摘要:针对地质条件较为复杂的情况下隧道安全快速进洞问题，以山西长临高速公路松树坡隧道为例，因地制宜选择了简便实用的超前长管棚施工技术和地表锚杆支护技术。结果表明，采用的技术方案及相关参数取值合理，可有效保障洞口施工安全和进洞效率，对类似工程问题具有参考价值。
关键词:浅埋段;长管棚;超前小导管;地表锚杆
中图分类号:U455 文献标识码:B
在大面积的山岭重丘区修建公路，难免遇到跨越山岭的浅埋隧道甚至浅埋大跨、小净距、偏压和软弱围岩隧道等特殊工程。洞口如咽喉，隧道浅埋段和洞口加强段普遍存在工程地质条件差、稳定性和承载能力差、施工难度和风险大等问题。为保证洞口段施工安全和工程质量，需要在设计前期充分掌握现场地质、水文、设计要求及施工条件，最终确定合理的设计和施工方案。为此，国内的科研技术人员对其进行了较多研究，对工程实践起到了较好的指导作用。譬如，刘建中［1］针对隧道偏压问题分别采用重力式挡墙、边仰坡加固以及大管棚、超前小导管及套拱法处理。易雄川［2］以重庆地铁环线涂山车站为例，对施工通道洞口位于浅埋偏压杂填土地段且施工难度极大的施工技术进行了研究。梁奇［3］研究了大断面隧道浅埋段地表注浆工艺和加固机理及有效注浆半径。然而，关于黄土地区浅埋偏压隧道的研究不多，本文依托长临高速公路(山西长治至临汾)的松树坡隧道，对现场施工经验和相关技术成果加以介绍。
1工程概况
松树坡隧道为路线穿越安泽与古县之间的越岭隧道，右洞全长为431m，净空限界宽度、高宽分别为10．75m、5．0m，洞门为削竹式。进口段为强风化泥岩、局部为强风化砂岩，泥岩属极软岩～软岩，节理裂隙较发育，岩体较破碎，洞身及出口段为二叠系中统上石河子组强风化砂岩，顶板为第四系中更新统离石黄土，为粉质黏土，可塑～硬塑状态，呈松软结构。根据规范［4］，本隧道围岩主要质量指标Ｒc=3.5～7．3MPa，Jv=11条，Kv=0．53，BQ=233～244.4，围岩级别判定为Ⅵ级。围岩物理力学参数见表1。隧道洞口位于较厚层粘性土覆盖的基岩中缓坡上，洞口段围岩及洞口边坡由粉质黏土及砂岩共同组成，洞口处地表天然坡度为15°，坡向与岩层产状相同，二者组合关系对洞口边坡稳定性较为不利，开挖时极易发生层间脱落现象;同时土石分界面也与坡向相同，对边坡的稳定性较为不利，加之岩层间有渗水现象，自然坡面较为破碎，因此经综合分析，洞口边坡稳定性较差。
2浅埋偏压隧道洞口施工技术要求
(1)开挖方法结合松树坡隧道的现场条件，可优先考虑单侧壁导坑的施工方法、双侧壁导坑法或留核心土法;对于完整性较好的围岩，则可采用开挖多个台阶施工。需要注意的是，由于全断面公路隧道开挖对围岩的扰动很大，开挖过程中应避免造成隧道围岩松动病害甚至坍塌事故，及时施作支护结构，尽可能降低隧道工程造价。(2)超前支护方法视地质条件洞口段可选用超前长管棚，超前小道管注浆，洞口段地表可选用地表锚杆加固处理，洞身可采用超前锚杆等施工方法。
3隧道超前长管棚技术
3．1隧道超前长管棚施工技术
(1)管棚主要参数(2)管棚施工方法［1－6］首先，管棚放样应由测量工作队严格按照设计方案进行，隧道中心线和拱顶标高应在现场准确标出。接着，采用挖机开挖洞口，开挖进尺为2．5m。接下来，为套拱和管棚的施工提供操作平台，这个环节可利用预留的核心土通过人工两边对称开挖，本项目的管棚施工平台宽度和高度分别为1．5m、2.0m。开挖平台结束后，立即在明洞的外轮廓线以外开始施做套拱，材料为C25钢筋套拱混凝土，中间预埋Φ127导向管。图1所示为长管棚立面图。(3)管棚施工机械钻孔机械:配备XY—28—300电动钻机，钻进并顶进长管棚：注浆机械:BW—250/50型注浆泵2台。(4)注浆参数注浆采用水泥—水玻璃浆液，参数见表3。(5)质量控制措施注浆前先做预备试验，通过现场试验的实际情况来确定正式施工时的注浆参数。注浆结束后，应该对管内残留的浆液及时清理，并用M30水泥浆密实填充，提高管棚的整体性和承载力。注浆结束之后，有了长管棚的保护，便可根据设计方案有序展开洞身开挖施工。
3．2超前小导管技术
(1)施工方法超前小导管的材质为热扎无缝钢管，其外径42mm、壁厚3．5mm，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上Φ6加劲箍，在除导管末端1m长度范围之外的导管管壁四周钻8个压浆孔，导管搭接长度取1．0m。钢管环向间距为20～50cm，沿隧道纵轴向间距为2～3m。在打入拱顶围岩时应该呈10°～30°外插角关系，而且应与衬砌中心线平行。每打完一排钢管，应立即对开挖面进行封闭喷浆。然后再注浆，架设钢管架，接着打设下一排钢管。(2)注浆参数注浆参数同表3。必要时在孔口设置止浆塞。(3)质量控制每孔实际注浆量通常大于或等于理论注浆量。一般在注浆后4～8h可进行开挖施工。开挖施工过程中，应设置1．5～2．0m的止浆墙，从而有效解决孔口跑浆问题。
4地表锚杆技术
4．1施作地表锚杆
为减轻仰坡周围的覆土层荷载对边仰坡的推移，减少或避免因洞内在施工过程中可能引起不同程度的地表沉陷，使隧道在开挖施工中保存小变形和良好的整体稳定性，采用地表砂浆锚杆技术对该隧道洞口的洞口边仰坡和冲沟回填段地表进行了加固处理。地表砂浆锚杆施作范围为洞口仰坡向内20m或更大，最大宽度20m，间距100cm。
4．2地表砂浆锚杆施工方案
地表砂浆锚杆施作前，先将冲沟和洞口边仰坡回填并分层压实，接着用轻型钻机开始钻孔施工环节(钻孔直径10)，每钻一孔，用注浆泵注入1∶1．5水泥砂浆并立即把锚杆插入。需要注意的是，地表锚杆不得进入拱部衬砌外轮廓1m范围，不得干扰长管棚的正常施工。钢筋锚杆的材质为20MnSi，直径为22mm，一旦插入钻孔后，要避免晃动，以防失效，一般要待砂浆强度的70%以上后才能进行下一步洞身开挖。锚杆宜垂直地表设置，也可以顺应实际的地形及岩层层面设置为倾斜锚固;至于锚杆的具体长度，需要结合洞口上覆土的厚度和施工能力综合来定，并应根据锚杆规范相关控制要求来实施。图2所示为洞口边仰坡锚杆的施工图。
5结语
高速公路施工，隧道一般均为控制性重点工程，而洞口段施工在整座隧道中占据重要地位，能否在地质条件较为复杂的情况下安全、快速进洞，成为隧道施工的关键性问题，故选择简单操作的施工方案尤为重要。国内外大量工程实践证明，隧道围岩覆土薄，则天然条件下土拱效应难以充分发挥，地表容易产生沉陷现象，因此应采用适合浅埋段的施工方法。本文介绍了长临高速公路的松树坡隧道浅埋偏压洞口施工和支护技术，结果表明，本文提出的施工技术方案操作性强，方便施工，能够保证施工安全和施工效率，有效地避免了塌方或冒顶事故，可为类似工程提供参考。
参考文献
［1］刘建中．浅埋、偏压、软岩隧道进洞施工技术研究［J］．铁道标准设计，2015(6):126－130．
［2］易雄川．杂填土区浅埋偏压隧道进洞施工技术及质量控制措施［J］．重庆建筑，2015(7):41－44．
［3］梁奇．大断面隧道浅埋段地表注浆加固技术研究［J］．西部探矿工程，2015(7):172－174．
［4］中华人民共和国交通部．JTGD70－2004公路隧道设计规范［S］．北京:人民交通出版社，2004．
［5］姚亮．黄土浅埋隧道施工变形控制技术分析［J］．价值工程，2015(13):132－135．
［6］汪正榜．高速公路隧道洞口浅埋段施工技术探析［J］．交通建设与管理，2015(Z2):153－155．
作者：张晓刚 单位：山西路桥第二工程有限公司 山西路桥集团长临高速公路有限公司
