２０１０年第１３期 。公路与管理。 科技信息 浅析古滑坡浅埋段隧道施工 张成都 （甘肃路桥建设集团有限公司 甘肃兰州 ７３００３０） 【摘要】通过康临高速公路南阳山隧道在穿越古滑坡浅埋段施工方法选择的工程实践，介绍了该施工方法的技术特点、工艺原理等，对类 似隧道施工提供一定参考。 【关键词】古滑坡；浅埋段；隧道施工 Ｏ前言 １．２结构设计 在古滑坡和软基浅埋条件下进行隧道施工，需解决的难题众多， 目前公路隧道施工中有较多成功实例，但在两者同时具备条件下却较 少，故对古滑坡及软基浅埋隧道施工技术进行全方面分析和探讨显得 重要，为类似隧道施工提供借鉴和参考。 １ 工程概况 隧道出口浅埋段采用管橱和小导管两种超前支护，管棚为 ８９ Ｘ６ｍｍ热轧无缝钢管，长６５ｍ，环向间距为４０ｃｍ，小导管为 ４２ Ｘ ４ｍｍ热轧无缝钢管，长３．５ｍ，环向间距４０ｃｍ，通过管棚、小导管 注浆提高围岩自身承载能力，提高围岩承托能力，改善结构受力条件。 模筑初期支护厚５０ｅｍ，其内全环设置１２０ａ钢拱架，纵向间距５０ｃｍ，环 向采用间距为１．０ｍ的中２２钢筋连接，二次衬砌及仰拱为模筑钢筋混 凝土， １８钢筋设置为双层，纵向间距２０ｅｍ，二次衬砌厚度３５ｅｍ。 南阳山隧道是西部大通道康家崖至临夏高速公路中一座特长隧 道，隧址位于临夏和政县的南阳山，隧道设计为两座分离式隧道， ２隧道初期开挖 两座隧道的轴线间距为４０ｍ，其中隧道上行线全长３２９ｏｍ（ 此段围岩施工具有埋深浅、围岩软弱、基础为软弱土层及地处古 ｓＫ４８＋９７０一ＳＫ５２＋２６０），下行线全长３３２８ｍ Ｋ４８＋９６２～ＸＫ５２＋２９０）。 滑坡段的特点，在南阳山隧道浅埋段最初施工中，采取超前大管棚注 隧道上行出口和下行线进口的临夏岸位于古滑坡堆积体的软土中，浅 浆和超前小导管注浆支护加固地层后，按上下台阶法施工，该方案起 埋段洞身上方￥３０９二级公路通过，该段隧道埋深为４—２１ｍ不等，正 到了稳定掌子面，加固拱部地层的作用，但因隧道位于古滑坡堆积体 常段隧道建筑内轮廓拱部为单心半圆，半径为Ｒ＝５．４３ｍ，侧墙为大半径 中，且土层松软、松散、含水量高，地基承载力低，不能形成有效地基梁 圆弧，仰拱与侧墙间采用小半径圆弧连接，隧道一次和二次衬砌均采 承载结构，出现隧道拱顶下沉，围岩收敛量超出设计预留量，拱脚局部 用模筑混凝土法施工，洞口浅埋段在超前管棚预支护条件下组织隧道 有开裂的现象，且地表出现不同程度的下沉及开裂，造成古滑坡复活。 开挖。 １．１工程地质条件 ３隧道开挖方法 隧道出口端（ＳＫ５２＋１４５～ＳＫ５２＋３０６、ＸＫ５２＋１５５一ＸＫ５２＋３４４）地处 隧道常用的施工方法基本上可以分为全断面法、台阶法、环形开 冲沟古滑坡堆积体地段，围岩级别为Ⅵ围岩，上部覆盖厚约４～２１ｍ 挖留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法（ＣＤ法）、交叉中隔壁法（ＣＲＤ 的坡积亚粘土及亚砂土层，结构构造全部被破坏，含水量较大，无自稳 法），其中分部开挖方法之间可相互演变和转换，浅埋软土隧道施工 和承载能力，成洞性差，下伏上第三系临夏组泥岩，坡面植被发育，自 中，一般采用分部开挖法进行施工。 然边坡２５。左右，雨季上部亚粘土容易达到饱和，在泥岩与堆积土体 ３．１环形开挖日核心土法：适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地 之间形成滑动面，顺坡面向沟内下滑，影响隧道进、出口安全，近年隧 段。上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施作拱部初期支护，增强 道浅埋段连同Ｓ３０９二级公路曾出现溜滑现象，滑坡后造成地表垂直 开挖面的稳定，核心土及下部开挖在初期支护保护下进行，施工安全 错距Ｏ．５—１．０ｍ，水平错距０．３ ０．５ｍ。 性好，主要优点是与微台阶法相比，台阶可以加长，与侧壁导坑相比， 施工速度快。 ３．２ 单侧壁导坑法：适用于围岩较差，开挖断面为较大跨度，地表沉 陷难于控制地段。此法单侧壁导坑超前，中部和另一侧的断面采用正 台阶法施工，兼有正台阶法和双侧壁导坑法的优点。 ３－３双侧壁导坑法：此法双侧壁导坑超前，中部断面采用正台阶法施 工，适用于浅埋特大跨度、地表下沉量要求严格、围岩条件极差的隧 道开挖。 ３．４ ＣＤ法或ＣＲＤ法：ＣＤ法和ＣＲＤ法又称中隔墙法，适用于大跨度 或特大跨度隧道、地下洞室或城市地下通道，兼备台阶法和侧壁导坑 法的优点，与侧壁导坑法相比，施工速度快。本法通过中隔墙的减跨， 临时仰拱及时封闭成环，形成有利的支护体系，能非常有效地控制下 沉及收敛。 ４隧道开挖方法的分析与选择 圈１ 古滑坡平面位置示意图 图２古滑坡区域剖面示意圈 通过台阶法开挖出现众多问题，根据台阶法开挖变形的受力机理 及台阶法开挖后的监控量测结果，分析如下： ４．１从形成机理上，围岩在开挖后，随着开挖空间的形成，伴随应力 集中和应力重新分布，特别是下半部及仰拱基础没有进行预注浆加 固，围岩很快发生松驰、产生塑性变形，形成地压变大，松驰产生的裂 隙随时间的增长向围岩深处扩展，发生松散物流出，上部、背部出现空 洞。并因基础沉陷，加剧破坏发展，造成地表下沉和坍陷，下行线在前 期开挖过程中，沿隧道纵向形成凹槽，山体向冲沟方向滑移，横向最终 扩散范围为土的剪切破坏，横向断裂。软弱围岩的自稳支护能力减弱， 甚至没有自承能力，在软弱围岩施工中最重要是提高围岩的自承能 力，保证开挖及后续作业的进行。提高围岩自承能力的基本方法是控 科技信息 ０公路与管理ｏ ２０１０年第ｌ３期 制围岩的松驰、坍塌，采用封闭掌子面、加固地层、及时闭合隧道仰拱， 施工时先进行隧道墙部双下侧小导坑开挖’，Ｊ、导坑采用全断面法 这也是开挖方案选择的出发点和依据，同时对地层表面土体进行卸载 开挖，隧道主体侧设Ｉ２０ａ工字钢 三 三 减压，产生的滑坡面打人锚杆，抑制和减缓滑坡体的进一步滑移。 模筑混凝土支护，临时侧采用钢 ５ ４．２由于隧道埋深浅，且位于古滑坡堆积体处，土体松软，上半断面拱 格栅、挂网喷射混凝土支护。双 架承受较大垂直压力和侧压力，从监控量测结果看，拱架下沉值最大， 侧壁导坑施工完成，进行正洞上 ６ ’ ’。。Ｊ‘ 。。。。。。‘ ‘一 』＿ 水平收敛值次之，拱架的下沉也是诱发侧压力的主要原因，从成型的 半断面开挖，上半断面与下半断 支护结构看，拱脚处混凝土开裂、脱落、拱脚钢架扭曲，拱顶支护未见 面间距不大于１５ｍ。隧道周边围 ｜ｊ １ 较大异常，这说明拱顶的垂直压力通过拱架整体下沉进行释放，拱脚 岩按设计进行超前预加固后分步 部位属于开口结构（未封闭成环），同时土体松软无法提供足够水平磨 平行开挖，开挖遵循“短进尺、强 擦力，导致拱脚向内侧变形，最终导致初期支护结构的混凝土开裂，钢 支护、早成环、勤量测”的施工原 图４开挖顺序示意图 架扭曲，按力学弹性地基梁理论，基础软弱是出现问题的主要因素。 则，施工顺序见图４。上半断面环 ４．３按照长管棚超前支护，台阶法施工从理论和实践都存在不足之 形部分采用人工风镐开挖，其余各部采用机械开挖、装渣 循环进尺控 处，只要地表出现裂缝，就会影响隧道浅埋段顶部的￥３０９二级公路安 制在０．Ｓｉｎ。 全通行，从产生问题的基本原因人手，采用双侧导坑先墙后拱法施工 ６经验与成效 方案，导坑超前施工先行，可以超前探明地质情况，提前处理基础，为 隧道支护提供可靠支护参数，从而为安全施工创造条件。下导坑断面 ６．１通过精心组织，合理安排施工程序，将开挖、支护、衬砌等施工工 小，易于操作和控制变形，采用全断面封闭支护，能紧跟开挖的同时， 序平行作业，在浅埋、软弱围岩及古滑坡环境条件下，井然有序快速施 大大改善导坑的受力状况。上半断面采用环形开挖，隧道垂直压力是 工，使隧道初期支护及时封闭成环，有利于抑制沉降和收敛变形，确保 通过拱架传至整体的条形基础，从而大大减少拱架及地表下沉的可能 洞口段施工质量与安全。 性，隧道的侧压力通过条形基础底部传至下部原状土再传至另一侧的 ６－２隧道受力最大点主要集中在中心线的拱顶处，钢拱架及格栅钢 条形基础，形成了一个封闭的结构，侧位变形也因此大大改善。下部中 架衔接接头不应放于拱顶处；严格控制爆破各项参数，控制隧道的超 心土开挖时因设计有底部仰拱所以结构仍是封闭成环的，根据对各种 欠挖，最大限度减少爆破震动对浅埋段围岩的影响；往重锁脚导管的 方案的综合分析，为确保隧道浅埋段￥３０９二级公路安全通行，确定采 长度、角度，保证锁脚导管质量，减少隧道施工工序引起的沉降和收敛 用双侧导坑先墙后拱法施工方案。 变形；控制仰拱开挖长度，浇筑仰拱混凝土时，必须将虚渣和积水清理 干净，防止隧道整体沉降。 ６－３每次量测后应及时进行数据整理和数据分析，并绘制量测数据 时态曲线和距开挖面关系图，地表下沉值应绘制沿隧道纵向和横向变 化量和变化速率曲线，根据量测数据处理结果，及时对施工方案进行 调整和优化，合理调整预留沉降量，围岩变形和速率较大时，应及时采 取安全措施或建议变更设计。ｌ 【参考文献】 图３上部拱架受力分析示意图 ［１］公路隧道设计规范ＪＴＧ Ｄ７０—２００４． ［２］公路隧道施工技术规范，ＪＴＧ Ｆ（￣）－２００９． ［３］公路隧道施工技术细则，ｒｒＧ厂ｒＦ６０－２００９． ５双侧导坑先墙后拱法施工 【责任编辑：曹明明】 （上接第２９０页）贮存、拌和、使用、养护过程中，其环境及构件温度、湿 胶，拓展粘钢加固技术的使用空问。 度等应符合产品的规定；粘贴应保证饱满、密实，胶层厚度不宜过厚或 过薄：加压及固化。 【参考文献】 ［１］侯发亮．建筑结构粘结加固的理论与实践．武汉：武汉大学出版社，２００３． ［２］唐业清，万墨林．建筑物改造与病害处理．北京：中国建筑工业出版社，２００３． ［３］中华人民共和国国家标准：水利水电工程结构可靠度设计统一标准，北京：中 ５结语 粘钢加固技术目前只能在温度不超过６Ｏ℃环境中使用，环境温度 国计划出版社，２００３． 超过６ｏ℃，结构胶的粘结强度急速下降，不再能正常工作。今后应加快 处于特殊环境（高温、放射、腐蚀等）下的钢结构粘钢加固技术的应用和 特殊建筑结构胶种的研究．研制耐高温、耐辐射、耐腐蚀的建筑结构 ［责任编辑：翟成梁］ ｛上接第３３８页）３．２．４铺筑试验路段。 ３．２．５加强施工过程中的质量管理与检查。 ３－３加强养护，保证路面的使用功能。 预防沥青路面早期出现病害，工程竣工后加强养护、提高养护质 量能有效地的防止病害的发生和继续扩散。应随时掌握路面的使用状 况，加强日常维修保养，及时修补各种损坏，保持路面清洁完好、无杂 物、无堆积物，疏通排水设施，避免积水渗入路基、路面，影响路面的强 度和稳定性。 ３．３．１纵横向的施工缝是路面的薄弱环节，应加强初期养护，随时用 ３ｍ直尺量测平整度，铲高补低，经拉毛后，用混合料调平、压实。开放 交通初期，应控制车速不超过２０Ｋｍ／ｈ，不得制动和掉头，如有损坏，要 及时处理。 ３．３．２沥青路面日常养护要保持路面平整、横坡适度、线性顺直、路容 整洁、排水良好。要加强路况巡查，掌握路面情况，随时排除损害路面 的各种因素，及时发现病害，研究分析病害产生的原因，并有针对性的 及时对病害进行维修处理，把病害消灭在萌芽状态，提高路面的工作 性能和使用寿命。 总之，沥青混凝土路面破坏的原因是多方面的，但只要我们做好 设计、严格控制施工质量、经常性的做好养护工作，就能够使沥青混凝 土路面的破坏降至最低，使其功用发挥到极致，就能使其在未来的公 路建设中继续发挥重要作用。ｌ 【责任编辑：曹明明】
