摘要：在隧道施工中，特长浅埋段且地质条件差的隧道施工是一个难点。本文介绍了河北省张涿高速公路南峪隧道浅埋段的施工关键技术问题，通过详细对现场发生的典型坍塌分析、研究，得出特长浅埋段隧道砂砾胶结地质施工应把握的关键问题。

关键词：特长浅埋段 砂砾胶结地质 技术问题 塌方分析

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、前言

我国是一个多山区国家，山区面积占全国陆地面积的2/3，随着我国交通事业的不断发展，越来越多的公路、铁路需要穿山越岭，难免会涉及到隧道的施工，而在隧道施工中，特长浅埋段且地质条件差的隧道施工是一个难点。本文介绍了河北省张涿高速公路南峪隧道浅埋段的施工关键技术问题，通过详细对现场发生的典型坍塌分析、研究，得出特长浅埋段隧道砂砾胶结地质施工应把握的关键问题。

2、工程概况

河北省张涿高速南峪隧道全长3485m。隧道按双向四车道高速公路设计，根据地形、地质条件，为节省投资和保证安全，本项目隧道采用分离式，隧道设计车速100km/h。隧道进口前646m为Ⅴ级围岩浅埋破碎段，埋深10~54m,围岩主要为第四系冲洪积粉质砂土及卵石，粉质砂土呈黄褐色，坚硬状，土质不均，含钙质结核；卵石呈中密实状，成分为白云岩，粒径2~10cm，含漂石，级配中，砾石及土填充，夹较多钙质胶结层，坚硬，呈固结状，围土体稳定性差。

图一、南峪隧道围岩

3、施工特点、难点

综合本隧道设计和施工现场地质等情况，具有以下显著特点：

3.1 隧道长，受力复杂，且通风效果差；

3.2 隧道前646米围岩为Ⅴ级，埋深浅，且土体为砂层，遇水易坍塌；

3.3 洞内砂层夹杂大小不一的钙质坚硬胶结层，不易开挖，支护；

由于本隧道的这些特点，现有的隧道施工方法中较理想的是采用双侧壁导坑法施工，而由于双侧壁导坑法施工的局限性，平均每天只能进尺1∽2米，以这个速度施工，我们这646米就需要20多个月的时间，无法保证按期完工。项目进场经过现场考察后向业主提出了在646米后的一个位置增加一处侧导洞作为第二个开挖工作面的方案，最终业主与设计院均同意增加一处侧导洞。

图二、优化后施工方案图

4、双侧壁导坑施工原理及施工工艺

4.1施工原理

双侧壁导坑施工是一项边开挖边支护的施工技术。其原理是:利用左、右临时支护把整个隧道分成左中右3个小断面施工，左、右上导洞先行，中间上导坑断面跟进;完成上导坑支护后，待上导坑初期支护达到一定强度后再行开挖下台阶，施工下台阶初期支护；初期支护成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成隧道断面，有利于控制隧道拱顶下沉。

4.2施工工艺

双侧壁导坑法开挖、支护顺序如下：

4.2.1 导洞超前导管注浆预支护

4.2.2 左上台阶开挖，每次开挖循环进尺控制在0.5米。

4.2.3 施作导坑初期支护和临时超前导管、临时钢支撑;初期支护钢支撑拱脚角设锁脚锚杆，围岩变形较大可施作临时仰拱。

4.2.4 左下台阶开挖，初期支护、临时钢支撑错间落底，每次开挖循环进尺不得超过1.0米；且上下掌子面间距不大于10m。

4.2.5 进行另一侧壁导坑上下台阶开挖，并施作导坑初期支护和临时钢支撑，左右侧壁导坑前后间距控制在10-15米以内。

4.2.6 中间拱顶环形开挖，每次开挖循环不得超过1.0米，中间留核心土，并施作拱顶初期支护；且主洞与导洞前后间距控制在10-15米。

4.2.7 中间其余部分分上下台阶分步开挖，每次开挖循环进尺不得超过2.0米；且掌子面间距不大于10m。

4.2.8 施作主洞仰拱地基加固及仰拱初期支护。

4.2.9 拆除临时钢支撑。临时钢支撑的拆除，一定要等到围岩变形稳定后才能进行，避免围岩加速变形导致失稳或坍塌。最后施工全断面钢筋混凝土二次衬砌。

5、现场坍塌的原因及治理

5.1 坍塌的发生

2011年7月9日下午6时隧道桩号YK104+947~YK104+972段25m范围内发生坍塌，瞬间塌方土体将初期支护压垮，钢拱架及喷射混凝土砸落，塌方砂土体顺YK104+947断面滚落下来。塌方后，YK104+941~YK104+947段未塌方处有3~4道环向裂纹，裂纹宽度约3~4mm，裂纹主要集中在拱顶位置。隧道坍塌未造成人员伤亡和大的机械设备损坏。

图五、右线YK104+947~YK104+972段塌方

5.2坍塌的原因分析

5.2.1 该段施工时连降暴雨，土体富水、软化，土体抗剪强度急剧降低；

5.2.2导坑采用台阶开挖时，过渡段临时支护拱脚悬空；

5.2.3监测资料显示，塌方前几天该里程范围衬砌拱顶下沉和收敛变形均较大，现场及时加固了初期支护，但因地质原因仍然造成塌方。

5.3坍塌的处理方案

塌方体处理坚持“管超前、严注浆、短进尺、早封闭、勤量测、适时衬砌”的原则进行。塌方段采用先护后挖的方法。在查清塌穴规模大小和穴顶位置后，采用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和碴体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除碴体，按短进尺、早封闭的原则开挖塌体，并尽快完成衬砌。

5.3.1 固结面施工

首先采用C25喷射混凝土对塌方体进行封闭，喷射混凝土厚度为15cm，形成一道固结面。

5.3.2 对未塌方而有裂缝段加固处理

对未塌方而有裂缝段初期支护进行加固，采用I20b工字钢作为二次临时支护加强，临时工字钢拱脚垫钢板或用喷射混凝土填充。喷射C25混凝土平均厚20cm，将临时钢架和初期支护之间空隙喷射密实。

5.3.3 塌方体固结

采用Φ42×4注浆花管对塌方体进行注水泥浆，将松散塌方体固结，防止开挖时松散体再次滑塌，保持持续稳定。

图六、未塌方而有裂纹段加固处理 图七、塌方段加固处理重新开挖

5.3.4 空洞处理

采用钻孔法钻探塌方体顶面空洞位置，埋设Φ150注浆泵管，泵送砂、粉煤灰等轻质材料填充塌方体空腔。

5.3.5 初期支护

待水泥浆液达到7d强度后，隧道向前开挖掘进，掘进采用弧形导坑预留核心土法开挖，上中下三台阶法开挖支护，开挖掘进长度以40cm~50cm为宜。开挖时以挖掘机辅以人工开挖，逐步挖除变形的工字钢换拱，拱架支护后并立即进行锚喷支护。中、下台阶开挖、支护时宜以40cm为宜，仰拱施工时不超过两榀工字钢间距。

5.3.6监控量测

开挖支护后加大频率进行监控量测，量测项目为周边位移、拱顶下沉、地表下沉，10m一个断面布置监控量测点。根据监控量测数据调整支护参数，当监控量测数据变化较大时，宜加大量测频率和加强该段初期支护。

6、结论与建议

针对南峪隧道的特点和坍塌经验教训，我们认为特长浅埋段隧道砂砾胶结地质的施工关键宜把握如下几点：

6.1 做好仰坡防护及临时防排水措施

特别是在浅埋段，由于雨水下渗导致渗流加剧，土体可能发生较大的位移，影响土体稳定。因此，特别对于多雨地区的隧道施工，宜合理布设边坡防护范围，平顺刷坡，及时用砼或砂浆封闭仰坡面，阻止雨水下渗；

6.2 应坚持双侧壁导坑开挖方法，坚持早支护、早封闭的原则；

考虑车辆出渣，施工效率，合理分布导洞大小、台阶间距，重视临时支护的施工；从现场施工情况及监测数据反映：在开挖下导坑并支护后，导坑沉降和收敛变形基本稳定；

6.3 洞口段石方爆破应严格控制进尺及装药量，减少对仰坡土体的扰动；

6.4 在施工过程中，高度重视监测数据的重要性，始终以监控量测数据为指导，坚持动态设计、动态施工的原则。

目前，南峪隧道浅埋破碎段的二次衬砌施工已经完成，工程已经完工。本文浅见以期为类似工程提供参考和借鉴。

参考文献：

[1] 张家口至涿州高速公路保定段两阶段施工图纸；河北省交通规划设计院

[2] 公路隧道施工技术规范.JTG F60-2009[S]

[3] 公路隧道施工技术细则.JTG/T F60-2009[S]

作者简介：师延寿，男，1987.05，大学本科，助理工程师