1、器隧道与地下工程 Tunnel&Underground Engineering 浅埋偏压小净距公路隧道开挖施工技术 刘 泽 (中铁二局第四工程有限公司四JIf成都610300) 摘要：京包高速公路德胜口隧道南端洞口段结构集浅埋、偏压、小净距为一体，因此根据围岩特点，结合超前地质预报 和监控量测反馈信息，在隧道洞外左侧设反压回填混凝土、挡墙、套拱，洞内采取控制爆破、超前小导管注浆右侧采用5m 长锚杆、三台阶法开挖和加强监控量测，有效地抑制了围岩异常变形，保证了隧道洞口段开挖施工安全和质量。 关键词：公路；隧道；偏压；小净距；施T技术 中图分类号：U 4554 文献标志码：B 文章编号：10097
2、767(2010)04009803 Construction Technology of Highway Tunnel with Shallow Excavation Method in Bias and Small Spacing LiuZe 1工程地质概况 京包高速公路(六环路至德胜口段)是为缓解北 京市西北货运交通压力而修建的一条重载交通高速 公路。其中德胜口隧道南洞口位于昌平区文物保护区 小虎峪沟内，隧道为左右线分离式断面；左线隧道长 3 053 rn，右线隧道长2 940 m。 隧道南洞口受地形限制，其结构集浅埋、偏压、小 净距为一体。左线隧道明洞27 m，右线隧道明洞15 m； 左
3、右线隧道暗洞口纵向间隔52 m(见图1)。隧道洞 口位于山腰上，山体倾斜严重且左侧覆盖层最小值为 96 cm，右侧覆盖层最大值为24 m，最大高差2304 m， 洞口段偏压严重(见图2)。洞口偏压小净距段左线隧道 长63 m、右线隧道长43 m。左右线隧道洞口段开挖边 线之间距离为831 m。隧道洞口偏压小净距断面开挖 面积达160133 ，开挖宽162m、高1165 m。 图1隧道洞口平面图(n1) 98 荭敏木一盯2010 No4(Ju1)Vo128 图2洞口横断面(In) 隧道T程场地位于燕山台褶带中段密怀中隆断 内的八达岭中穹断四级构造单元。区域性断裂经历了 多期次的活动，有较复杂的相
4、对运动和变形过程，形成 于远古代活动方式为压减性及压性，呈明显的正断层 性质；围岩总体走向为北东4050 o，倾向东南，倾角 4560。隧道洞口段表层为第四系冲洪积和残破积 土层，顶部为人工开山堆积物，碎石混亚黏土及碎石、 漂石层：其下为全风化泥晶白云岩，厚度25 m，弱风 化泥晶白云岩；围岩分级为级。 2施工方案选择 结合隧道_T程地质和结构特点，隧道洞口偏压小 净距段施工方案可在CRD工法、台阶分部法、三台阶 法中选择。各_T法开挖步序及特点见表1。 表1 各工法开挖步序及特点 施=I=方 案囊爱 开挖步序誊 一囊 嬲 誊孽卷点 董 警 ；u 0 一 大 每循环支护工程量大，不能及 厂时封
5、闭成环安全风险高 优点：顶部开挖面积小，可 一 蓑 目 百p础石，偎丁木职伯肥 州 壮 f ll珈 T 由m坷 倍除 土E L土 I= l I上I m ，L f：啦 II 缺点：开挖步序多，多次扰 动拱脚不利于大型机械出渣 通过上述3种施T方案比选，结合明洞开挖围岩 分析，洞口偏压小净距段可先采用二三台阶法开挖，进洞 40 m后，再根据围岩和监控量测反馈信息，逐步改为 台阶分部法开挖。 3施工方法及技术措施 31破口进洞施工方案 311左线隧道洞口加同措施 左线隧道洞口偏压严重，所以进洞前先边仰坡锚 喷支护(锚杆L=4m、12mx121TI、10 CII1厚C20喷射 混凝土)，再拱部l10。
6、范围设042、L=35 m40 cm超 前小导管并注浆。针对偏压且左侧覆盖层厚度仅96 cm 现状在明洞左侧设抗偏压挡墙，暗洞口部左侧设反 压回填混凝土。进洞前在暗洞口部施作长12 m、厚 50 cm的钢筋混凝土套拱。 312右线隧道洞口加同措施 先在洞口边仰坡锚喷支护，再洞口拱部左侧9O。 和右侧55。范围设双排042、L=4 m40 om超前小导 管并注浆。暗洞口部设2榀I22工钢套拱，小导管端部 与套拱工钢焊接形成整体，以确保洞口安全。 隧道拱部覆盖层薄，进洞前洞口加固措施施作后 开始破口。破口第1环爆破时，周边眼钻孔后不装药， 以保护拱部岩体。 32偏压小净距段施工 左线隧道洞口段偏压
7、严重。且洞口加固T程量大， 隧道与地下工程器 Tunnel&Un erg ound Engineering 所以选择右线隧道先开挖进洞，待开挖超过左线隧道 暗洞洞口30 ITI，且右隧初期支护结构稳定后左隧方可 破口进洞。偏压小净距开挖步序及分块尺寸见图3。 400 丝塞堡隆鳖型盛042超前小导管支护 图3偏压小净距段开挖步序图(cm) 偏压小净距段隧道开挖循环进尺长度为50 cm，遵 循“短进尺、弱爆破、勤量测、早封闭”原则ll】。分块开挖 整个横断面初期支护宜尽早封闭成环，同排分块开挖 纵向间隔810 m，上下分块开挖纵向间隔1015 Ill。 施工时根据开挖围岩及监控量测反馈信息，结合开
8、挖 施工各因素，可适当调整间距。监控量测时，洞口段地 表和洞内按4 rrl间距设监控量测断面，前期每天监测 2次，变形趋缓后调整监测频率至每天1次。 4施工分析 41 开挖 隧道拱部开挖循环进尺长度50 cn3，周边眼间距 50 cm；岩石乳化炸药、非典毫秒雷管，电雷管起爆，不 耦合装药。洞口20 m长度浅埋层拱部步开挖时留核 心土，超过20 ITI后取消步，拱部一次性开挖到位。开 挖参数见表2。 左线隧道洞口63 rn和右线隧道洞口43 m采用三 台阶法开挖，之后级围岩采用台阶分部法开挖。偏 压小净距段步开挖进尺10 m后开挖中台阶，中台阶 开挖12 rrl后开挖下台阶并根据监控量测数据和施
9、工 组织适当调整台阶长度，形成多个作业面。 左右线隧道开挖掌子面纵向间隔大于30ITI时采 用光面爆破，以使2个隧道之间831 ITI厚的中岩柱体 处于稳定状态。开挖进洞6 m后拱部左侧出现夹泥地 层，采用初期支护工钢加密、拱背径向注浆加同后，未 出现坍方，隧道初期支护和围岩始终处于稳定状态。 2010卑第4期(7一)第28卷 啼荭故木门r 99 器隧道与地下工程 Tunnel&Underground Engineering 表2隧道洞口段开挖参数表 42监控量测分析 地表沉降监测点提前1个月布设，拱顶沉降和水 平收敛监测点安装工钢时布设，喷射混凝土前测量初 始值；常规监控量测测点布置见冈3。
10、按常规方法监测 上述测点的同时采用实测监测点坐标(精确到01 rnm) 的方式收集位移变形数据，以判断偏压小净距段围岩 偏压情况。 1)拱顶沉降 最大拱顶沉降值为17 mm(YK33+756)，随着隧道 开挖进尺距离增加拱顶覆盖层厚度逐步增大，拱顶沉 降变形减小；拱顶沉降变形主要集中在拱部开挖(步 开挖)后15 d左右，下台阶开挖过程中拱顶沉降变形 基本为零。隧道洞口段拱顶沉降曲线见图4。 目 遥 世 日期 珲 耳珲彳： 寻：罕寻 寻 寻 寻 早 葛 錾=兮 ：兮 =兮8吕苫8 8 吕窨g S g g窨 r -6 lll _ *一YK33+769一YK33+774一卜YK33_779 图4拱顶
11、沉降曲线 2)地表沉降 地表沉降主要集中在拱部开挖前后10 d，中台阶 及下台阶开挖过程中地表沉降较小；监测横断面显示， 偏压地形条件覆盖层薄的一侧地表沉降较大，主要集 中在拱顶和左侧5 m宽度范围内。最大地表沉降值为 一385 mm(YK33+756左35 m)原因为该处对应隧道 拱顶地层出现夹泥破碎围岩所致。洞口段开挖典型地 表沉降曲线见图5。 3)水平收敛及位移 最大水平收敛值为1O2 mm(YK33+752拱部1 10。)， 其余部位水平收敛均在10 mm内。通过位移监测分析， 收敛值主要集中在隧道拱部覆盖层对应偏压侧的侧 100 荭笈木一盯2010 No4(Ju1)Vo128 日期
12、l l l l l l l l 2 l l l 苫 台 兽 兽 舍 g 蓉 蓦 害 蓉 壹 曼 图5 YK33+756地表沉降曲线 墙处，最大位移值为6 mm；采取抗偏压措施后隧道偏 压引起的水平位移得到较好的抑制，洞口段隧道地表 和洞内位移监测点实测位移值均小于6 mm。 5 总结 德胜口隧道南端左右线500 m长度分离式隧道开 挖边线之间距离均小于15 m，为小净距隧道【2J，其左右 线隧道洞1：3段均为浅埋偏压小净距隧道。因此：1)采用 套拱、洞口正向小导管注浆、明洞左侧设挡墙、暗洞左 侧设反压回填混凝土，解决了浅埋偏压隧道洞口破口 难题；2)左右线隧道开挖掌子面纵向错开距离30 m，洞
13、 口段采用三台阶法开挖，控制爆破，保护两隧道之间 的中岩柱，并加强洞口段初期支护和监控量测，施工中 根据监测信息及时调整施工工序或采取加强措施解 决了洞ISl浅埋、偏压、小净距隧道开挖施工难题：3)无 水地层级围岩隧道偏压在洞外采用反压回填混凝 土洞内开挖后初期支护适当加强，偏压得到有效抑 制。采取上述措施后，隧道开挖安全、质量始终处于受 控状态。 参考文献： 【1重庆交通科研设计院JTG D702004公路隧道设计规范【S】 北京：人民交通出版社2004 【2刘伟小净距公路隧道净距优化研究10上海：同济大学，2004 收稿日期：20100401 作者简介：刘泽(1975一)，男，四川宜宾人，高级工程师，学士，主要从 事隧道及地下工程施工。
