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湖南省公路设计有限公司贵州分公司 贵阳市 550081
摘要：本文介绍了威鲁公路一标段阿依隧道洞口段施工过程中出现的各种病害，并分析其成因，介绍了病害处理的具体工程措施和施工方法，总结了浅埋、偏压、软弱围岩地质段隧道进洞方案和综合治理措施，有效保证了隧道施工顺利进洞。
关键词：隧道；洞口；开裂；变形；治理；措施
一、概述
阿依隧道为兴义市威舍至鲁屯一级煤炭专用公路第1合同段的重要工程，为单向2车道的一级公路隧道，隧道左幅长445m，隧道右幅长629m，隧道最大埋深94.9m。隧道区上覆第四系残坡积层（Q4el+dl），下伏下三叠统飞仙关组（T1f）泥岩、泥质粉砂岩及中三叠统关岭组（T2g2）灰岩、泥灰岩，第四系残坡积层在隧道进出口、洞身沟谷及缓坡地带有分布，厚薄不均，在沟谷中稍厚，多数陡坎斜坡段基岩裸露。泥岩、泥质粉砂岩强风化较厚，岩体节理裂隙极发育，岩体极破碎，灰岩强风化较薄；中风化泥岩、泥质粉砂岩节理裂隙较发育，岩体较破碎至较完整，多数为Ⅳ～Ⅴ级围岩。地下水以孔隙水、裂隙水为主，主要由大气降水补给。地表渗水严重，属浅埋软岩隧道，且有明显偏压。
隧道出口采用上半断面开挖进洞，开挖后即架设钢拱架和进行钢筋网喷射混凝土支护，进尺达10m后，因边坡、仰坡、以及地表大面积开裂，且有滑塌倾向，初支拱顶发生不正常下沉，一天的下沉量达到2cm，拱顶最大沉降量达20cm，部分开裂，已侵入二衬空间。拱顶发生小坍方，掘进困难，造成进洞受挫。
二、病害原因分析
经现场实地考察后，对原有的勘察、设计文件进行了复查和原因分析。
1.从设计资料方面分析
（1）设计资料不准。鉴于目前勘察设计手段的局限性，设计对工程地质、水文地质资料提供不准，为此设计采用的支护参数和衬砌类型不符合隧道开挖后实际的围岩情况。
（2）隧道进出口段为浅埋隧道，对相同围岩级别显然浅埋隧道要比非浅埋隧道围岩压力要大；隧道出口端仰坡岩土体为一陡坡，隧道轴线与坡面斜交进入，坡面与洞门非对称，属坡面斜交型，存在一定程度的偏压。
2.从施工方面分析
（1）施工方法不当。施工方法针对围岩情况的变化缺乏灵活应变性，各工序间距安排欠妥当，一次开挖量过大，支护不及时或支护强度不够等而引起围岩的坍塌；施工单位放大炮开挖，对于软质岩应遵循“强支护、短进尺，弱爆破”原则，对于浅埋软质岩隧道更应禁止爆破。
（2）边、仰坡开挖后暴露时间过长，未采取措施对仰坡进行处理，是导致失稳的原因之一。排水沟、截水沟未按设计图的要求施工，距离隧道洞口太近，且施工质量太差，起不到隔水、截水作用。仰坡开挖后未及时打设锚杆和喷射混凝土进行封闭加固，洞口未做加固就开挖进洞，从而造成坍塌。
（3）开挖时未进行地质和支护的观察量测工作。对围岩节理裂隙发育性状了解不足，施工方法和手段缺乏针对性。对已施工的钢拱网喷支护，缺乏观测数据，不能在失稳前先行察觉并采取相应措施。
3.其它方面原因分析
（1）进口段从开挖的掌子面看到，在拱脚以上为厚层强风化泥岩，节理裂隙发育，厚层泥岩被切割成块状，岩层倾向线路右侧（向山里），进洞施工的过程中，破碎岩层受扰动，加之地下水的影响及对边坡约束措施不足等，导致了隧道边坡坍方；开挖后应力释放，发生较大膨胀压力使坑道变形，围岩坍塌；因围岩压力过大，拱脚承载力不足，两侧土体被挤压内涌，并沿线路轴向推挤移动，引发过大变形而侵入限界，并导致大范围牵连性坍塌和地表下陷。
（2）隧道衬砌：从现场调查和地质钻孔勘探取样分析来看，隧道病害段并不存在影响隧道安全的深层滑坡，衬砌开裂的主要原因是：因隧道洞身处于软基之上，岩层为泥岩，作为V级围岩的泥岩属软质岩类，遇水极易软化，强度低，在地下水的作用下，其本身就具有流滑性，且受扰动后，自稳能力差使围岩压力增大，施工中围岩长时间产生缓慢的塑性变形，向洞内挤压，破坏支护和衬砌。
（3）地面裂缝：隧道出口较大范围内潜伏着较深上层滞水，由于浸泡变形，使土的强度降低，造成斜坡失稳；同时因隧道开挖后围岩应力调整的影响，上覆土体自下而上产生松弛，并牵动上部曾遭受浅滑层扰动的土体，导致了地面裂缝的产生。因初期支护不力、不及时，衬砌未紧跟，由于隧道施工爆破的震动，使挤压破碎带的松散岩体的缝隙和空隙不断震动挤密，引起体积的调整，形成差异变形，地表出现裂缝，雨水补给渗入和地下水从隧道中的渗出，加剧了此种变形。
三、主要治理措施
1.洞口段的处理
（1）地表沉陷和裂缝用不透水土夯填密实，并重新施工截水沟，防止地表水渗入洞身段。地表采用地面灌浆锚杆，锚杆采用3根φ25的焊接钢筋束，纵、横间距1.5m×1.5m梅花形布置，锚杆尾部用φ25钢筋焊接，并用砂浆保护，隧道右侧山体方向布置5排。
（2）平衡压重止偏
隧道出口冲沟较深，隧道位于半坡上，右覆盖层薄，偏压明显。为防止隧道结构的剪切破坏，采取了填土压重的防偏措施。填土厚距拱顶2.1m，填土范围为距隧道中线28m以内，下侧设墙收缩坡角，回填材料为隧道弃渣。洞身衬砌为混凝土复合衬砌，二衬不等厚布置，左侧边墙厚80cm，右侧边墙厚60cm。
（3）洞口段施作臨时仰拱，临时仰拱由I18工字钢和30cm厚C20混凝土组成，I18工字钢与初期支护钢拱架逐一对应，并加钢板楔紧焊接。临时仰拱基础应做处理（如清除表层泥土，进行碎石换填），确保在稳定地基上。临时仰拱施工时应边施作边拆除竖直支撑。对初期支护扭曲变形、表面存在裂缝的部分应同时在初期支护表面增设环向临时支撑（纵向间距70cm），与初期支护钢拱架间隔设置，并设置纵向连接筋。环向临时支撑拱脚处用纵向支撑与临时仰拱焊接起来。
（4）初期支护外背拱：背拱采用I18钢拱架，钢拱架纵向间距为50cm，纵向加设连接筋，确保钢拱架纵向稳定。每片工字钢接头处必须栓接后焊接牢靠并增加锁脚导管，钢拱架与初期支护之间如有空隙用楔块楔紧。对已开挖段落，采用长4.5mφ50的注浆钢花管进行洞内环向注浆加固，间距100cm×100cm。环向注浆钢花管在拱脚处向下斜打。落底时，侧墙处亦进行环向注浆。环向注浆顺序，按先拱脚，后拱顶，由下而上对称进行。
（5）注浆完成后待收敛稳定以后，进行下导坑开挖（每循环以5m为宜），并用工字钢将仰拱初期支护封闭成环（与初支钢拱对应，换拱段在变形拱圈钢拱位置，仰拱预埋双拼钢拱，与换拱拱圈的新架双拼钢拱对应），浇筑仰拱进行仰拱充填，拆除临时仰拱，按该步骤直至仰拱施作完毕。未施做临时仰拱段下半断面落底时，采取拉中槽跳马口的施工方法，每次最大错开3m左右，杜绝单侧落底。下半断面落底、仰拱封闭成环后，应根据监控量测结果及时浇筑暗洞二次衬砌。
2.进洞方案
（1）坡面锚喷加固。按照设计的边坡，仰坡及洞口位置刷洞门至上台
摘要：本文介绍了威鲁公路一标段阿依隧道洞口段施工过程中出现的各种病害，并分析其成因，介绍了病害处理的具体工程措施和施工方法，总结了浅埋、偏压、软弱围岩地质段隧道进洞方案和综合治理措施，有效保证了隧道施工顺利进洞。
关键词：隧道；洞口；开裂；变形；治理；措施
一、概述
阿依隧道为兴义市威舍至鲁屯一级煤炭专用公路第1合同段的重要工程，为单向2车道的一级公路隧道，隧道左幅长445m，隧道右幅长629m，隧道最大埋深94.9m。隧道区上覆第四系残坡积层（Q4el+dl），下伏下三叠统飞仙关组（T1f）泥岩、泥质粉砂岩及中三叠统关岭组（T2g2）灰岩、泥灰岩，第四系残坡积层在隧道进出口、洞身沟谷及缓坡地带有分布，厚薄不均，在沟谷中稍厚，多数陡坎斜坡段基岩裸露。泥岩、泥质粉砂岩强风化较厚，岩体节理裂隙极发育，岩体极破碎，灰岩强风化较薄；中风化泥岩、泥质粉砂岩节理裂隙较发育，岩体较破碎至较完整，多数为Ⅳ～Ⅴ级围岩。地下水以孔隙水、裂隙水为主，主要由大气降水补给。地表渗水严重，属浅埋软岩隧道，且有明显偏压。
隧道出口采用上半断面开挖进洞，开挖后即架设钢拱架和进行钢筋网喷射混凝土支护，进尺达10m后，因边坡、仰坡、以及地表大面积开裂，且有滑塌倾向，初支拱顶发生不正常下沉，一天的下沉量达到2cm，拱顶最大沉降量达20cm，部分开裂，已侵入二衬空间。拱顶发生小坍方，掘进困难，造成进洞受挫。
二、病害原因分析
经现场实地考察后，对原有的勘察、设计文件进行了复查和原因分析。
1.从设计资料方面分析
（1）设计资料不准。鉴于目前勘察设计手段的局限性，设计对工程地质、水文地质资料提供不准，为此设计采用的支护参数和衬砌类型不符合隧道开挖后实际的围岩情况。
（2）隧道进出口段为浅埋隧道，对相同围岩级别显然浅埋隧道要比非浅埋隧道围岩压力要大；隧道出口端仰坡岩土体为一陡坡，隧道轴线与坡面斜交进入，坡面与洞门非对称，属坡面斜交型，存在一定程度的偏压。
2.从施工方面分析
（1）施工方法不当。施工方法针对围岩情况的变化缺乏灵活应变性，各工序间距安排欠妥当，一次开挖量过大，支护不及时或支护强度不够等而引起围岩的坍塌；施工单位放大炮开挖，对于软质岩应遵循“强支护、短进尺，弱爆破”原则，对于浅埋软质岩隧道更应禁止爆破。
（2）边、仰坡开挖后暴露时间过长，未采取措施对仰坡进行处理，是导致失稳的原因之一。排水沟、截水沟未按设计图的要求施工，距离隧道洞口太近，且施工质量太差，起不到隔水、截水作用。仰坡开挖后未及时打设锚杆和喷射混凝土进行封闭加固，洞口未做加固就开挖进洞，从而造成坍塌。
（3）开挖时未进行地质和支护的观察量测工作。对围岩节理裂隙发育性状了解不足，施工方法和手段缺乏针对性。对已施工的钢拱网喷支护，缺乏观测数据，不能在失稳前先行察觉并采取相应措施。
3.其它方面原因分析
（1）进口段从开挖的掌子面看到，在拱脚以上为厚层强风化泥岩，节理裂隙发育，厚层泥岩被切割成块状，岩层倾向线路右侧（向山里），进洞施工的过程中，破碎岩层受扰动，加之地下水的影响及对边坡约束措施不足等，导致了隧道边坡坍方；开挖后应力释放，发生较大膨胀压力使坑道变形，围岩坍塌；因围岩压力过大，拱脚承载力不足，两侧土体被挤压内涌，并沿线路轴向推挤移动，引发过大变形而侵入限界，并导致大范围牵连性坍塌和地表下陷。
（2）隧道衬砌：从现场调查和地质钻孔勘探取样分析来看，隧道病害段并不存在影响隧道安全的深层滑坡，衬砌开裂的主要原因是：因隧道洞身处于软基之上，岩层为泥岩，作为V级围岩的泥岩属软质岩类，遇水极易软化，强度低，在地下水的作用下，其本身就具有流滑性，且受扰动后，自稳能力差使围岩压力增大，施工中围岩长时间产生缓慢的塑性变形，向洞内挤压，破坏支护和衬砌。
（3）地面裂缝：隧道出口较大范围内潜伏着较深上层滞水，由于浸泡变形，使土的强度降低，造成斜坡失稳；同时因隧道开挖后围岩应力调整的影响，上覆土体自下而上产生松弛，并牵动上部曾遭受浅滑层扰动的土体，导致了地面裂缝的产生。因初期支护不力、不及时，衬砌未紧跟，由于隧道施工爆破的震动，使挤压破碎带的松散岩体的缝隙和空隙不断震动挤密，引起体积的调整，形成差异变形，地表出现裂缝，雨水补给渗入和地下水从隧道中的渗出，加剧了此种变形。
三、主要治理措施
1.洞口段的处理
（1）地表沉陷和裂缝用不透水土夯填密实，并重新施工截水沟，防止地表水渗入洞身段。地表采用地面灌浆锚杆，锚杆采用3根φ25的焊接钢筋束，纵、横间距1.5m×1.5m梅花形布置，锚杆尾部用φ25钢筋焊接，并用砂浆保护，隧道右侧山体方向布置5排。
（2）平衡压重止偏
隧道出口冲沟较深，隧道位于半坡上，右覆盖层薄，偏压明显。为防止隧道结构的剪切破坏，采取了填土压重的防偏措施。填土厚距拱顶2.1m，填土范围为距隧道中线28m以内，下侧设墙收缩坡角，回填材料为隧道弃渣。洞身衬砌为混凝土复合衬砌，二衬不等厚布置，左侧边墙厚80cm，右侧边墙厚60cm。
（3）洞口段施作臨时仰拱，临时仰拱由I18工字钢和30cm厚C20混凝土组成，I18工字钢与初期支护钢拱架逐一对应，并加钢板楔紧焊接。临时仰拱基础应做处理（如清除表层泥土，进行碎石换填），确保在稳定地基上。临时仰拱施工时应边施作边拆除竖直支撑。对初期支护扭曲变形、表面存在裂缝的部分应同时在初期支护表面增设环向临时支撑（纵向间距70cm），与初期支护钢拱架间隔设置，并设置纵向连接筋。环向临时支撑拱脚处用纵向支撑与临时仰拱焊接起来。
（4）初期支护外背拱：背拱采用I18钢拱架，钢拱架纵向间距为50cm，纵向加设连接筋，确保钢拱架纵向稳定。每片工字钢接头处必须栓接后焊接牢靠并增加锁脚导管，钢拱架与初期支护之间如有空隙用楔块楔紧。对已开挖段落，采用长4.5mφ50的注浆钢花管进行洞内环向注浆加固，间距100cm×100cm。环向注浆钢花管在拱脚处向下斜打。落底时，侧墙处亦进行环向注浆。环向注浆顺序，按先拱脚，后拱顶，由下而上对称进行。
（5）注浆完成后待收敛稳定以后，进行下导坑开挖（每循环以5m为宜），并用工字钢将仰拱初期支护封闭成环（与初支钢拱对应，换拱段在变形拱圈钢拱位置，仰拱预埋双拼钢拱，与换拱拱圈的新架双拼钢拱对应），浇筑仰拱进行仰拱充填，拆除临时仰拱，按该步骤直至仰拱施作完毕。未施做临时仰拱段下半断面落底时，采取拉中槽跳马口的施工方法，每次最大错开3m左右，杜绝单侧落底。下半断面落底、仰拱封闭成环后，应根据监控量测结果及时浇筑暗洞二次衬砌。
2.进洞方案
（1）坡面锚喷加固。按照设计的边坡，仰坡及洞口位置刷洞门至上台