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1、不良地质质隧道洞洞口段的的施工技技术中铁二局局内昆指指挥部文文天平杨杨黎明提要山区区铁路隧隧道洞口口段偏压压、岩堆堆、浅埋埋软弱围围岩等不不良地质质明显。以往不不良地质质的洞口口段施工工，从施施工准备备到洞口口段建成成，常需需366个月时时间，主主要原因因是对地地质情况况认识不不清，施施工方法法不当，支护不不及时、不到位位，以致致造成洞洞口段坍坍方，进进洞困难难。本文文以内昆昆线几座座隧道为为实例，对几种种不良地地质洞口口的进洞洞和洞口口段的施施工提出出了切实实可行的的施工技技术方案案。关键词浅浅埋岩堆堆偏压洞口口施工一、前言言在以前甚甚至几年年前我国国多数铁铁路隧道道洞口段段都是采采用上导导
2、坑进洞洞，木支支撑支护护，先拱拱后墙的的施工方方法。这这种施工工方法有有几大缺缺陷，首首先是拱拱圈易下下沉开裂裂或受侧侧压开裂裂，其次次是为了了让拱圈圈自然下下沉需提提高开挖挖1520ccm，第第三是围围岩变形形大，不不利于隧隧道稳定定。而现现在隧道道施工利利用新奥奥法原理理采取对对地表预预加固措措施，增增强洞口口段围岩岩自稳能能力，洞洞口段开开挖后加加强施工工支护控控制围岩岩变形，采用先先墙后拱拱的衬砌砌方法避避免衬砌砌下沉并并有效抵抵抗侧压压力，以以使不良良地质的的隧道洞洞口段能能够稳定定、安全全、优质质地建成成。二、工程程概况 内昆铁铁路水富富至盐津津段属低低山河谷谷地貌，地形陡陡峻，河
3、河谷成UU形或深深切成VV形，基基岩大多多裸露，地层出出露较多多，地表表覆盖较较差，分分别为砂砂粘土，块、碎碎石土。自然坡坡度在22080之间，而且多多数坡度度已达极极限，很很不稳定定，每年年雨季（5月9月降降雨量110000mm12000mmm）都有有落石、崩塌、泥石流流的出现现。线路路逆横江江而上并并多次跨跨越横江江。地震震基本烈烈度为VVII度度。 内昆铁铁路工程程地质较较差，不不良地质质现象较较多，主主要有断断层、溶溶洞、古古滑坡、煤系地地层及采采空区等等。洞口口段不良良地质主主要是：危岩落落石、偏偏压、滑滑坡堆积积体、顺顺层滑移移、浅埋埋等。 内昆铁铁路水富富至盐津津段隧道道总长33
4、45449m，占该段段线路总总长的442%，可以说说内昆线线施工成成败的关关键就是是隧道施施工的成成功与否否，且线线下工期期仅两年年，开工工时又正正逢雨季季，隧道道洞口边边仰坡及及围岩自自稳能力力极差，这种情情况下，如何迅迅速、安安全地进进洞，搞搞好洞口口段施工工，防止止坍塌，就成为为了内昆昆铁路水水富至盐盐津段隧隧道施工工的一大大课题。 三、浅埋埋隧道洞洞口段的的施工 在浅埋埋隧道施施工中应应尽量少少或不刷刷坡，超超前支护护后进洞洞，尽量量采用人人工开挖挖，施工工支护采采用格栅栅钢架、锚杆、钢筋网网、喷砼砼组合的的支护方方式，先先墙后拱拱进行衬衬砌。 由于浅浅埋隧道道覆盖层层很薄，隧道上上方
5、的岩岩土很难难形成自自承体系系，而且且围岩早早期压力力大，变变形快，如果对对隧道变变形控制制不当，围岩会会很快松松弛，产产生张裂裂破坏，将导致致直达地地表面的的塌陷。所以浅浅埋隧道道开挖时时应强调调围岩变变形的控控制而不不应强调调围岩变变形的释释放，支支护必须须采用强强度较高高和刚度度较大的的初期支支护，限限制土体体变形，以免破破坏土体体结构。 对需要要控制地地表下沉沉的隧道道，为有有效地减减少围岩岩变形，二次衬衬砌应及及时施作作，不应应等到围围岩变形形速率0.22mm/d或变变形量达达到允许许变形量量的800%以后后。而对对于采用用正台阶阶法开挖挖，自下下往上进进行衬砌砌的隧道道，如何何及时
6、进进行二次次衬砌呢呢？我们们的办法法是施作作套拱，就是略略为加大大开挖断断面，初初期支护护后在设设计衬砌砌断面外外施作厚厚度255cm的的砼支护护，这样样就既保保证了支支护的刚刚度和及及时性，控制了了土体变变形，又又不必采采用先拱拱后墙的的影响衬衬砌结构构的施工工方法。在燕子子坡隧道道进口，我们就就是采用用的这种种施工方方法。 1、地地质地理理概况 燕子坡坡隧道进进口覆盖盖层为砂砂粘土、块石土土，草树树丛生。进洞115m以以后逐渐渐进入基基岩为灰灰褐色泥泥岩夹砂砂岩，风风化颇重重。隧道道洞口0020mm长度范范围内埋埋深为224.55m，在在1220mm处下穿穿2133国道（山区公公路，泥泥结
7、片石石路面），埋深深为4.5m。其平纵纵面位置置如图11所示：图 11 2、施施工方案案和措施施除去地地表的杂杂草后进进行喷锚锚支护，然后在在拱部衬衬砌轮廓廓外水平平打入两两排42小小导管，间距440cmm，长度度4m，环向间间距300cm，纵向33m一环环，钢管管上钻孔孔以进行行注浆固固结围岩岩，再开开挖进洞洞。隧道开开挖采用用台阶法法，分拱拱部、中中层、下下层三部部分，采采用小导导管超前前支护，格栅钢钢架0.5m/榀，径径向锚杆杆采用WWTD225和普普通砂浆浆锚杆两两种，长长度3mm，环向向间距11m，纵纵向间距距0.55m，并并挂网喷喷砼200cm。每完成成6个循循环（33.0mm）后
8、施施作套拱拱，即刚刚度较大大的砼支支护，开开挖时已已预加大大断面225cmm，使砼砼支护不不致侵入入衬砌断断面。下部开开挖时为为避免围围岩暴露露面过大大，造成成坍塌，分上下下两层台台阶开挖挖。开挖挖后依然然设格栅栅钢架、锚喷支支护及砼砼支护，支护参参数同拱拱部，各各层间格格栅钢架架必须焊焊接牢固固。衬砌紧紧跟掌子子面，直直到安全全通过公公路后施施作仰拱拱，形成成衬砌环环，再进进行拱部部开挖。 3、对对地表下下沉的监监测 2133国道就就在拱顶顶上4.5m，隧道开开挖将会会引起地地表下沉沉，可能能造成公公路的开开裂或塌塌陷，一一旦公路路坍塌，后果不不堪设想想。所以以在燕子子坡隧道道进口的的施工中
9、中，还有有一个要要相当注注意的问问题就是是地表下下沉和拱拱顶位移移。对于于浅埋隧隧道，其其稳定性性应该由由拱顶的的垂直位位移和地地表的下下沉值来来判断，通常用用以下条条件作为为它的稳稳定性判判据：在初期期支护以以后拱顶顶和地表表下沉速速率应该该明显下下降。最最终支护护后速率率应趋近近于零。根据围围岩类别别的不同同，拱顶顶和地表表下沉值值与跨度度之比的的允许值值应该在在0.11%0.66%之间间。支护表表面无大大量的明明显的裂裂缝，允允许出现现的收缩缩裂缝无无发展趋趋势。 燕子坡坡隧道进进口的地地表下沉沉监测网网布置见见图2：图 2 监测情情况见表表1：表表1测点号对应洞口口距离(m)测量时间间
10、衬砌前下下沉速率率（mmm/d）总下沉量量（mmm）下沉值与与跨度比比值(%)18.78.222100.1440.13316122148.300100.1440.1331351.73168.300100.1440971.24188.300100.1440650.85208.300100.14401161.5 下沉时时志曲线线图见图图3：图 3 表1中中所列的的五个点点为线路路中线上上的测点点，从下下沉速率率和时志志曲线来来看，衬衬砌前隧隧道已趋趋于稳定定，支护护和公路路表面也也未发现现裂缝，说明所所采用的的施工方方法和措措施是安安全、妥妥当的。但从总总下沉量量可以看看出围岩岩开挖暴暴露后刚刚性
11、支护护不够及及时，管管棚和喷喷锚支护护不能完完全抵抗抗围岩及及来自公公路上车车辆通行行产生的的压力，以致围围岩变形形和下沉沉值较大大，且地地表下沉沉量绝大大部分发发生在该该对应里里程开挖挖后100天内，在施作作砼套拱拱支护后后，下沉沉量立即即减小，也说明明了唯有有及时施施作刚度度较大的的支护才才能有效效地控制制围岩变变形和地地表下沉沉。 该段施施工工序序流程图图如下：四、岩堆堆洞口段段的施工工 岩堆是是岩体风风化后由由重力搬搬运到坡坡脚的，其内部部多为较较大碎石石、块石石乱叠而而成，细细颗粒的的泥砂较较少，碎碎屑物间间无胶结结，结构构松散，处于“一触即即溃”的极不不稳定状状态，而而且坡度度一般
12、与与堆积物物的休止止角大致致接近，易坍塌塌。岩堆堆大多分分布在近近期构造造运动强强烈上升升、物理理风化盛盛行地区区，我国国西南地地区正处处在这种种地带，而且岩岩堆大都都处于发发展增长长阶段。横江两两岸坡脚脚岩堆接接连分布布，斜坡坡上时有有岩块滚滚落，尤尤其是雨雨季遭受受雨水浸浸泡、冲冲刷后，堆积物物的内摩摩擦角减减小，更更容易发发生坍塌塌. 隧道洞洞口段通通过岩堆堆时，施施工中除除了要加加强施工工支护以以外，还还要特别别注意拦拦截地表表水，排排除岩堆堆体内地地下水，并采用用砼支护护来抵抗抗巨大的的侧压力力。手扒扒岩隧道道出口和和黄莲坡坡隧道出出口都是是典型的的堆积体体洞口。 1、手手扒岩隧隧道
13、出口口 手扒岩岩隧道出出口900m均位位于滑坡坡堆积体体上，堆堆积物为为砂页岩岩的碎屑屑物，粒粒径小于于5cmm，夹有有孤石，下伏基基岩为页页岩夹砂砂岩，风风化颇重重，倾角角较大。堆积体体虽已稳稳定，但但地下水水较发育育，洞口口段400m地形形又为偏偏压，侧侧压力很很大。而而且基底底软弱，不能承承受拱墙墙重力。根据该该洞口的的地质情情况，我我们认为为施工时时首要注注意的是是加固围围岩、加加强支护护。具体体施工方方案如下下：做好天天沟排水水系统后后对边仰仰坡刷方方，进行行钢筋网网喷砼支支护，网网格间距距2020ccm，喷喷砼厚55cm。在隧道道靠山侧侧衬砌外外缘1mm采用33排76钢钢花管进进行
14、地表表注浆加加固，注注浆深度度在基岩岩下1mm。钢管管长133m，间间距1mm，梅花花型布置置。如图图4所示示：图 4洞口段段40mm开挖前前采用42小小导管注注浆超前前支护，小导管管长5mm，环向向间距00.3mm，纵向向4m/环，外外插角33和100，两种种不同外外插角的的小导管管间隔设设置；洞洞口400m至990m范范围不属属偏压，拱部采采用42小小导管注注浆超前前支护，小导管管长5mm，环向向间距00.4mm，纵向向4m/环，外外插角22。隧道开开挖分拱拱部、中中层、下下部三层层台阶开开挖，拱拱部开挖挖进尺00.8mm，设格格栅，锚锚网喷，并加设设25ccm厚的的砼支护护，下部部开挖后
15、后要把格格栅以焊焊接方式式与拱部部格栅连连接成环环。及时施施作仰拱拱，形成成全环封封闭结构构。 该段施施工完毕毕一段时时间后发发现隧道道衬砌靠靠山侧440m范范围有纵纵、斜向向裂缝产产生，我我们对裂裂缝和衬衬砌位移移情况进进行了观观测，发发现衬砌砌并无位位移，裂裂缝在雨雨季后也也停止发发展，但但裂缝最最宽处已已达6mmm。根根据分析析，裂缝缝成因是是由于衬衬砌未置置放在基基岩上，边墙基基底承载载力不足足，在雨雨季堆积积体顺基基岩面向向下滑移移，使钢钢筋砼衬衬砌受挤挤压发生生开裂。此隧道道衬砌的的开裂证证明由于于未采取取措施控控制堆积积体的滑滑移，即即使支护护到位，也不能能保证隧隧道安全全。根据
16、据裂缝成成因，我我们的处处理措施施是在衬衬砌靠山山侧增设设锚固桩桩，控制制山体位位移，减减轻衬砌砌单侧受受挤压，并在衬衬砌基底底注水泥泥-水玻玻璃双液液浆加固固围岩，增强承承载力。然后继继续观察察，确认认裂缝已已停止发发展，洞洞口段安安全有了了保障。 该段施施工工序序流程图图如下： 2、黄黄莲坡隧隧道出口口 黄莲坡坡隧道出出口拱部部进洞开开挖时除除去表皮皮土后即即为岩石石，让人人以为已已进入基基岩，实实际下部部开挖时时发现该该岩石实实为山上上滑下来来的两层层厚层砂砂岩，覆覆盖了整整个拱部部和靠河河侧墙部部（如图图5），岩石倾倾角455，层间间为泥砂砂，裂隙隙水较丰丰富，开开挖截断断后容易易发生
17、顺顺层滑移移，对支支护和衬衬砌产生生很大的的单侧压压力，造造成破坏坏性开裂裂，很难难处理。图 5砂岩下为为堆积体体块石土土，而且且富含地地下水，侧压力力极大，一旦开开挖，泥泥夹石就就发生坍坍滑。直直到进洞洞60mm以后才才完全进进入基岩岩。针对对这种情情况，为为确保洞洞口段稳稳定，施施工中一一定要加加强支护护，尤其其是靠山山侧的支支护要加加强，我我们采用用以下施施工方案案：进洞前前对洞顶顶上方自自然沟进进行浆砌砌铺砌，防止地地表水下下渗。边仰坡坡用WTTD255中空注注浆锚杆杆加固坡坡面，锚锚杆长44m，间间距2mm，梅花花型布置置，加设设8，44040ccm钢筋筋网，喷喷砼100cm进进行防
18、护护。再沿沿拱部轮轮廓线外外缘400cm打打入95、L=115m、环向间间距0.5m的的大管棚棚进行预预注浆加加固后开开挖进洞洞。下部开开挖分上上下两层层台阶以以减少围围岩暴露露时间和和暴露面面积。上上层开挖挖一次性性爆破成成形，下下层则分分左右两两部开挖挖，让靠靠河侧先先行，为为靠山侧侧开挖提提供临空空面，减减少靠山山侧开挖挖时对围围岩的振振动。开开挖步骤骤如图66：图 6支护参参数：采采用格栅栅钢架支支撑，钢钢架0.8m/榀，靠靠河侧22锚锚杆，锚锚杆长44m，间间距1mm，钢筋筋网10，网格22020ccm，喷喷砼122cm支支护。靠靠山侧循循环进尺尺1m，格栅钢钢架0.8m/榀，与与中
19、层格格栅焊接接牢固，锚杆用用69m22超超长锚杆杆，间距距0.88m，并并安装好好垫板，挂双层层钢筋网网，钢筋筋网10，网格间间距10010ccm，喷喷砼200cm支支护。并并作255cm厚厚的砼刚刚性支护护以抵抗抗山体压压力。仰拱先先行。支支护完成成后，以以3m的的循环进进尺及时时完成仰仰拱开挖挖、衬砌砌，形成成全环封封闭结构构。 该洞口口段600m施工工完成后后我们担担心隧道道衬砌因因靠山侧侧岩石和和堆积体体的滑移移而滑移移或开裂裂，于是是布点进进行了观观测，随随时准备备采取加加强措施施。在经经过一个个雨季的的观测后后，隧道道没有发发生任何何变形问问题，证证明所采采用的施施工方法法和支护护
20、手段是是安全、可靠的的。 该段施施工工序序流程图图如下：五、偏压压洞口段段的施工工 偏压隧隧道是指指承受显显著不对对称荷载载的隧道道，形成成原因有有地形原原因、地地质原因因或坍方方造成的的等原因因。洞口口段的偏偏压一般般由地形形原因造造成，当当洞顶覆覆盖层较较薄、地地面横坡坡较陡、围岩类类别较低低时，隧隧道将承承受偏压压，多见见于傍山山隧道。也就是是隧道拱拱肩外侧侧围岩覆覆盖厚度度t小于于表2所所列数值值时，将将引起洞洞顶上方方岩体下下沉，在在岩体内内形成两两个非对对称滑动动面，使使隧道承承受显著著不对称称荷载，开挖时时易坍塌塌，衬砌砌后易开开裂。 表22 单单位：米米 t 值值围岩类别别 地
21、面横坡坡（单线线隧道）1:11:1.51:21:2.5III石石544III土土1086 5.55II18161210所以在偏偏压洞口口段施工工，要注注意尽早早将支护护和衬砌砌形成环环以抵抗抗靠山侧侧较大的的土压力力，有可可能的情情况下应应在靠河河侧加设设辅助措措施增强强其抗压压能力。 飘水岩岩隧道进进口为褐褐色砂岩岩夹页岩岩，节理理发育，风化严严重，洞洞顶横坡坡约为11:1，拱肩覆覆盖层厚厚度12m，洞口88m右侧侧（靠河河）几乎乎成陡坎坎，从墙墙脚到拱拱肩覆盖盖层厚度度为0.51.55m，如如不采取取特别措措施，一一旦开挖挖进洞，右侧必必坍无疑疑。为确确保顺利利进洞，我们制制定了以以下方案
22、案： 1、做做好天沟沟排水设设施。 2、刷刷边仰坡坡，增设设22锚锚杆，长长3.55m，间间距1.5m，梅花型型布置，挂20020ccm钢筋筋网，喷喷砼8ccm进行行地表加加固。 3、在在右侧施施作钢筋筋砼挡墙墙护坡，挡墙厚厚1m，置于稳稳定地基基上，高高于拱顶顶2m。挡墙与与边坡面面用锚杆杆连接，锚杆长长1m，间距11.2mm，梅花花型布置置。如图图7所示示：图 7 4、进进洞前沿沿拱部开开挖轮廓廓线设22排42超超前小导导管注浆浆，间距距0.44m，小小导管长长4m，环向间间距0.3m。 5、拱拱部开挖挖分左右右两部进进行，左左侧采用用炸药爆爆破，右右侧用风风镐辅助助人工开开挖成形形，循环
23、环进尺控控制在00.8mm以内，及时支支护。 该洞口口施工难难点是山山体的偏偏压和靠靠河侧的的覆盖层层特别薄薄，进洞洞易坍塌塌，但在在施作了了钢筋砼砼挡墙护护坡后进进洞，围围岩没有有发生坍坍塌，支支护也未未无开裂裂，说明明该挡墙墙对抵抗抗偏压和和稳定围围岩起了了关键性性的作用用，是成成功进洞洞的重要要措施。 该段施施工工序序流程图图如下：六、结束束语现代隧道道施工已已有上百百年的历历史了，但由于于地质地地形的千千变万化化，对隧隧道受力力分析没没有一套套统一的的计算方方法，尤尤其对不不良地质质、软弱弱围岩，更不可可能有“包治百百病”的施工工方法，只有认认清地质质情况，并根据据实际情情况采取取相应
24、的的施工措措施才可可能获得得成功。在浅埋埋、岩堆堆、偏压压隧道洞洞口段，我们认认为施工工时首要要的是强强调对围围岩变形形的控制制而不是是围岩变变形的释释放。具具体做法法就是：初期支支护必须须要有一一定的刚刚度，不不能强调调其柔性性；二次模模注要及及时施作作，不必必拘泥于于某些技技术规程程中关于于施作二二次模注注时围岩岩变形速速率必须须小于00.1mmm/dd的规定定。经过过在内昆昆线多座座隧道的的实践也也证明了了我们应应用的施施工原则则和采用用的施工工方法是是完全正正确的、妥当的的。Absttracct Durringg coonsttrucctioon oof eentrrancce sse
25、cttionn off raailwway tunnnell wiith exttremmelyy-weeak surrrouundiing rocck aat tthe loccatiion wheere thee illl ggeollogyy iss obbvioous, suuch as offfsetttinng ppresss, rocck ppilee annd fflatt innearrth, beecauuse of thee liittlle kknowwingg foor tthe geoologgic cirrcummstaancee, aand unttimeely
26、 forr suuppoortiing, iff woouldd taake froom tthreee tto ssix monnthss too coomplletee thhe cconsstruuctiion of thee enntraancee seectiion, whhilee evveryythiing hadd beeen arrrangged. Thhat wouuld briing aboout lanndsllidee orr taake it diffficcultty ffor entteriing thee tuunneel. Thiis ppapeer pputss upp soome tunnnells aas eexammplees iin NNeiKKun raiilwaay, andd brringgs fforwwardd feeasiiblee teechnnicaal pprojjectt foor ttunnnelss ass diiscuussiing aboove.Key worrds offfsetttinng ppresss rrockk piile fiaat iineaarthh coonsttrucctioon oof eentrrancce ssecttionn