常 立 军

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250002)

高速铁路软弱围岩隧道洞口滑坡体地段施工技术

常 立 军

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250002)

对高速铁路软弱围岩隧道洞口滑坡体地段明洞段、暗洞段施工时出现变形开裂的情况作了分析，并采取了一系列有效加固处理措施，稳步推进完成洞口段二次衬砌，度过了施工高风险区，在类似工程实践中具有一定的参考意义。

隧道，滑坡体，变形开裂，开挖

0 引言

隧道进洞位置处边仰坡的稳定性、埋深、围岩地质状况决定着进洞的难易程度，进洞前对自然形成的边仰坡按设计坡比开挖，并采用临时防护与永久防护相结合的方法加固，在满足洞口段进洞条件时稳步开挖施工。开挖后的洞口也常伴随着洞内初期支护变形开裂、边仰坡开裂滑塌等灾害的发生。具有滑坡体特征的坡体受施工扰动后开裂明显，这种坡体只要上台阶开挖深入内部一段距离，其洞口端表层裂缝出现，中台阶跟进更容易开裂。滑坡体的防治显得尤为重要，一般在靠山体侧设一排抗滑桩稳定坡体防止滑塌，边仰坡坡面采用锚网喷防护，进洞前在拱部设置长管棚超前支护。洞内的加固也要同步进行，必要时增加辅助性措施加强各工序的支护强度。本隧道依据现场地形及围岩地质条件展开了洞口滑坡体的施工，两次出现洞内外开裂现象，在洞口滑坡体整治过程中获得了宝贵的施工经验。

1 工程概况

2 洞口段防护

在线路左侧设置5根预加固桩，桩长25 m，其中1号桩截面尺寸2.5 m×2.5 m，2号～4号桩2.0 m×3.0 m。在边仰坡开挖边缘线外设置了截水天沟，边仰坡面开挖后采取临时锚网喷防护，钢筋网采用φ8钢筋，网格间距20 cm×20 cm，锚杆采用φ22砂浆锚杆，间距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，每根长4.5 m，喷C20混凝土，厚度12 cm。

3 暗洞设计参数

设计采用Ⅴ级围岩C型复合支护，开挖断面尺寸宽14.58 m，高12.69 m，拱墙采用28 cm厚C25喷射纤维混凝土，仰拱采用28 cm厚C25喷射混凝土，全环设Ⅰ20b工字钢，钢架间距60 cm，拱部采用φ25中空锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆，系统锚杆间距1.2 m×1.0 m(环向×纵向)，长度4.0 m。二次衬砌拱部、边墙、仰拱均采用C35钢筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。

4 洞内施工

本隧道从出口掘进，在DK141+710.6明暗洞交界处拱部设一环φ108大管棚，每根长35 m。暗洞内开挖利用小松PC220挖掘机配戴工兵135破碎锤凿除围岩，边角处凿除困难时人工手持风镐凿除。明洞段衬砌施工至DK141+723.1，仰拱施工至DK141+725，上台阶开挖至DK141+702处，暗洞段已完成的初期支护出现4道环向裂缝，1道纵向裂缝，上台阶靠山侧出现渗水现象，洞外临时锚网喷混凝土出现多处开裂，最大缝宽约15 cm。据监控量测资料显示，DK141+705处拱顶最大单次沉降量7.8 cm，地表观测桩横向最大位移12.8 cm，纵向最大位移11.8 cm，主要集中在洞口处导向墙背后。

5 变形原因分析

1)洞口段岩层主要以钙质、泥质页岩夹粉砂岩为主，全风化，呈碎石状、角砾土状，黄褐色夹少量青灰色；松散～中密，碎石、角砾的石质成分为页岩、粉砂岩。含量约40%～50%，边坡稳定性较差。

2)洞内墙角处出现股状水流，对拱脚处围岩有软化作用，失稳后拉裂拱脚位置，缝宽有扩大的趋势。

3)洞口处受到不稳定滑坡体横向、纵向推挤，临空面处无任何反压支撑措施，承载能力下降，滑坡体沿滑坡面有向下滑移的趋势。

4)从现场裂缝观察，隧道上台阶掘进8.6 m，已深入滑坡体内，拱脚处水流软化严重，导致洞内出现了不均匀沉降，并牵引地表仰坡临时锚网喷防护，引起洞内初期支护及地表临时防护喷射混凝土开裂。

5)在原有处于稳定状态的地层中开挖隧道，开挖面土体的松动、挤压和坍塌，导致地层中原始应力状态的改变。土体极限平衡状态的破坏，引起地表下沉。

6 滑坡体明洞段施工措施

1)洞内上台阶拱脚处施作3榀临时仰拱，在横断面上采用Ⅰ18工字钢竖向支撑，并封闭整个开挖面，线路左侧拱脚处两处漏水点采用软管引排出洞外。地表裂缝处打设4.5 m长φ22砂浆锚杆，复喷10 cm厚C20混凝土。

2)在线路右侧坡脚直立面上打设30 m长φ108钢管，间距1.0 m×1.0 m，固结坡脚处的松散土体，增加坡脚处岩土的抗滑移能力，如图1所示。

3)分别开挖导向墙两拱脚处的坡体，接长拱脚至仰拱填充面处，浇筑C20混凝土，使导向墙起到支撑拱部大管棚和坡体覆盖层的作用，接着开挖施工完成暗洞内导向墙处中、下台阶2榀拱架。

4)开挖导向墙内中、下台阶直立面并打设4.5 m长φ42小导管注水泥浆加固，间距1.0 m×1.0 m，挂设φ8钢筋网，网格间距20 cm×20 cm，喷10 cm厚C20混凝土封闭，如图2所示。

5)开挖仰拱施工至直立面处，施工完成后，接着将二次衬砌及时跟进。本隧道使用6 m长衬砌台车，每次衬砌搭接10 cm，至导向墙处还留有70 cm的空隙。加工2榀Ⅰ20b型钢钢架支立空隙处，做初期支护封闭空隙。

6)浇筑线路右侧偏压墙，二次衬砌混凝土强度达到设计要求后，随时准备洞顶土石方回填，对滑坡体坡面形成反压，平衡纵向滑动推力。

通过以上施工技术措施的加固，洞口段明洞衬砌完全得到封闭，并且滑坡体位移也得到了控制，洞内拱顶下沉暂时趋于稳定，有利于进行滑坡体段暗洞的开挖掘进。

7 滑坡体暗洞段施工

破除直立面锚网喷支护，按照三台阶预留核心土法直接用挖掘机开挖，拱脚处增设2根4.5 m长φ42锁脚锚管，在中台阶设置临时仰拱增强拱脚处抵抗横向变形能力，在施工过程中加强监控量测，密切注意地表观测点的位移，依据此法掌子面掘进到DK141+691.2，中台阶里程DK141+696.6，下台阶施工至DK141+702，仰拱施工至DK141+704.8，二衬施工至DK141+706.1。拆除中台阶临时仰拱，开挖DK141+702段左侧下台阶2榀钢拱架时，左侧中下台阶发生初期支护开裂，拱架扭曲变形，锁脚锚杆与钢架之间连接钢筋崩开，DK141+703和DK141+698出现2道明显的环向裂缝。裂缝在左侧中下台阶开裂处较为严重，裂缝宽度目测有5 cm左右，如图3所示，至拱顶裂缝变小，右侧出现轻微裂缝。根据DK141+691.2～DK141+706.1段监测数据进行分析，线路左侧以及拱顶下沉最大处超过150 mm，平均下沉超过100 mm，右侧拱腰下沉平均50 mm～70 mm。通过观测地表观测桩确认，地表下沉最大超过100 mm，临时仰坡出现新增裂缝。

7.1 引起开裂原因分析

洞口段左侧上台阶处股状水脉沿隧道纵向延伸，在具有裂隙的破碎围岩处软化围岩形成压力水，周围围岩受到水的浸泡后，寻找薄弱区域突破出露，本次股状水出现在DK141+703.1左侧中下台阶处。从开挖后揭示的围岩观察，主要为泥质页岩和粉质粘土，岩层单斜，节理较发育，多呈张开型，含水量大，围岩液化，手抓呈软塑状，约有1 m厚的围岩软化失稳，局部产生的压力增加，不均匀沉降致使已完成的初期支护挤裂释放动能。

7.2 初期支护处理措施

本隧道预留沉降量30 cm，通过扫描初期支护断面，各项数据显示沉降量还有富余。利用洞内各台阶作业平台的优势，摆放小型潜孔钻机，增加锁脚锚管的长度和管径，向滑坡体深部围岩处钻进锚固钢拱架，起到支撑稳定初期支护的作用。

1)在DK141+706.1～DK141+691.2段线路左侧各台阶钢架接头处，每处增加2根8 m长φ76钢花管加强锁脚，注1∶1水泥浆，浆内掺入水泥用量3%的速凝剂，注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa。

2)全环采用φ42钢花管径向注浆加固，间距1.2 m×1.0 m(环向×纵向)，长度4.5 m。

3)局部软化塌方位置处，加设12 m长φ108钢花管注水泥浆加固围岩，控制沉降速度。

完成初期支护后，各台阶有工作空间时，打设洞内长锚管。在需打设锁脚部位扩挖出操作平台，修整斜坡道供KY100J型露天潜孔钻车走行，潜孔钻车行至工作面处，调整入射角度，与水平方向成10°～20°向下钻进。在钻进过程中，孔内有水流出，用软管引排出洞外。成孔后及时将加工制作好的钢花管放入孔内，采用水泥掺入液体速凝剂混合后封闭孔口周围空隙及止浆段，管口处焊接带阀门的注浆接头，注浆结束后，钢管与钢拱架间采用φ22钢筋焊接牢固。

7.3 后续施工

加固后的围岩经观测每天的沉降量在10 mm之内，在掘进许可范围内。推算二次衬砌施工占用的作业长度，本次二次衬砌可以施工至DK141+700.2，考虑衬砌台车爬梯架占用2 m长的距离，不考虑自制台车架占用长度，得出必须完成下台阶DK141+698.2处初期支护。上台阶预留4 m长，中台阶预留3 m长，并在中台阶设3榀临时仰拱，下台阶做成直立面防护。仰拱每次开挖3 m长，及时将仰拱初期支护封闭成环，接着分别完成仰拱和填充混凝土浇筑，仰拱填充长度满足6 m衬砌台车浇筑段要求即可。

下台阶的初期支护与仰拱开挖交错进行，完成一段下台阶，接着开挖施工仰拱，只有仰拱及时跟进才能保证整个断面初期支护稳定。

经上述施工调整，针对变形开裂严重地段展开加固施工后，紧跟仰拱，二次衬砌施工也具备了作业空间。在施工二次衬砌时，利用自制台车架铺挂土工布、防水板，绑扎完钢筋后，撤出洞外，接着二次衬砌台车自行至洞内定位，封端后浇筑混凝土。施工过程中主要考虑台车架占用的作业长度，充分利用现有作业空间完成衬砌，自制台车架与衬砌台车在洞外来回倒换完成滑坡体暗洞段衬砌施工。

8 施工后的效果

洞外施工主要剩余洞顶土石方回填和端墙式洞门，在雨季来临之前完成此项作业，边仰坡的稳定性对洞口段构不成地质灾害，进出洞作业人员安全有了保障。随着滑坡体暗洞段开挖稳步推进，洞内出现不同程度的变形开裂现象，主要受左侧水流软化围岩影响，加上泥质页岩自稳能力差，很容易滑塌。采取以上方案对变形段的应急处理，有效防止了滑坡体对洞内初期支护的破坏，在工序上依靠仰拱、二次衬砌紧跟的原则，为后续开挖掘进奠定了坚实的基础，开挖掘进后也为其提供了作业空间，两方面工艺协调配合紧凑，其控制沉降变形效果明显。

9 结语

本文针对思林一号隧道出口滑坡体地段地质特点，从洞外边坡防护、洞口段施工、暗洞段施工分析研究，确定可行的施工方案，稳步推进顺利通过滑坡体地段，得出以下结论：

1)从揭示的围岩分析，滑坡体多为松散堆积体，表层覆盖层较厚，从坡顶延伸至坡脚，其内部岩土破碎，受力状态复杂，坡脚开挖后易产生坡面开裂滑塌。施工前必须确定明暗洞分界处，加强坡面的防护措施，尤其是偏压型边坡，虽然单侧设置了预加固桩，但是现场局部地形变化较大，随着进暗洞位置的不确定性，有必要根据现场增加桩位，适当在另一侧也增加预加固桩，确保进洞时的安全。

2)洞外施工遵照尽早完成明洞衬砌的原则，衬砌进入暗洞，有困难时可接引暗洞初期支护至洞外，形成封闭的明洞，利于洞顶土石方回填，增加边坡的稳定性。

3)洞内施工尽量减少施工扰动时间，开挖、初期支护与仰拱、二次衬砌工序合理安排，具备衬砌施工的作业空间，必须及时完成。

4)对变形开裂的初期支护采取动态施工管理的措施，主要增加预留沉降量、锁脚锚管长度和管径、全环注浆加固和临时仰拱，有效控制了变形。

[1] TB 10753—2010,高速铁路隧道工程施工质量验收标准[S].

[2] 铁建设[2010]241号，高速铁路隧道工程施工技术指南[S].

On construction techniques at landslide sections of tunnel entrance with weak surrounding rocks along express railways

Chang Lijun

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway14thBureauGroup,Jinan250002,China)

The paper analyzes the deformation and cracks in the construction at open cut tunnels and hidden tunnel at landslide sections of tunnels with weak surrounding rock along express railways, adopts a series of effective consolidation treatment measures, improves the secondary lining of the entrance section steadily, and goes through the high risky zone of the construction, so it is meaningful for the practice of similar projects.

tunnel, landslide, deformation and crack, excavation

1009-6825(2015)02-0150-03

2014-11-09

常立军(1978- )，男，高级工程师

U455

A