Application of Combined Protection Technology in Reinforcement of
Shallow Buried Section with Bias Pressure of Tunnel Entrance
陈志国 CHEN Zhi-guo
（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050227）
（The 3rd Engineering Co.，Ltd. of China Railway 17 Bureau Group Corporation，Shijiazhuang 050227，China）
摘要：当前国家精准扶贫政策的进一步优化落实，尤其针对我国地理位置偏远，交通基础建设薄弱地区，大力发展基础建设，从而带动旅游资源开发等经济惠民政策发展。水源村隧道工程为秀山县境内扶贫旅游通道工程的一部分。隧址区地质复杂、存在浅埋、偏压及软弱围岩等地质危害，利用锚杆挂网锚喷、地表注浆及锚杆框架梁防护技术对隧道洞口洞顶进行联合加固，为安全进洞施工及明洞施工提高了安全保证。
Abstract: In the current, as the national precision poverty alleviation policy is further optimized and implemented, especially for China's areas with remote geographical location and weak transportation infrastructure, it is necessary to vigorously develop infrastructure to drive the development of economic resources such as tourism resources. The Shuiyuan Village Tunnel Project is part of the poverty alleviation tourism corridor project in Xiushan County. The geology of the tunnel site is complex, there are geological hazards such as shallow burial, bias pressure and weak surrounding rock. The bolting and anchoring, surface grouting and bolt frame beam protection technology are used to jointly strengthen the tunnel hole roof for safety of safe tunnel starting construction and open-cut tunnel construction.
关键词：精准扶贫；旅游通道；浅埋偏压；安全进洞
Key words: precision poverty alleviation；tourism channel；shallow buried section with bias pressure；safe tunnel starting
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0142-02
0 引言
秀山县乜敖社区至水源村农村公路工程是连接秀山县城与川河盖景区重要旅游基础设施，也是县城至川河盖到洪安旅游公路工程的重要组成部分。对于秀山县扶贫政策落实起到重要基础性作用。水源村隧道为本工程洞口地质最复杂，进洞最困难的隧道工程。水源村隧道位于秀山县龙池镇水源村，隧道为双向行驶的单洞双通浅埋短隧道。隧道净宽10.0m，净高5m。隧道起讫桩号为K11+420～K11+608，洞长188m；设计路面标高611.79（进口）～607.8m（出口），进、出口设计标高高差3.99m；纵坡为单面坡，由小里程向大里程方向设计坡度为-2.7%的下坡，隧道小里程端洞口位于直线上，大里程端洞口位于曲线上，最大埋深约50m。两端洞口形式均为端墙式。
1 工程地质概况
1.1 地形地貌
隧址区属侵蚀低山地貌，纵向隧道横向穿越小山丘，小山丘为构造侵蚀低山地貌，切割深度约50m。区域地形整体北高南低，隧址区内最高点为里程K11+525山脊，海拔668m；最低点为隧道出口点，海拔618m，相对高差50m。
隧址区属侵蚀低山地貌，发育纵向冲沟，切割深度60～100m，隧道横向穿越一山脊。隧道进口端位于山脊西侧斜坡坡坡脚，进洞左侧为侵蚀冲沟堆积体、埋深14m，右侧为山脊东侧斜坡，进洞左右侧形成高67m高边坡。
1.2 隧道水文地质
隧址区内未见井、泉出露。山体两侧发育的冲沟内常年有水，为地下水沿冲沟线状出露补给地表水。本次勘察对各施工钻孔进行简易水文地质观测，施工钻孔在勘察深度范围内无地下水。
隧道区地下水接受补给的来源单一，主要接受大气降水补给，地下水的动态变化与大气降水密切相关，一般随着降雨量的变化而变化，受大气降水控制显著。
隧区内地表水、地下水按Ⅱ类环境水对混凝土结构有微腐蚀性；对砼结构中钢筋有微腐蚀。
1.3地质构造
隧址区位于三块土向斜北西翼之次级褶皱南东翼，区内无断裂发育，地层产状330°∠10°。据工程地质测绘，隧址区主要发育两组裂隙：①120°∠67°，裂面平直，张开度闭合～1mm，局部粘土充填，延伸1.3～4.5m，间距为0.1～1m；②235°∠72°，裂面平直，张开度闭合～1mm，局部粘土充填，延伸1.10～3.1m，间距为0.1～0.8m。据钻探揭露情况，隧道区基岩裂隙倾角较陡，节理面较平直，裂面附褐色铁质膜，局部可见粘土，多见岩芯自层面分离现象，层间结合差。
1.4 气象条件
隧道所处区属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，日照偏少。全年平均气温16℃。其中：一月最冷，月平均气温5℃；7月最热，月平均气温为27.5℃。平坝、浅丘地带平均气温在16℃至17℃之间；侵蚀中低山地区年平均气温在10℃至14℃之间；其余地区年平均气温在14℃至16℃之间。
常年平均降水量在1341.1mm。以5、6两月最多，1月最少。从旬季看，5月上旬、6月下旬、7月上旬、9月中旬平均降雨量较大。从四季看，以夏季降水最多，春季为次，秋季再次，冬季最少。年日照时数占可照时数的28%，属全国日照低值区之一。
2 加固基本原理
因隧道左侧为侵蚀冲沟堆积体，埋深仅有14m，右侧为山脊东侧斜坡，进洞左右侧形成高67m高边坡。首先采取多级边坡线路横向刷坡卸载，清除软弱层；对各级边坡分别进行锚杆挂网喷射混凝土联合支护。其次针对左侧浅埋地段进行地表注浆加固，对侵蚀冲沟形成的软弱堆积体采用水泥浆固结，增加其稳定性。最后对进洞方向边仰坡采取锚杆框架梁技术永久加固措施，保障进洞施工及运营安全。刷坡卸载、清除软弱层、锚杆钢筋网锚喷支护、地表注浆及锚杆框架梁等加固措施联合使用，稳固偏压山体、加固浅埋堆积体、形成组合防护体系，保障洞口安全。
2.1 刷坡卸载，清除软弱层
首先施工洞口边仰坡外的截、排水沟，以避免对边坡冲刷，导致边坡落石、失稳坍塌。截水沟设置在洞口仰坡和地面交接线5m以外，沟渠采用人工开挖，基底夯实整平，再进行砌体施工，截水沟采用M7.5浆砌片石。截水沟根据实际地形调整，将地表水引入路基边沟。左侧为侵蚀冲沟堆积体至右侧为山脊东侧斜坡，高差67m高边坡，分8级边坡，按1:1坡度逐层刷坡卸载，由上向下边刷边防护。山脊顶线路横向位置32m高，4级边坡采用锚杆钢筋网喷射混凝土联合支护。余下高35m，4级边坡顺线路方向采用锚杆框架梁支护。
2.2 锚杆钢筋网喷射混凝土联合支护
左侧为侵蚀冲沟堆积体至右侧为山脊东侧斜坡，山脊顶线路横向位置32m的4级边坡采用锚杆钢筋网喷射混凝土联合支护。洞口工程施工前，先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石。施工期间实施不间断监测和防护。结合现场地形，边、仰坡及早做好坡面防护。隧道开挖应力求早进洞，避免出现深路堑或高边坡，尽量减少对山体的破坏，防止水土流失。
边仰坡刷坡坡率1：1，开挖完成后对边坡采用C20喷锚防护，挂网采用HPB300@200×200钢筋网片，锚杆采用?准22砂浆锚杆，长度6m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置。混凝土喷射厚度10cm。必须分级开挖，分级防护，开挖一级，防护一级。避开雨季，完成高32m的4级边坡的防护。
2.3 洞顶左侧浅埋地表注浆加固
洞口左侧浅埋段里程K11+435~+450为保证施工安全，对该范围进行注浆加固，加固范围为K11+435~+450，注浆宽度为隧道结构外各4m，注浆深度为地表至隧道边墙底，注浆材料为水泥单液浆，水灰比0.6:1~1：1。隧道开挖前，应对注浆效果进行检查，检查孔不少于5%，钻孔取芯率不小于80%，无侧限抗压强度不小于0.8MPa，达不到要求时，应必须用测斜仪测定钢管偏斜度，发现偏斜有可能超限，应及时纠正，以免影响开挖和支护。
2.4 线路方向边仰坡锚杆框架梁加固
进洞方向35米高边坡，分4级开挖防护。防护采用锚杆框架施工加固。锚杆采用Φ32螺纹钢筋钻孔孔径50mm，向下倾角25度，框架梁竖肋、梁的高度和宽度均为30cm，梁顶面为设计坡面，梁体全部嵌入坡面内，框架内挂网植草。框架梁横向每隔12m，设置一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内用沥青木板填塞；伸缩缝应设在横梁中部。钻孔深度应超过锚杆的设计深度0.5m。植生袋绿化的主要组件由植生袋、联结扣及扎扣带组成。植生袋采用抗紫外线土工袋，以聚丙烯为主要原料，用无纺土工布缝制而成，具有抗紫外线、透水不透土等功能，单个土工袋长度不小于800mm，宽度不小于440mm。联结扣将植生袋单体联结成一个整体，必须保持植生袋之间联结牢固。植生袋的填充物采用现场开挖的砾质粘性土，并参入肥料及绿化种子。植生袋绿化，采用插播和喷播相结合方式。灌木可采用插播，草本和木本采用喷播，草本可采用草熟禾、黑麦草及狗牙根，木本可采用银合欢及山毛豆。植被养护期必须保证足够的浇水量和浇水次数。植生袋的填筑应在有实际施工经验的专业技术人员指导下进行。
3 施工工艺
隧道洞口边坡刷坡卸载，锚杆挂网锚喷支护地表注浆等技术及锚杆框架防护技术，在洞口防护工程中引用较为普遍，且技术成熟。本文中不再就其施工工艺展开论述。本文主要针对锚杆框架梁施工技术进行详细论述。
4 加固效果
水源村隧道洞顶地表经过注浆加固，横向斜坡经过锚杆挂网锚喷支护防护，进洞方向边坡采用锚杆框架梁支护等一系列加固、防护措施联合防护施工。进洞采取了施作截面尺寸为1m×1m的C20混凝土导向墙，预埋间距为40cm的Φ133导向管，打设长度25m的长管棚，采用人工环形开挖预留核心土的方法进洞。进洞后立即在洞顶处布设一组贴有红外线反光片的测点，用全站仪量测，回归法分析数据，通过后续的不间断量测发现经过高压旋喷桩预加固后，首次洞顶下沉测量9mm，周累计下沉15.6mm，推算出最终沉降值Umax=23.4mm，30天后洞顶累计下沉31.2mm，30天回归沉降率为93.14%，符合规范大于80%的要求。
进洞后及时埋设了地表沉降观测点，观测点共设A、B、C、D、E五个断面，每个断面5个点，持续观测30天，最大下沉速度11mm/d，最小下沉速度0.6mm/d，累计下沉量只有28mm。完全可以承受明洞施工和线路运营带来的相关荷载。
5 结束语
随着国家基础建设的发展，高速公路、快速路网已基本成型。为了响应国家精准扶贫政策，基础建设逐步向我国最偏远、基础建设最薄弱地区推进。往往这些最偏远地区，山大沟深，地质发杂，施工困难巨大，所以我们必须重视这些地区的基础建设。不但要考虑施工过程中的安全，更加要考虑贫困区老百姓使用方便及运营安全。尤其是这种利用扶贫资金的基础建设，在保障优质的施工质量前提下，尽量以最经济、最科学、最合理的施工方案，完成艰巨任务。本文对于这种常见的浅埋、偏压，外加侵蚀堆积体，没有统一采用费用较高的的钢管桩注浆、帷幕注浆或者需要修筑施工便道高压旋喷、水泥搅拌桩等措施。而是根据现场实际条件，分级采用锚杆挂网锚喷、局部地表注浆、部分边坡锚杆框架加固等联合防护措施。保障了施工及运营期间的安全，施工过程工艺简单，方法成熟，质量可控，更为重要的是节省了投资，更合理、更节约地利用好了来之不易的扶贫资金。对后续利用扶贫资金的基础建设具有借鉴价值。
参考文献：
[1]JTGF-90，公路工程施工安全技术规范[S].人民交通出版社，2015.
[2]JTG/T F06，公路隧道施工技术细则[S].人民交通出版社，2009.
[3]肖辰裕.偏压浅埋隧道洞口的施工技术研究[J].江西建材， 2017（15）. |
