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【摘 要】隧道洞口段严重的浅埋偏压, 且存在一道冲沟横过隧道洞顶，通过分析并比较提出的两种处理方案, 提出采用地表注浆并上覆混凝土盖板施工方案。确保隧道顺利进洞。
【关键词】隧道；浅埋偏压；地表注浆
1.工程概况及地质条件
马鞍山隧道为连拱隧道，起讫里程K1733+135～K1733+505，长370m，隧道穿越一坡体，最大埋深约42m，进出口段均处于浅埋偏压段。隧道平面线形进口段位于R=1100m的圆曲线上，出口段位于直线段上；隧道纵坡坡度-2.75%。位处大方县六龙镇北面的郑家湾东面，机耕道可至隧址，交通条件一般。
地质：隧道区上覆第四系残坡积层粉质粘土层，黄褐色、橙黄色，含碎石及角砾5～20%，硬塑～可塑状，厚1～4m；下伏基岩为二叠系下茅口组灰白色中厚～厚层状灰岩，呈灰色，细晶结构，岩石节理较发育，岩体较破碎，取芯呈柱状、短柱状。根据声波测试及地震勘探结果，Vp=4200m/s。
场区位于黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区两路口背斜南东翼，地层单斜、缓倾，岩层产状75～85°∠18～28°，主要发育的两组节理裂隙，产状为195°∠80°和252°∠85°，节理裂隙发育密度一般5～20条/m3，局部可达30条/m3。
根据本隧道的特点、设计文件及现场施工条件，采取从出口端进洞，首先施工中导洞，其次再施工隧道右幅，最后再开挖隧道左幅。洞口段进洞均采用超前大管棚施工。在进洞段20m范围左幅洞顶地表存在一冲沟, 冲沟坡度约20°, 位于K1733+485处，冲沟内最小埋深仅50cm，见所附照片1所示。明暗交接位置左幅K1733+500断面隧道洞顶埋深约120cm, 右洞K1733+500断面隧道洞顶埋深约280cm。隧道穿越洞口浅埋偏压段，施工存在极大的坍方、冒顶等危险。且因为洞口明洞段爆破开挖，致使浅埋段地表开裂，土石分离。施工前须对该段进行预处理。
2.方案比较
施工完中导洞，再行开挖主洞，针对隧道洞口段处理偏压提出2种方案：
A 方案：对浅埋偏压段开挖路堑，施做偏压明洞。
B 方案：冲沟下缘设置挡墙进行地表回填，对浅埋偏压段地表钢管注浆加固，并上覆锚杆挂网喷混凝土盖板，隧道进洞施工按正常设计进行。
A方案，由于路堑的开挖, 形成三面高边坡, 增加大量的开挖面、边仰坡临时防护外, 隧道暗洞开挖与明洞段的施工衔接处理比较艰难，而且届时施工正处于雨季施工, 该方案对隧道的稳定和施工非常不利。B方案，该浅埋偏压段纵向呈台阶式，高差达2m；横向自然坡度较缓, 隧道位于半山腰位置, 挡土墙施工相对困难，但冲沟回填工程方量较小，回填完成后进行偏压段地表钢管注浆, 通过对地表采用钢花管注浆加固，并采用砂浆锚杆挂网喷混凝土将钢花管连接成一体。原则上避开了雨季施工的影响，但施工工艺相对要求较高，需要增加征地，采取“取高填低”办法，以人力、畜力就近取土进行冲沟回填。
左幅隧道洞顶冲沟位置示意图
通过对浅埋偏压段进行地表注浆加固, 隧道从加固体中通过, 可有效地减小偏压的影响；锚杆挂网喷混凝土将注浆钢花管连成一体, 不仅加强了抗偏压能力, 而且进一步防止隧道开挖时冒顶、坍塌。考虑该隧道的地形、地质条件，确定该隧道地表竖向注浆预加固，纵向范围为整个浅埋段，横向范围按隧道中线左幅左侧12m、右幅右侧10m，两隧道中线间全部加固。锚杆挂网喷混凝土区域按隧道中线左幅左侧10m，右幅右侧8m，两隧道中线间满铺。
综合考虑上述两方案的优缺点, 结合现场工程的管理措施以及该隧道的特点, 采用地表钢管竖向注浆预加固并设置锚杆挂网喷混凝土方案。
3.方案的实施
竖向钢管注浆设计钢管采用ф42×4mm，混凝土盖板范围以内钢管, 管口高出盖板顶面30cm。盖板顶面以下15cm 范围内管身不设钻眼，注浆段管身按梅花形间距15cm钻6mm 的花孔。钢管间距为150cm×150cm。混凝土盖板范围以外钢管，管口设置C20混凝土止浆塞，尺寸为30cm×30cm×15cm。管口高出止浆塞顶面30cm。止浆塞底面以下15cm范围内管身不设钻眼，注浆段管身按梅花形间距15cm 钻6mm的花孔。钢管间距为200cm×200cm。钢管打入深度视埋深位置分段进行控制：隧道开挖线以外范围打入至隧道圆心水平线以下100～200cm；隧道开挖线以内范围打入至隧道圆心水平线。除采用少量双液浆封堵地表处止浆塞口或管口，钢管注浆材料采用水泥浆，分次间歇式注入，注浆初压在0.5～1MPa，超过2MPa时终止压浆。单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的孔隙率确定，可按下式进行计算:Q=αβN·πR2L。
式中:Q为浆液注入量，单位：m3；R为浆液有效扩散半径，单位：m；L为注浆段长度，单位m；α为浆液充盈系数；β为浆液消耗系数；N为围岩裂隙率，%。
混凝土盖板为C20喷混凝土，厚度30cm；纵、横向钢筋采用ф6.5盘条，网片规格25×25cm, 并与钢花管出露段焊接牢固，锚杆为Φ22螺纹钢，喷混凝土前对地表适当整平, 清除浮土。喷混凝土时, 预留排气孔，并在注浆前对排气孔进行有效封堵。施工后在盖板及注浆范围培土植草进行绿化处理。
对该隧道浅埋偏压段处理完成后，方可进行隧道主洞超前大管棚施工，进而开挖支护。
4.监控量测分析
为评价浅埋偏压段带冲沟处理的效果, 在施工期对隧道洞口段30m范围断面进行了监控量测;连续监控45天，监测数据表明洞身周边位移收敛量较小, 隧道侧墙水平累积位移值在3mm, 平均每天水平位移收敛值为0.15mm; 拱顶累积沉降量2.4mm, 平均每天沉降值0.12mm, 基本认定隧道围岩趋于稳定。隧道侧墙水平和拱顶位移～ 时间曲线见图4、图5；说明采用地表竖向钢管注浆以及C20喷射混凝土盖板方案对隧道浅埋偏压及冲沟回填处治问题有较好的效应。
隧道初期支护沉降收敛位移～时间曲线
洞口浅埋偏压处治断面图
5.结语
山区隧道洞口段浅埋偏压问题受地形、地质以及施工等条件的限制, 横向冲沟易造成冒顶, 处理起来有一定难度。通过工程实践证明, 采用地表竖向钢管注浆以及喷射混凝土盖板方案, 对浅埋偏压段进行地表注浆加固, 可有效地减小偏压的影响；同时通过混凝土盖板将注浆钢花管连成一体,进一步加强了抗偏压能力, 而且防止了隧道开挖时冒顶、坍塌, 使隧道施工安全得到了一定保障。地表竖向钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案对山区隧道洞口段浅埋偏压处治是一种有效的隧道进洞措施。
【参考文献】
［１］关宝树.隧道工程施工要点集．北京:人民交通出版社，2003．
［２］JTJ 026-90，公路隧道设计规范．
［３］杨明举．隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析．
【关键词】隧道；浅埋偏压；地表注浆
1.工程概况及地质条件
马鞍山隧道为连拱隧道，起讫里程K1733+135～K1733+505，长370m，隧道穿越一坡体，最大埋深约42m，进出口段均处于浅埋偏压段。隧道平面线形进口段位于R=1100m的圆曲线上，出口段位于直线段上；隧道纵坡坡度-2.75%。位处大方县六龙镇北面的郑家湾东面，机耕道可至隧址，交通条件一般。
地质：隧道区上覆第四系残坡积层粉质粘土层，黄褐色、橙黄色，含碎石及角砾5～20%，硬塑～可塑状，厚1～4m；下伏基岩为二叠系下茅口组灰白色中厚～厚层状灰岩，呈灰色，细晶结构，岩石节理较发育，岩体较破碎，取芯呈柱状、短柱状。根据声波测试及地震勘探结果，Vp=4200m/s。
场区位于黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区两路口背斜南东翼，地层单斜、缓倾，岩层产状75～85°∠18～28°，主要发育的两组节理裂隙，产状为195°∠80°和252°∠85°，节理裂隙发育密度一般5～20条/m3，局部可达30条/m3。
根据本隧道的特点、设计文件及现场施工条件，采取从出口端进洞，首先施工中导洞，其次再施工隧道右幅，最后再开挖隧道左幅。洞口段进洞均采用超前大管棚施工。在进洞段20m范围左幅洞顶地表存在一冲沟, 冲沟坡度约20°, 位于K1733+485处，冲沟内最小埋深仅50cm，见所附照片1所示。明暗交接位置左幅K1733+500断面隧道洞顶埋深约120cm, 右洞K1733+500断面隧道洞顶埋深约280cm。隧道穿越洞口浅埋偏压段，施工存在极大的坍方、冒顶等危险。且因为洞口明洞段爆破开挖，致使浅埋段地表开裂，土石分离。施工前须对该段进行预处理。
2.方案比较
施工完中导洞，再行开挖主洞，针对隧道洞口段处理偏压提出2种方案：
A 方案：对浅埋偏压段开挖路堑，施做偏压明洞。
B 方案：冲沟下缘设置挡墙进行地表回填，对浅埋偏压段地表钢管注浆加固，并上覆锚杆挂网喷混凝土盖板，隧道进洞施工按正常设计进行。
A方案，由于路堑的开挖, 形成三面高边坡, 增加大量的开挖面、边仰坡临时防护外, 隧道暗洞开挖与明洞段的施工衔接处理比较艰难，而且届时施工正处于雨季施工, 该方案对隧道的稳定和施工非常不利。B方案，该浅埋偏压段纵向呈台阶式，高差达2m；横向自然坡度较缓, 隧道位于半山腰位置, 挡土墙施工相对困难，但冲沟回填工程方量较小，回填完成后进行偏压段地表钢管注浆, 通过对地表采用钢花管注浆加固，并采用砂浆锚杆挂网喷混凝土将钢花管连接成一体。原则上避开了雨季施工的影响，但施工工艺相对要求较高，需要增加征地，采取“取高填低”办法，以人力、畜力就近取土进行冲沟回填。
左幅隧道洞顶冲沟位置示意图
通过对浅埋偏压段进行地表注浆加固, 隧道从加固体中通过, 可有效地减小偏压的影响；锚杆挂网喷混凝土将注浆钢花管连成一体, 不仅加强了抗偏压能力, 而且进一步防止隧道开挖时冒顶、坍塌。考虑该隧道的地形、地质条件，确定该隧道地表竖向注浆预加固，纵向范围为整个浅埋段，横向范围按隧道中线左幅左侧12m、右幅右侧10m，两隧道中线间全部加固。锚杆挂网喷混凝土区域按隧道中线左幅左侧10m，右幅右侧8m，两隧道中线间满铺。
综合考虑上述两方案的优缺点, 结合现场工程的管理措施以及该隧道的特点, 采用地表钢管竖向注浆预加固并设置锚杆挂网喷混凝土方案。
3.方案的实施
竖向钢管注浆设计钢管采用ф42×4mm，混凝土盖板范围以内钢管, 管口高出盖板顶面30cm。盖板顶面以下15cm 范围内管身不设钻眼，注浆段管身按梅花形间距15cm钻6mm 的花孔。钢管间距为150cm×150cm。混凝土盖板范围以外钢管，管口设置C20混凝土止浆塞，尺寸为30cm×30cm×15cm。管口高出止浆塞顶面30cm。止浆塞底面以下15cm范围内管身不设钻眼，注浆段管身按梅花形间距15cm 钻6mm的花孔。钢管间距为200cm×200cm。钢管打入深度视埋深位置分段进行控制：隧道开挖线以外范围打入至隧道圆心水平线以下100～200cm；隧道开挖线以内范围打入至隧道圆心水平线。除采用少量双液浆封堵地表处止浆塞口或管口，钢管注浆材料采用水泥浆，分次间歇式注入，注浆初压在0.5～1MPa，超过2MPa时终止压浆。单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的孔隙率确定，可按下式进行计算:Q=αβN·πR2L。
式中:Q为浆液注入量，单位：m3；R为浆液有效扩散半径，单位：m；L为注浆段长度，单位m；α为浆液充盈系数；β为浆液消耗系数；N为围岩裂隙率，%。
混凝土盖板为C20喷混凝土，厚度30cm；纵、横向钢筋采用ф6.5盘条，网片规格25×25cm, 并与钢花管出露段焊接牢固，锚杆为Φ22螺纹钢，喷混凝土前对地表适当整平, 清除浮土。喷混凝土时, 预留排气孔，并在注浆前对排气孔进行有效封堵。施工后在盖板及注浆范围培土植草进行绿化处理。
对该隧道浅埋偏压段处理完成后，方可进行隧道主洞超前大管棚施工，进而开挖支护。
4.监控量测分析
为评价浅埋偏压段带冲沟处理的效果, 在施工期对隧道洞口段30m范围断面进行了监控量测;连续监控45天，监测数据表明洞身周边位移收敛量较小, 隧道侧墙水平累积位移值在3mm, 平均每天水平位移收敛值为0.15mm; 拱顶累积沉降量2.4mm, 平均每天沉降值0.12mm, 基本认定隧道围岩趋于稳定。隧道侧墙水平和拱顶位移～ 时间曲线见图4、图5；说明采用地表竖向钢管注浆以及C20喷射混凝土盖板方案对隧道浅埋偏压及冲沟回填处治问题有较好的效应。
隧道初期支护沉降收敛位移～时间曲线
洞口浅埋偏压处治断面图
5.结语
山区隧道洞口段浅埋偏压问题受地形、地质以及施工等条件的限制, 横向冲沟易造成冒顶, 处理起来有一定难度。通过工程实践证明, 采用地表竖向钢管注浆以及喷射混凝土盖板方案, 对浅埋偏压段进行地表注浆加固, 可有效地减小偏压的影响；同时通过混凝土盖板将注浆钢花管连成一体,进一步加强了抗偏压能力, 而且防止了隧道开挖时冒顶、坍塌, 使隧道施工安全得到了一定保障。地表竖向钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案对山区隧道洞口段浅埋偏压处治是一种有效的隧道进洞措施。
【参考文献】
［１］关宝树.隧道工程施工要点集．北京:人民交通出版社，2003．
［２］JTJ 026-90，公路隧道设计规范．
［３］杨明举．隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析．