）浅埋偏压洞口段现状分析[2]
隧道监控量测是新奥法施工的必做项目，目的是为了掌握施工中围岩程度与支护受力等动态信息以及稳定情况，以判断设计、施工的安全性与经济可行性，以指导施工作业，对保证施工安全有着很重要的作用。该隧道工程进口约60m范围内右侧紧临沟壑，覆盖层很薄，隧道偏压特别明显。为了更好地指导施工，在偏压范围内要加大监控频率和监测密度。在洞口浅埋段每 5m 设置一个量测断面，每个断面分别在洞顶地表，洞内拱顶下沉及两侧边墙上各设置观测点，而且要定期进行拱顶下沉和周边位移监控观测，绘制相应的曲线图，来指导设计变更和施工。
（三）浅埋偏压地段主要施工技术
针对朔州隧道不良地质，浅埋偏压严重，自稳能力差，施工时严格按照 “护拱稳定边仰坡，大管棚注浆加固土体”的施工方法，确保施工进洞的安全[3]。
洞口段施工包括洞外地表防排水、边仰坡开挖和防护、进洞门施工以及隧道施工监控测量。具体做法如下：
1、边仰坡开挖防护
洞口边仰坡开挖时应充分考虑洞内施工需要,合理布置洞口施工现场。
首先，在洞顶距仰坡5～10m人工开挖并施作洞顶截水天沟，作好洞口地表防排水。然后，根据设计图纸和施工现场布置，将进场便道修至洞口。在洞口范围内测量放样边坡控制桩，按照设计坡比人工配合挖掘机分层分段开挖，及时进行边仰坡喷锚网防护，随开挖随防护。当洞口围岩稳定，具有一定的覆盖厚度时，采用“无仰坡临界点”进洞；当地形条件较好时，则对边坡适当刷方，进行防护后进洞。施工中应少刷边仰坡，尽量减少对原有植被的破坏和对洞口的扰动，对开挖的部分采用骨架护坡防护或喷播植草绿化防护。
如果是明洞施工，明洞采用明挖法施工，采用挖掘机分段、分层开挖，拱上部采用放坡开挖，拱下垂直边坡开挖，必要时辅以微震动爆破开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡。按设计要求紧随开挖进行防护，采用砂浆锚杆、挂钢筋网、湿喷混凝土防护。隧底开挖完毕后进行隧底地质勘探，根据地质勘探结果进行必要的地基处理，然后进行仰拱施工。根据监控量测结果及时施做明洞衬砌，明洞衬砌按洞外混凝土结构要求进行施工。衬砌外缘采用复合防水板加土工布，防水层铺至墙顶开挖或墙脚泄水孔处，外侧施工3cm的M10水泥砂浆保护层，以防回填时扎破防水层。待衬砌强度达到设计后进行洞顶回填，最后进行洞顶种植绿化。
2、进洞施工
对于洞口段设计为大管棚超前预支护的隧道具体作法：
朔州隧道进口采用套拱法、大管棚超前预支护进洞，具体作法如下：洞口开挖至起拱线，采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置，间距0.6m，纵向用Φ22mm钢筋连接，预埋管棚导向管，其环向间距及倾角按设计的管棚环向间距及外插角布设，经测量检查，同隧道洞口开挖断面一致后，与仰坡锚杆焊接固定，浇注40cm厚挂板混凝土固结，然后施做长管棚，形成洞室轮廓，按设计开挖方法进洞。
斜井采用套拱法、超前小导管预支护、台阶法进洞，具体作法如下：洞口开挖至起拱线，采用两榀格栅（或型钢）钢架紧贴仰坡放置，间距0.5m，纵向Φ22mm钢筋连接，与仰坡锚杆焊接固定，施作双排6m长φ42mm超前小导管预支护，浇注挂板混凝土或模喷C20混凝土50cm厚，形成洞室轮廓。
进洞施工还应加强防排水，防止积水长时间浸泡墙脚和隧底，造成边墙围岩失稳。
3、洞门施工[4]
洞门施工在洞内施工正常，工序调整到位后，适时安排洞门施工，尽量避开雨季完成。，洞门采用混凝土整体浇筑，浇筑时采用钢管搭设脚手架，大面积钢模板立模，混凝土输送泵浇筑，插入式振捣器振捣。
朔州隧道进口、斜井洞门均为端墙式洞门结构，其内轮廓线与正洞内轮廓线相同，可以利用洞身衬砌台车配合洞口定性钢模进行混凝土施工，洞门前檐及洞口端模采用6cm厚的木模，以便根据其特殊构造一次性完成混凝土施工。结构混凝土在拌合站集中拌制，混凝土运输车运输至浇筑点，然后通过外模采用泵送混凝土入仓，混凝土振捣采用插入式捣固棒捣固，外侧模板采取在浇筑混凝土时按混凝土浇筑分层厚度分层支立，在每层混凝土浇至该层外模口10cm时安装下一层外模，如此循环直至拱顶。每层外模(采用木模)在安装前加工制作成整体，使其能短时间安装就位，防止混凝土浇筑间断时间过长形成人为施工缝。
三、结语
洞口是隧道工程仅有的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞外路路堑的支护结构 ,应尽量保证洞口附近边坡、仰坡的稳定，这对于隧道施工的安全和质量保证是很重要的。如果处理不当，会发生山体崩塌、滑坡等危险，特别是雨季，更要注意这些问题[5]。
随着国民经济的发展，城市交通建设速度逐步加大，针对隧道施工中的浅埋偏压地段进洞施工技术研究，可以减少施工过程以及后期运营带来的安全隐患以及风险，保证隧道施工的质量。
参考文献：
【1】 赵继平，刘建萍. 黄土隧道偏压浅埋地段施工技术【J】．西部探矿工程，2010，22（6）
【2】 冯若谦，周文杰，张书荃. 中国白银山隧道施工技术【J】．宁夏工程技术，2007,2（2）
【3】 周小波. 浅埋偏压不利条件下的高速公路隧道关键施工技术分析探讨【J】.中外筑，2010（6）
【4】 卢世杰，方么生，黄利全，山区公路隧道偏压段施工技术【J】.中外公路，2008,28（6）.
【5】聂玉文，赵金锐，偏压和浅埋地段隧道洞口的设计体会【J】.广东公路交通，2002,（2）