引言
一般情况下，浅埋隧道洞口围岩稳定性差，开挖后难于形成自然拱，容易发生严重变形甚至坍塌，轻则使工期延长造成经济上的损失，重则造成人身安全等事故[1~4]。因此隧道浅埋段洞口的稳定关系到隧道能否顺利进洞并进行施工，是隧道施工各环节的关键[2]。本文根据山岭隧道的施工经验，并结合成渝铁路客运专线龙泉山隧道施工的特点，对隧道进口浅埋段开挖过程中发生大变形后所采取的施工措施进行了研究和总结，以便为今后类似地质条件下隧道洞口段的施工提供参考。
一、工程概况及施工情况
1、工程概况
龙泉山隧道全长7公里，是成渝铁路客运专线的重点控制工程。隧道进口里程DK22+485，明暗交界里程DK22+527。进口段约300m范围埋深5m～35m，为浅埋段。岩性主要为坡残积粉质黏土、膨胀土;下伏基岩为泥岩夹砂岩;龙泉驿断层与线路于DK22+524相交，隧址区节理裂隙较发育，主要以构造裂隙为主;地表水主要为沟水及较小的常年流水，地下水主要有第四系土层孔隙潜水、基岩裂隙水，属富水区。
在施工中遇到了变形大、坍塌到等个困难，致使工程进度一度中止，严重影响了工期;并威胁到了人身和施工的安全。
2、前期施工情况
龙泉山隧道进口于2011年3月30日进入暗洞施工，埋深5.8m。洞口采用ø108大管棚进行超前支护，管棚钢管采用热轧无缝钢花管，直径108mm，壁厚6mm，环向间距40cm，长40m，并严格按照设计要求进行注浆。
进洞前期采用三台阶七步开挖法，以人工配合机械进行开挖。开挖支护参数： I20b型钢拱架，间距0.6 m，纵向连接钢筋ø22，环向间距0.5 m;ø6圆钢钢筋网片，网格间距20 cm×20c m;锁脚锚管ø42无缝钢花管，壁厚3.5 mm，并注浆，每环拱架12根;拱部140°范围系统锚杆内采用ø25中空锚杆，边墙采用ø22砂浆锚杆。
开挖过程中掌子面常渗水，并遇小股状水等。围岩遇水强度降低快，岩体稳定性差，在进行中台阶开挖时，洞内初期支护及地表出现较大沉降，洞口仰坡顶面出现多条纵向裂缝，裂缝最大宽度达65 mm;洞顶上方(纵向约35 m、横向约25 m)地表出现多条不规则纵、横向裂缝，其中裂缝最长18 m，缝宽30 mm～50 mm。严重危及了施工安全，致使开挖工作经常停止。
二、监控量测情况
1、前期洞口施工过程中选取了3个断面监测点，对水平收敛和拱顶下沉情况进行了监控量测，具体情况如表1所示。对各监测断面的水平收敛和拱顶下沉情况结合时间轴线进行分析，得到各监测断面的时态曲线图。
|
断面编号 |
断面里程 |
围岩级别 |
水平收敛 |
拱顶下沉 |
是否预警 |
管理等级 |
|
单位（mm） |
单位（mm） |
是 |
否 |
|
ZD-01 |
DK22+530 |
Ⅴ |
36 |
-255.7 |
√ |
|
I |
|
ZD-02 |
DK22+535 |
Ⅴ |
92 |
-247.1 |
√ |
|
I |
|
ZD-03 |
DK22+540 |
Ⅴ |
28 |
-175.6 |
√ |
|
I |
表1 龙泉山隧道进口水平收敛与拱顶下沉监测统计表
注：1. 水平收敛(全站仪)：“-”表示向内位移(收敛);“+”表示向外扩张;
2. 拱顶下沉数“+”值均表示为上升，“-”表示下沉;
3. 表中拱顶数据为每个断面各个测点中的最大值。
通过表1得出：开挖支护完成后初期支护结构变形很快，速率较大，初期支护不能稳定。拱顶下沉随着施工而变化，而且速率非常大，长时间不能稳定。
2、停止掌子面掘进施工后，沉降速率逐渐有所减小，但始终不能趋于稳定。
三、加固处理措施
1、 总体思路
隧道在施工过程中，通过监控量测及导向墙纵向位移观测点等观测数据证明，隧道拱顶下沉、水平收敛严重超限，且整体向线路纵向往外滑移的趋势。针对以上情况，经现场勘查和计算，确定采用径向注浆大管棚，控制拱顶下沉及水平收敛;同时，在隧道量两侧各设置两根抗滑桩防止隧道背后土体及洞身向外滑移。
2、 侧向大管棚施工加固
洞口20m范围内，自初支钢架拱脚处左右各施工3排侧向大管棚，每排环向间距60 cm，纵向间距与钢拱架保持一致，钢管单根长度9 m。采用ø108无缝注浆钢花管，壁厚6 mm，钢管与平面呈45～60°夹角，并与钢架焊接牢固。在钢管前部钻注浆孔，孔径10～20 mm，孔纵向间距20 cm，尾部留不小于100 cm的不钻孔止浆段。注浆压力为1.0～1.5 MPa，浆液采用水泥浆，水灰比1:1，每根注浆平均12袋普通硅酸盐水泥。侧向大管棚平面布置如图5所示。
3、洞口抗滑桩施工加固
在明暗分界洞口处，洞身两侧分别设置2根锚固抗滑桩，桩间距6 m，抗滑桩尺寸为2 m×3 m,桩身长26米，桩身嵌入边墙底部12 m。抗滑桩桩身采用C35钢筋混凝土，竖向主筋采用ø25 HRB400钢筋。
4、后续施工方法
经过侧向大管棚及洞顶抗滑桩加固处理后，正洞洞顶沉降和导向墙纵向位移已基本稳定，因此可开挖支护下台阶。施作暗洞第一板仰拱及二衬，然后采用CRD法进行施工。为保证先开挖分部的受力良好，先行施工的临时支撑(中隔壁、临时仰拱)均应有向外(下)鼓的弧度。
由于工序多，施工用水和隧道渗水容易在边墙处汇集，浸泡拱脚基础，使其变软，从而造成初期支护和围岩的整体下沉，因此施工中做好排水工作。
四、加固处理后变形监控量测情况
对隧道进行加固处理后，对所选取的3个断面监测点，进行监控量测，隧道水平收敛和拱顶下沉情况如表2所示。
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断面编号 |
断面里程 |
围岩级别 |
水平收敛 |
拱顶下沉 |
是否预警 |
管理等级 |
|
单位(mm) |
单位(mm) |
是 |
否 |
|
ZD-01 |
DK22+530 |
Ⅴ |
39.5 |
-255.9 |
√ |
|
I |
|
ZD-02 |
DK22+535 |
Ⅴ |
93.5 |
-252.6 |
√ |
|
I |
|
ZD-03 |
DK22+540 |
Ⅴ |
35.0 |
-182.7 |
√ |
|
I |
表2 龙泉山隧道进口水平收敛与拱顶下沉监测统计表
通过本阶段监测时态曲线图和处理前监测时态曲线图比较可以得出：各断面沉降速率逐渐减小，变形趋势逐渐趋于稳定。说明所采取的加固处理措施对隧道的变形起到了很好的抑制作用。
五、结语
实践证明，采用上述方法处理效果明显，整个过程安全、顺利，尤其根据开挖过程中揭示的情况更加验证了侧向大管棚、注浆固结体联合作用形成的加固系统及其他支护措施是保证顺利开挖、防止变形继续扩大的重要手段;四根抗滑桩是防止在暗洞开挖过程中防止土体向外滑移的有效措施。
参考文献
l、关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京:人民交通出版社，2003.
2、王国欣，谢雄姐，黄宏伟.公路隧道洞口滑坡的机制分析及监控预报[J].岩石力学与工程学报，2006，25(2):268-274.
3、安刘生，隧道洞口施工地表预加固技术及应用[A]，北京工业大学学报，2007，33(3);278-282.
4、郭振武，陈勇，隧道变形的技术处理方案[B].公路.2005,10;200-204.
5、孙春森，隧道软弱围岩初期支护大变形的处理[B]，西部探矿工程，2006，127(11);147-148.
6、铁道部经济规划研究院，铁路隧道工程施工技术指南，中国铁道出版社，TZ204-2008
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文章名称：
侧向大管棚抗滑桩组合技术在隧道洞口浅埋段施
文章地址：
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