彭传甫 （安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概况

德上高速池州至祁门段02标，汪家山隧道位于安徽省池州市贵池区殷汇镇境内隧道左线ZK12+908-ZK14+384，全 长 1476m，V级 围 岩 1246m，占84.4%。隧道主洞建筑限界：净宽10.25m，净高5.0m。隧道主要穿越碎石土、强风化泥质粉砂岩、中风化砂岩和强风化粉砂质泥岩地段。出口段主要为黄色的粘土，洞口段埋深浅，顶板薄，稳定性差。由于地形不对称造成隧道结构两面荷载不对称，形成偏压。洞口段围岩等级为V级，层厚1.5m～14.4m。地基承载力基本允许值F=250kPa。考虑到隧道洞口地形、地质条件，洞口设置了削竹式洞门。隧道按新奥法施工，工字钢架与锚杆支护配合使用，设计为复合式衬砌，衬砌结构类型采用半圆拱形断面型式，衬砌和初期支护间设置由土工布、塑料防水板组成的防排水层。初期支护采用C25喷射混凝土，偏压Ⅴ类围岩设I18a工字钢钢架支撑。Ⅴ类围岩和偏压段采用φ10mm×6mm大管棚（以下简称管棚）和φ42mm×4mm超前导管（以下简称超前导管）辅助施工。

2 隧道出口穿越偏压、浅埋洞口段施工

2.1 边坡开挖

左 线 ZK12+384-ZK14+188段196m为V类围岩偏压、浅埋，该段地质主要为黄色的粘土，隧道是从出口段祁门端进口，为确保顺利进洞和施工安全，施工前首先施做洞顶截、排水沟等排水设施，洞口临时边仰坡采用锚杆挂网进行喷射防护。边仰坡开挖采用分层开挖，除管棚施工必要空间外，刷坡过程中尽量保留核心土体，开挖顺序由上到下逐步进行，边开挖边防护，不可一次性大挖大刷。隧道洞口施工应避免在雨季进行，合理安排工序。采用大管棚和超前导管作为辅助施工进洞，为保证边仰坡稳定和提高管棚的端承力，在ZK12+294～K12+296段施作护拱。

2.2 套拱工序

套拱施工顺序：施工准备→测量放样→套拱基础浇筑→套拱浇筑→搭设工作平台→钻孔、清孔、验孔→报监理验收→安装管棚→注浆→封孔。

2.3 套拱施工

应在外轮廓线以外在洞口衬砌位置进行操作，促使明洞衬砌保持一定厚度并且套拱结构与岩体表面保持紧密连接。套拱由80cm厚C25混凝土模筑而成，内部埋设4榀I20a工字钢及Φ133导向管，孔口与工字钢架采用双面焊接，焊缝长度不小于15cm。工字钢环向间距50cm，纵向用 Φ22钢筋连接环距100cm。套拱施工过程中应考虑沉降对整体施工造成的影响，并且需要预留12cm预计沉降量，防止套拱沉降造成衬砌厚度不足问题。工字钢安装好后利用方木、钢管，木模板等安装套拱模板。模板应安装平顺，支撑牢固，模板接缝严密，避免浇筑混凝土时发生漏浆现象。模板安装后，需要通过质量检验工程师对相关部分进行检查，质量符合行业标准后，方可进行浇筑套拱作业。

2.4 支撑拱架

在ZK12+294～K12+296段放置支承拱架（护拱内轮廓为明洞衬砌外轮廓），拱架型号为I20a，工字钢规格为50cm，共计5榀，支承拱架间用φ22mm钢拉杆与工字钢构成纵向整体。沿拱架外轮廓环向每40cm，纵向焊接长2.2m，定位管采用φ152mm×4.5mm钢管，同时，进行立护拱衬砌施工，使用C25型号的混凝土对拱架和内外膜进行浇筑。

2.5 管棚施工

将钢花管安插至钻孔中，并且沿隧道开挖外轮廓排成钢管棚被称为管棚施工，此时，管内注浆与拱架结构将构成预支护体系，以此达到对围岩结构的加固，预防松软性质的围岩出现下沉和坍塌，保证管棚施工的安全性与稳定性。

①单洞管棚施工中使用的材料和工艺技术：φ108mm×6mm 无缝钢管，规格为6m，技术人员需要沿拱顶150。环向布设接头，并且采用厚壁管进行丝扣加固，确保接头位置与管道断面错开。施工过程中，需要保证环向间距为40cm，管材共计52根，孔径16mm，间距为20cm，布设四排，呈梅花型布置。

②钻孔及管棚安装使用XV-100型钻机，直径为φ132mm 钻头，外插角1。～3。，高压风清孔。检查孔深和外插角等成孔质量，合格后钻机送管入孔。

③注浆参数：管棚压注水泥浆，水灰比为0.5，使用江苏产UBJ-3型压浆泵，初压 0.5MPa～1.0MPa，终压2.0MPa。

④超前导管施工

超前导管参数：采用φ42mm×4mm无缝钢管管长4m，沿拱顶90。环向布设，间距40cm，共43根。开挖施工中两排导管纵向搭接长度不小于1m。导管壁钻制散浆孔，孔径8mm，孔距10 cm，布设四排，呈梅花型布置。

⑤钻孔与安装：采用凿岩机钻孔，钻头直径45mm，外插角8。，高压风清孔，凿岩机送管入孔。

⑥注浆参数：超前导管压注水泥水玻璃双液浆，水泥水玻璃体积比C：S=1：0.5，水泥浆水灰比W:C=1:1，水玻璃浓度为 35Be'，注浆初压为 0.2MPa～0.5MPa，终压为 1.5MPa～2.0MPa，磷酸氢二钠作为缓凝剂。

3 台阶法开挖

3.1 开挖基础

依据汪家山隧道施工图纸，隧道左线进、出口均为Ⅴ级围岩，采用预留核心土法进行开挖。三台阶开挖法是将隧道分成上、中、下三个断面进行开挖。汪家山隧道浅埋段Ⅴ级围岩监控量测数据显示下沉量很小时，可采用三台阶法开挖。施工时上台阶应预留核心土，其意义在于，当掌子面发生滑塌时，其停止滑塌的条件就是掌子面形成坡面，所以，预留核心土有助于尽快稳定滑塌。

采用分部正台阶开挖，弧导领先1m，采用挖掘机开挖，人工风镐凿除软弱围岩，上台阶初期支护，每掘进1m，初喷4cm混凝土，然后布设长3.5mφ25中空锚杆，锚杆间距0.8m×0.8m，梅花型布置，再用φ8盘圆沿初喷面绑扎金属网（网孔20cm×20cm），要求金属网和锚杆焊接牢固，然后每0.5m架立I18b工字钢1榀，左右拱脚处沿拱架外侧打入3根长3.5mφ42mm钢管作为锁脚管(一方面减少拱脚收敛，另一方面承受部分上部围岩荷载，减小拱脚处土压力，减小拱脚下沉)，最后复喷C25混凝土至设计厚（洞口偏压、浅埋段支护参数）。

3.2 初期支护

左右侧交替开挖边墙马口，当开挖至基础设计标高时，及时施作初期支护(同上导坑)，工字钢用连接钢板和高强螺栓连接。有所不同的是，在浅埋侧用系统导管代替系统锚杆，系统导管压浆参数不同，压注双液浆用来固结浅埋侧围岩，以抵抗深埋侧土压力造成的洞身偏移。

工字钢架支撑，网喷混凝土初期支护，分部开挖见下图。

3.3 换填处理

支撑支护开挖

仰拱开挖到设计标高时进行承载力的检测为 253 kPa、258 kPa、264 kPa、212 kPa、203 kPa、233 kPa，有 3 点不合格，上报业主、设计单位、监理，共同现场勘查，由设计单位处理，进行换填处理，复 测 275 kPa、284 kPa、276 kPa、288 kPa、279 kPa、292 kPa 结果合格，清除松土、整平压实，进行下道工序施工，仰拱的初支、边墙支护，浇筑仰拱混凝土及填充。

3.4 二次衬砌施工

二次衬砌紧跟初期支护，需要进行排水管的施工与设计，并且利用土工布和防水板进行防水施工，采取整体式衬砌台车的方案推进，当相关参数测量完毕，需要进行头板封装，利用泵机输送混凝土，完成二次衬砌施工。

3.5 偏压加固

所示在浅埋侧用系统导管代替系统锚杆，通过压注双液浆来固结浅埋侧土体。再采用变断面衬砌浅埋侧加厚，以抵抗深埋侧土压力。

3.6 监控量测

监控量测是新奥法设计施工的核心内容之一，通过对监测数据的分析，及时发现施工中存在的问题，制定相应措施，指导施工，保证施工顺利进行。

3.6.1 量测项目及测点布置

量测项目主要包括围岩支护和地表状况、洞内和外拱顶下沉或收敛状况。

在浅埋偏压段需要每间隔10 m设置测量断面，在拱顶位置设计沉降观测点。而水平收敛观测点需要设计在拱线上侧的1.5 m处，地表断面处共计7个观测点，每个观测点间距保持在2.0 m。

3.6.2 量测数据整理及分析

在K12+330、K12+270设置两组观测点，马口开挖前后两个月内收敛、沉降观测数据表明围岩已趋于稳定，收敛累计最大值为72mm，拱顶下沉累计最大值为86mm。趋于稳定时及时地施作二次衬砌，衬砌以后也要对该段地表沉降进行观测。

4 结语

①浅埋软弱围岩段围岩自承能力差，早期应力释放快，变形大，采用刚度大，早期强度高的大管棚辅助施工初期支护，以及及时施作仰拱，使衬砌形成闭合结构，增加支护结构的整体稳定，有效地减小了围岩变形，提高了围岩的稳定性。

②破碎围岩偏压浅埋段，加强初期支护和施作仰拱后，围岩结构处于不稳定状态，需要进行二次衬砌施工，实现初期支护和二次衬砌部分共同承担围岩结构压力。

③偏压段在初期支护中浅埋侧采用系统导管压注双液浆固结围岩代替系统锚杆和在二次衬砌中浅埋侧加厚衬砌是行之有效的措施。进行隧道加固是保证隧道施工安全的重要环节，是山区隧道段浅埋段、偏压处理的有效措施。