块石土堆积体地层进洞施工关键技术研究

块石土堆积体地层进洞施工关键技术研究

杨宇平

中交路桥建设有限公司

摘要：块石土堆积体地层进洞施工是一项技术难度较大的工程任务。由于地层的特殊性质，进洞施工过程中会遇到一系列的技术难题，如围岩损伤、地表塌陷和地裂缝演化等问题。本文旨在探讨块石土堆积体地层进洞施工的关键技术，并提出相应的解决方案，为类似工程提供参考和借鉴。

关键词：块石土；堆积体；地层进洞；岩层加固

引言：块石土堆积体地层是一种特殊的地层类型，其特点是石块大小不一，分布不均，且土壤颗粒较粗，粘结力差。在这种地层中进行进洞施工，需要充分考虑地层的特殊性质，采取有效的技术措施，确保施工的安全和顺利进行。

1工程概况

岩湾隧道位于我国西南地区，是一座重要的交通要道。岩湾隧道的进口端位于重庆市云阳县江口镇新里村，整体隧道设计为进口为小间距、出口为净小间距。岩湾隧道左线长长1119m，右线长1118m，隧道进口段存在堆积体、不稳定斜坡和基层顺岩等不良地质，施工难度较大，其是项目的施工重难点。隧道穿越的地层以块石土堆积体为主，这种地层结构复杂，给隧道施工带来了很大的难度。

根据现场勘查可知，隧道的进口侧洞口位于山体崩塌体之上，根据洞口的开挖揭示情况来看，覆盖层的厚度约为35—55cm，断面以上部位均为破碎的块石土堆积体，松散易坍，稳定性极差，且含有一定厚度的软塑状粘性土，透水性较好，易于出现渗流和突涌现象，施工难度较大。洞口实况图如图1所示。为了保证施工安全和进度，有必要对块石土堆积体地层进洞施工技术进行深入研究，探索有效的施工方案和技术措施。

图1 岩湾隧道的进口侧洞口实况图

2具体施工方案

2.1洞外防护及加固方案

2.1.1高边坡防护

洞口段所处山体的斜坡为高边坡，为了防止山体崩塌、滑坡等自然灾害的发生，需要对高边坡进行防护。具体的防护方案包括设置抗滑桩、预应力锚索、挂网喷浆等措施，以提高边坡的稳定性[1]。同时，对边坡的监测也是必不可少的，需要定期对边坡进行变形监测，及时发现并处理变形问题，确保边坡的稳定性和安全性。为安全起见，需要做两道被动防护网，第一道设置在高边坡的上部，用于拦截可能滑落的石块和土壤，第二道设置在下部，以防止因第一道防护网失效而导致的进一步崩塌[2]。防护网的型号选取为RX-075，这种型号的防护网具有较高的强度和耐久性，能够有效地承受落石和滑土的冲击。同时，为了增加防护网的稳定性，需要在山体上固定锚杆，将防护网与山体紧密相连，防止其因外力作用而脱落或移位。

2.1.2边仰坡封闭

边仰坡封闭是隧道进口端施工中的重要环节，其目的在于防止洞口周边岩体的风化和侵蚀，保持岩体的稳定性和完整性[3]。具体的封闭方案包括喷射混凝土、挂网喷浆、锚喷支护等措施。在封闭施工过程中，需要注意以下几点：一是喷射混凝土的均匀性和密实性要符合要求，避免出现空洞和裂缝；二是要合理设置锚杆和钢筋网，以提高岩体的整体性和承载能力；三是定期对封闭层进行检查和维护，及时发现并处理损坏和老化问题。具体措施为选用8钢筋网，网格间距为20cm×20cm，喷射C25混凝土，厚度为10cm。在喷射混凝土之前，需要先对边仰坡进行清理和平整，去除松散的岩土和杂物，保证喷射混凝土的附着力和密实性。

2.1.3洞口增设抗滑桩和侧墙

为防止洞口处的块石土堆积体在隧道施工过程中发生滑动或坍塌，需要在洞口增设抗滑桩和侧墙。抗滑桩的设置应根据地质勘察结果和洞口实际情况进行，一般情况下，抗滑桩的直径和间距应根据洞口处的土壤力学参数和滑坡推力进行计算确定[4]。侧墙的设置则主要是为了增加洞口的稳定性和承载能力，防止洞口处的块石土堆积体在施工过程中发生坍塌。具体措施为抗滑桩布设4根，单根尺寸为2.0m×3.0m，桩长20m，桩身采用C30钢筋混凝土浇筑，抗滑桩顶部与侧墙相连，形成整体受力体系。侧墙采用C30钢筋混凝土浇筑，厚度为0.8m，高度为3.0m，嵌入山体深度为1.0m。侧墙与抗滑桩的连接处应设置钢筋焊接，以增强结构的整体性和承载能力。

2.1.4加强洞口超前预支护

洞口的原设计为超前小导管注浆预支护，但根据现场实际地质情况，建议采用超前管棚注浆预支护方案，以提高支护效果。超前管棚注浆预支护是在隧道洞口段沿着隧道轴线方向，预先设置一定长度的钢管，并在钢管内部注浆，形成一道预制的支护结构，以承受洞口段地层的压力和变形。具体措施为在洞口段设置超前管棚，钢管直径为108mm，壁厚为4.5mm，钢管间距为30cm，长度为20m。钢管内部注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5-1.0MPa之间。注浆过程中注意注浆量的控制和注浆效果的检测，确保注浆质量。

2.2洞内加强方案

2.2.1洞身开挖方法

对掌子面进行混凝土封闭喷射，厚度为10cm，以防止块石土掉落影响洞内施工安全。在开挖过程中，采用台阶法开挖，分上、下两个台阶进行，上台阶高度为3m，下台阶高度为2m。开挖过程中，需要严格控制爆破参数，减少对周边岩体的扰动和破坏。同时，在开挖过程中要及时进行支护，维护洞身的稳定性和安全性。

注浆结束的3小时后，对上台阶采用机械开挖，开挖进尺控制在1榀钢架间距内，即0.8m，并立即进行初期支护，防止上台阶开挖后围岩暴露时间过长发生坍塌。下台阶采用人工配合机械开挖，开挖进尺控制在2榀钢架间距内，即1.6m，并及时施作初期支护。

2.2.2初期支护加强

将进洞口30cm的范围内设为V级围岩加强段，初期支护材料采用25a工字钢架，间距由正常的1.0m调整为0.5m，拱部采用1860×1860×14mm中空注浆锚杆，间距调整为1.0m×1.0m梅花形布置，长度4.0m，边墙采用1860×1860×14mm中空注浆锚杆，间距调整为1.0m×1.0m梅花形布置，长度3.5m，锚杆注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa之间。在初期支护完成后，及时进行二次衬砌，以提高洞身的承载能力和耐久性。

2.3异常情况的发生及处理措施

项目建设中，先后在6：00、10：00、14：00和18：00的时间节点对洞口段进行监测，发现洞口段位移变形速率逐渐增大，沉降和收敛变形也呈现出不断增大的趋势，存在滑塌风险，详见表1、2。针对这一异常情况，项目团队立即启动应急预案，采取以下处理措施：

首先，立即停止洞口段的开挖作业，确保人员和设备的安全。同时，加强洞口段的监测频率，密切关注位移变形情况。其次，对洞口段进行加固处理，增加抗滑桩和侧墙的数量和强度，提高洞口段的承载能力和稳定性。具体措施为在洞口段增设两根抗滑桩，直径和长度根据地质勘察结果和滑坡推力进行计算确定，同时增加侧墙的厚度和高度，增强其承载能力。在洞口段沿着隧道轴线方向，预先设置一定长度的钢管，并在钢管内部注浆，形成一道预制的支护结构，以承受洞口段地层的压力和变形。

最终处理效果经过长达一个月的连续监测，通过数据分析认为洞口段的位移变形速率已经逐渐稳定，沉降和收敛变形也呈现出减缓的趋势，滑塌风险得到有效控制。同时，加固处理后的洞口段承载能力和稳定性得到了显著提高，为后续隧道施工提供了坚实的保障。

表1 监控测量点收敛及水平位移数据表

表2 沉降观测数据表

3结束语

综上所述，本工程在面临地质条件复杂、施工难度大等挑战时，采取了多项针对性地加强方案和处理措施，有效地保证了隧道的施工安全和质量。通过本工程的实践，深刻认识到在隧道施工中，必须充分考虑地质条件和施工环境，科学制定施工方案和应急预案，以保证隧道的正常施工和安全。

参考文献

[1] 任王贵.高海拔碎削流堆积体岩层隧洞进洞开挖施工技术[J].水利水电施工, 2022(5):1-3.

[2] 马彦博.浅埋土石堆积体富水地段隧道进洞施工技术[J].广东建材, 2022(004):038-041.

[3] 王建华,罗荣辉,庞雷.堆积体隧道进洞大管棚施工方法与工程应用[J].建筑技术开发, 2022(016):049-052.

[4] 钱海清.洞口坡积体隧道安全进洞开挖方法研究[J].中文科技期刊数据库(引文版)工程技术, 2022(4):51-53.