周永琴

(山西省盂县公路管理段，山西阳泉 045100)

1 案例工程

某公路工程全长285 km，需要24 588 km3路基土石，并有1 081 km3的排水防护，其中有20座大小的隧道，总长度22 510 m。本文将以其中的一座规格79 km/h的高速公路隧道为例，该隧道净宽和净高分别为10.603 m和6.804 m，属于双向四车道分离式隧道。隧道的左洞受到地形的限制，左侧腹墙距离地表的最薄位置仅有2.5 m，接近洞口位置存在严重的偏压，而且仅有9 m的埋深，属于浅埋偏压区。另外，在接近低山区的隧道，地势具有较大的起伏，而且地势斜坡坡度为27°～34°，再加上含水量较大的地表植被影响，需要采用降排水的措施。除此之外，进口段的围岩属于强风化粉砂岩，厚度为3 m～5 m，不仅顶板厚度薄，而且裂隙发育的强度低，存在较差的稳定性，坍塌和冒顶的危险系数比较大。笔者在综合勘察工程现场的地质条件之后，发现该隧道存在以下几方面的问题:首先是坡面的崩塌和滑动，在开挖脚部之后，围岩出现松弛，并且随着地下水的渗入，隧道可能发生崩塌和滑动。其次是偏压，受到地形地貌分布的影响，岩层存在断层和破碎，在偏压的情况下，洞口开挖可能会破坏围岩的平衡，导致坡面的崩塌。再次是地表的下沉，洞口位置的围岩属于强风化带，而且存在堆积物，这些都是诱发地表沉降的可能性因素。最后是掌子面崩塌和承载力不足，难以形成承载拱，以及地基的承载力不足，容易引起掌子面滑动崩塌和隧道墙角下沉。

2 浅埋偏压公路隧道施工技术的应用

浅埋偏压公路的隧道施工，是在做好开工前施工准备工作的基础上，在洞顶开挖砌筑截水沟和做好洞口排水设施，以及开挖洞口明洞、洞口边仰坡、外侧耳墙、半明洞土石方、成洞面边仰坡等，然后进行外侧耳墙和外侧套拱的施工，根据围岩的条件参数，开挖近洞口的浅埋偏压段，进行初期的支护和仰拱施工，最终衬砌施工浅埋段和洞门。期间浅埋偏压公路隧道的施工技术应用，具体情况如下。

2.1 双层洞面施工技术

根据该隧道的节理发育和裂缝地质特征，工程以“早进洞、少开挖、安全成洞”为基本原则，加强植被的保护工作。工程根据洞口的实际情况，采用双层洞面施工技术。

1)开挖洞口边坡，要求在距离洞口正上方1 m～3 m的边坡位置上，设置具有截堵和引排山水的排水沟，起到控制山水倒灌的作用。2)开挖洞脸之后，采用一定强度和长度的中空注浆锚杆，以环形的模式布设在洞口，起到防护边坡的作用。同时每隔100 cm×100 cm布置梅花形的锚杆，再用强度C20的混凝土喷射坡面，厚度大约控制在10 cm，最后再用6寸的钢筋悬挂处理。3)洞口围岩段，采用短台阶的施工方法，将每次循环进尺控制在50 cm～100 cm范围内，而且需要同步设置锚喷挂网和钢拱架于洞口段，起到联合支护的作用，其中钢拱架的坐底需要以下卧的方式置于基岩面上，以防止扩大基础时的拱架下沉，并综合考虑钢拱架的水平受力，形成封闭成环的防护模式。4)在综合考虑浅埋、偏压、地质因素的情况下，开挖洞面和防护坡面，并利用中空注浆锚杆加固边坡和仰坡。

2.2 半明半暗施工技术

鉴于偏压洞口坡度大，容易发生坍塌的事故，因此可以考虑采用半明半暗施工的方法。这种方法的开挖量小，不会对隧道周边围岩产生明显影响，而且可以通过控制临时边坡的高度，确保山体的稳定性。

1)案例工程中采用半明半暗施工技术方法，需要利用Flac-2D有限元分析软件，模拟工程数值，动态分析工程的应力场、位移场、应变场等，在开挖和防护明洞段之后，分层明挖耳墙，然后砌筑耳墙混凝土。2)明挖部分施工，是在明挖外墙和支护坡面之后，以1∶0.3的坡面比例开挖隧道洞体和1∶0.5的坡度比例开挖隧道上部围岩，然后分别进行外墙结构的浇筑和外墙外侧的回填，其中耳墙采用强度C25的混凝土，同步施工套拱结构，采用钢花管和无孔钢管，形成有效的套拱顶填筑施工方案。3)暗挖部分施工，是在完成大管棚施工作业之后，开挖进洞的暗挖部分，其中要控制暗挖开挖量，采用中隔壁法开挖洞身，同时做好相应的安全措施和监控措施，提高暗挖施工的安全系数，譬如增加初期支护和增加中空注浆锚杆等。

2.3 斜交大管棚超前支护技术

案例工程隧道的成洞面，仰坡坡面和洞轴线呈斜交状态，因此进洞的大管棚，属于斜交大管棚，为了降低开挖时坍塌的危险系数，需要减少斜交大管棚的开挖量，要求采用超前支护技术。

1)在早期施工阶段，由于采用大开挖的工艺手段，在进洞之前需要进行刷坡，这种施工工艺对周边环境具有明显的影响。为了减少进洞开挖量，同时提高偏压地形的抵抗能力，可以在隧道的一边砌筑挡土墙，然后回填。另外在修筑的时候设置管棚，紧挨山体的一边，起到护拱的作用，而在洞口开挖量控制方面，要提高支护形式的灵活程度，这样才能尽量减少开挖量。

2)关于斜交大管棚施工的参数，分别包括:钢管规格为107 mm，采用人工热轧无缝钢管，壁厚为6 mm，节长为4 m～6 m;孔编号为1号～28号，从右到左编排，其中双号和单号分别采用钢花管和无孔钢管;外插角为仰拱顶与洞身形成的夹角，为2°，但需要综合考虑曲线的因素，同时调整与其他孔的比例;孔口管规格为12 mm，其中壁厚为4 mm，属于热轧无缝钢管。

3)斜交大管棚施工是在套拱施工完成之后，搭设钻孔作业平台，然后利用钻机沿着导向管方向钻到预定的深度;钻孔完毕之后，进行清孔和成孔检查，同时移开钻机;顶管需要分节段顶入，各节之间需要连接丝扣，随后封堵隔空钻眼、钢花管、钢管扣，并利用调试注浆系统注浆，在注浆的时候，要求做好相关的记录和检查工作。

4)斜交大管棚施工技术的应用，主要分为套拱施工和大管棚施工两个步骤。前者为孔口管固定和大管棚提供导向，套管长度约为2 m，要求在开挖套拱的时候，预留距离成洞面大约为5 m～7 m的核心土，并在做好成洞面的防护工作之后，开挖套拱和套拱基础，同时进行基底的承载力试验，用钢筋固定，最后再用测斜仪定位。后者则需要搭设钻机平台，利用2台水平地质钻机同时施工，但需要固定钻机，以保持钻机平台的平稳。至于钢花管和丝扣的加工，需要控制好厚度、直径、节长、间距等的参数，以及控制好钻进、顶管、连接等的施工细节，采用间歇注浆的方式，控制注浆时候产生的压力。

2.4 爆破施工技术

在隧道施工当中，爆破是不可或缺的施工步骤，由于爆破的时候对隧道围岩会产生明显的应力影响，因此针对浅埋偏压的公路隧道，爆破开挖需要综合考虑对周围环境和人员的影响。

1)在爆破的过程当中，爆破的能量对爆破点周围围岩产生非弹性作用，在冲击波和高温高压的作用下，围岩会产生破损，其中冲击波对隧道围岩产生扰动破坏，为此要综合考虑这些方面的因素。

2)爆破的控制，需要结合爆破的环境、规模和对象，并借助施工和防护等技术措施，控制爆破能量所释放的介质破碎，同时控制爆破的范围、空气冲击波的危害、破碎无飞散危险等，同步控制爆破的效果和爆破的危害。

3)爆破对破碎程度的要求，与破坏范围的要求和设计的尺寸息息相关，要求爆破的时候不能超过设计的规定值，以及抛掷和坍塌的磨损程度，譬如爆破地震、空气冲击波、爆破噪声、爆破飞石等。

4)至于爆破的安全质量控制，首先需要分清掌子面爆破施工的主次部位，根据钻爆设计的图纸，合理安排炮眼和钻孔的数量与位置，同时严格控制钻孔的装药量。其次是严格测量爆破的精度，譬如钻眼和装药的参数，以及装药的结构等，做好现场的布眼和装药记录。再次是爆破之后加强质量的检查，对光爆设计参数进行合理修正，并建立信息快速反应体系。

2.5 超前地质预报技术

根据案例工程的特点，为减少工程地质的恶化情况，需要采用超前地质预报的技术，综合掌握地质的情况，为工程的科学施工提供科学参数。首先是地面地质的调查，找出不良地质的性质、位置、宽度和影响，譬如地下水情况、围岩级别等的预报。其次是短距离超前地质的预报，采用素描、雷达、红外线、钻孔等综合的方式，预报掌子面15 m～30 m范围内的地层情况和岩性情况，譬如地下水涌出情况。再次是超前地质预报方法的比较，案例工程采用的预报手段有地质素描法、TSP203预报系统、红外探水、地质雷达、超前地质钻孔、台车加长钻孔法，其中地质素描法探测距离为10 m，占用探测时间为30 min;TSP预报系统探测距离为50 m～300 m，占用探测时间为1.5 h;红外探水探测距离为20 m～30 m，占用探测时间为30 min/次;地质雷达探测距离为10 m～25 m，占用探测时间为1 h;超前地质钻孔探测距离为30 m～100 m，占用探测时间为8 h～20 h;台车加长钻孔法探测距离为15 m～30 m，占用探测时间为2 h/次。由此可见，不同的探测距离，所采用的预报手段各不相同，需要根据具体工程所需灵活应用。

3 结语

浅埋偏压公路的隧道施工，是在做好开工前施工准备工作的基础上，根据该隧道的节理发育和裂缝地质特征，以“早进洞、少开挖、安全成洞”为基本原则，考虑采用半明半暗施工的方法，控制对隧道周边围岩产生明显影响，而且可以通过控制临时边坡的高度，确保山体的稳定性。另外，仰坡坡面和洞轴线呈斜交状态，因此进洞的大管棚，属于斜交大管棚，为了降低开挖时坍塌的危险系数，需要减少斜交大管棚的开挖量，要求采用超前支护技术。

［1］ 陈成仕.大跨浅埋偏压软弱围岩公路隧道进洞工艺［J］.中国新技术新产品，2013(4):58-59.

［2］ 张艳做.公路隧道超浅埋偏压段技术探讨［J］.山西建筑，2012，38(1):220-221.

［3］ 罗 冬.云台山公路隧道浅埋偏压段施工技术［J］.山西交通科技，2011(3):74-76.