隧道穿越滑坡堆积体施工技术

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1工程概况

深圳市地铁5＃线建设平南铁路改线工程龙华隧道全长806m，里程为DK15+100～DK15+906，属于一级电气化双线铁路隧道，最大开挖宽度13.56m,高度12.96m,断面方145.61m2。全隧均位于曲线上，线路平面上隧道呈中间小、两头大，标段范围内从0.4m加宽断面逐渐变化到1.6m加宽断面，变化值从1.0m~0.4m~1.2m~1.6m共计4个变化段。采用新奥法施工，光面爆破，钢架锚喷支护，复合式衬砌。中铁十局负责施工的第3标段暗挖长度500m，其中Ⅴ、Ⅵ级围岩段长355m，占全长的71%，是工程的难点、重点所在，尤其是DK15+745～+800段的滑坡堆积体。

2滑坡堆积体现状

2.1工程水文地质特征

DK15+745～+800段原为山谷，2005年暴雨将四周山体的残坡积层冲集此处。隧道顶板厚3.5～11.0m，边墙底以上主要由坍滑体的含砾粉质粘土及全风化花岗岩组成，松散，饱和，呈软泥状，地表已作植草及排水处理。地下水主要为基岩裂隙水，渗透及富水性较好，雨季时降水即刻渗透到隧道内，水量极大。隧道边墙底部以下为中～弱风化的花岗岩，施工时需进行爆破处理。

2.2设计开挖初支

2.2.1滑坡体处理加固①DK15＋740～＋810线路左侧抗滑桩：距线路左中线13m处布置一排11根2×2.25人工挖孔钢筋混凝土抗滑桩，深23m，桩间距3.0m。②DK15＋750～＋800段地表袖阀管注浆：隧道中线左右10m范围，钻设￠110cm孔，￠50袖阀管注浆，2×2.0m间距梅花形布置,入弱风化岩2m以上。

2.2.2超前支护DK15+800~+770洞口段拱部1500范围￠108×6mm长管棚，环向间距40cm；DK15+770~+745洞身段拱部1500范围￠89×5mm长管棚，每次打设10m，纵向间距7m，搭接3m，环向间距40cm；均注1：1水泥浆液。

2.2.3初支体系本段为Ⅵ级围岩，采用I20a钢架，@50cm；￠8单层钢筋网，@20×20cm；拱部￠22组合中空注浆锚杆，边墙￠22砂浆锚杆，L＝3.5m，纵环间距100×100cm；￠22纵向连接筋，@100cm；全环喷射C25混凝土27cm厚。

2.2.4施工方法采用CD工法，分为上、中、下3台阶；中隔壁上部采用￠22超前砂浆锚杆，L＝4.5m；架立I18临时钢架，@60cm；侧壁上、中部采用￠22砂浆锚杆，L＝2.5m，纵环间距100×120cm；￠22纵向连接筋，@100cm；喷射C20混凝土15cm厚。临时仰拱采用喷射C20素混凝土10cm厚；上、中部每侧拱脚打设1根￠42×3.5注浆小导管锁脚，L＝4.0m。

3施工方案

在按原设计完成地表抗滑桩、袖阀管注浆、洞口段拱部的超前大管棚支护后，于2009年2月15日采用CD法进洞暗挖施工，在完成前几榀初支钢架后发现下沉严重、迅速（施工时预留30cm的沉降量，喷射混凝土封闭后1d~2d就下沉了5cm~10cm），底部临时封闭的10cm厚C25喷射混凝土仰拱翘壳、开裂，但洞身初支结构未见任何异常开裂变形，监控量测数据也表明下沉大但收敛位移稳定。发生此种情况后，现场立即在拱部（1200范围）增设临时仰拱（I20a钢架＋喷射27cm厚C25混凝土）及中部临时竖撑（I20a工字钢），通过采取上述的措施，仰拱整体已闭合段下沉、收敛均稳定无异常。经过设计单位现场踏勘后，拟将开挖方法变更为CRD法施工。

4优化的CRD法

采用四台阶法开挖，拱部预留大核心环形槽挖，临时仰拱增设I20a钢架喷射27cm厚C25混凝土，中部采用I20a工字钢临时竖撑，整体闭合、步步为营施工，具体施工措施如下。

4.1滑坡体处理加固

抗滑桩已按设计施做完毕，入微风化岩均在6m以上；袖阀管注浆也已按设计完成。

4.2超前支护

DK15+800~+770洞口段拱部1500范围￠108×6mm长管棚已按设计施做完毕，必要时局部补充￠42×3.5mm超前小导管。DK15+770~+740洞身段拱部1500范围￠89×5mm长管棚拟按设计施做，若现场操作困难，则改为双排￠42×3.5mm超前注浆小导管，层距15cm～20cm，梅花形间隔布置,环向间距30cm，L＝3.0m，纵向搭接1.5m。

4.3初支体系

采用I20a钢架，@50cm；￠8单层钢筋网，@20×20cm；￠22纵向连接筋，@100cm；全环喷射C25混凝土27cm厚。由于本段埋深浅，土质松软，打设锚杆时的扰动经常造成局部的掉块、坍塌，加上预留大核心土后打设锚杆极其困难，因此取消了原设计的拱部￠22组合中空注浆锚杆。在钢架每侧拱脚打设6根￠42×3.5mm注浆小导管锁脚，L＝4.0m，环向间距100cm，钢架左右各布置3根。边墙采用原设计￠22砂浆锚杆，L＝3.5m，纵环间距100×100cm。

4.4施工方法

第一台阶采用预留大核心土环形槽挖法，高度范围为拱部1200，至起拱线；第二台阶至起拱线下1m，高度3.5m，采用左右错开半边开挖；第三台阶至边墙底，高度3.5m，采用左右错开半边开挖；第四台阶为仰拱，整体开挖闭合施工。纵向每台阶长度控制在6m～8m，第一台阶每次开挖一榀钢架长度；第二、三台阶每次开挖1～2榀钢架长度，左右错开5m以上；仰拱每次开挖2m～3m。

4.5临时支护措施

①临时仰拱：第一台阶增设I20a钢架（@50cm）＋喷射27cm厚C25混凝土；￠22纵向连接筋，@100cm。②中隔壁临时支撑：第一台阶增设I20a临时竖撑，@50cm，￠22纵向连接筋，@100cm。若拱顶下沉较大时喷射27cm厚C25混凝土包裹封闭。③大核心土临时支护：由于第二、三台阶的基底为原岩（强风化～微风化花岗岩），所以未设置临时仰拱及中隔壁临时支撑。改为保留“八字形”大核心土，两侧采用导坑形式开挖，核心土侧挂￠8单层钢筋网，@20×20cm，喷射10cm厚C20混凝土支护。4.6施工步骤第一台阶预留大核心土环形槽挖法，每次开挖一榀钢架，超前5m→第一台阶临时仰拱闭合，中隔壁临时支撑架设→第二台阶左右错开5m槽挖、初支→大核心土临时支护→第三台阶左右错开5m槽挖、初支→大核心土临时支护→第四台阶仰拱整体闭合（包括仰拱二衬及填充）→每闭合2个循环的仰拱拆除1个循环的临时支撑。

5施工技术措施

①测量：开挖半径（以R1为例）＝6.95m，视现场地质实际情况，高程整体抬高20cm～40cm，确保预留沉降量，满足二衬②￠42×3.5mm超前小导管根据现场围岩情况确定施工与否，施工时注浆必须饱满，开挖长度不能超出小导管的搭接范围。③上部核心土预留长度、宽度以现场立拱、锚杆、喷射混凝土方便操作为宜，并且要注意核心土的坡度，防止坍塌。④孤石爆破作业必须采用浅孔预裂爆破，应尽量控制药量，避免放大炮，减少对围岩的扰动，严格控制超挖，杜绝欠挖。⑤钢架横向应与隧道纵向垂直，中线与隧道中线重合。连接螺栓应紧固，不管螺栓连接与否均要焊接连接板，纵向连接筋与拱架焊接牢实，钢架脚用方木或木板垫平垫稳，楔子打紧，使钢架顶紧岩面，拱脚处回填洞碴，方便下部连接。⑥锚杆钻孔应垂直于岩面，保证深度，插入杆体前应将孔内杂质吹洗干净，注浆饱满，与钢架焊接牢固，杆体外露不大于10cm。除边墙外必须采用注浆泵施工。⑦钢筋网绑扎、点焊牢固，以喷射时不晃动为原则，并且应预留下次的搭接长度。⑧锁脚锚管一定要保证其数量、质量。注浆禁止采用药卷锚固剂，必须使用气动吹风泵或电动注浆泵，以保证其关键的作用。⑨喷射混凝土要求采用湿喷工艺。施工时严格配合比，注意调整风、水压力和喷射角度、距离，减少回弹量。喷射时岩面不得有松土虚碴和杂物，风化岩面不得用水冲洗，只能用高压风吹扫干净。喷射面要平整、不得成波浪形，厚度保证27cm。每循环喷射前必须将上循环钢架背后空洞喷射满，必要时预留注浆导管回填注浆。⑩量测桩点要妥善保护，加强量测工作，指导和修正施工支护参数。当洞内变形量较大时，应根据反馈信息及时施做仰拱及填充，甚至二次衬砌。

6施工安全措施

①进入工作面人员首先检查工作面情况，特别是拱顶、两帮、掌子面有无松动岩块、裂纹等安全隐患，如有，必须立即处理。开挖时注意落石、掉块，防止事故发生。②打锚杆和环形开挖在斜坡上作业，注意检查支腿的稳定性，防止跌落伤人，同时注意钎子或锚杆滑落伤人。③钢架笨重，安装时要有专人指挥，大家齐心协力不得各行其事，架立好后要支撑牢固，防止倾倒，纵向连接筋随立拱同时就要安装好。④喷射作业人员要戴好防护用品，防止高压风、水、石料伤人。⑤隧道内多工序多工种平行作业，相隔距离较近，互有干扰，噪音大，任何工作人员都得注意周围工作环境，在保护自己的同时还要保护别人。⑥施工开挖要以上部为主，大家相互配合，在保证安全的条件下保证质量和进度。

7施工体会

7.1地表水的防渗处理

滑塌体主要由砾粉质粘土及全风化花岗岩组成，松散，饱和，呈软泥状，隧道本身处于沟谷地处，降雨时水流即刻渗入洞内。针对这种情况，在隧道地表铺设了一层防水板，并在防水板上覆盖泥土，根据地形修建了环形的排水沟。雨天时，专人排引水流，以防渗入洞内。

7.2地表袖阀管注浆的作用

本段隧道地表设有￠50袖阀管注浆，2m×2.0m间距梅花形布置，范围为隧道两侧10m，加固至底部弱风化岩上，注浆压力为1.5MPa~2.0MPa。从隧道开挖效果来看很不理想，未达到改善围岩物理力学性能的目的，反而由于施钻的施工用水进一步增加了围岩的含水量。在这类滑塌体的地层注浆加固，采用粉喷桩的效果可能会更好，但会增加工程造价。

7.3拱部系统锚杆的作用

原设计隧道拱部采用￠22组合中空注浆锚杆，L＝3.5m，纵环间距100×100cm。由于拱部围岩均为松散、塑泥状的滑塌体，埋深也浅；锚杆根本起不到任何的锚固作用。反而打设锚杆时的扰动经常造成局部的掉块及坍塌，影响施工安全。国内也有很多已建成的类似浅埋隧道未设置拱部系统锚杆，比如深圳市龙岗区南通道的蛇岭隧道。

7.4预留沉降量的控制

根据施工现场的监控量测反映，第一台阶仰拱未闭合前下沉8cm～10cm；临时仰拱施做后下沉5cm左右；第二台阶开挖下沉5cm左右；第三台阶下沉2cm左右；仰拱闭合后拆除临时支撑下沉2cm左右；总下沉量在30cm左右，下沉主要是在第一台阶，原因是钢架基底未能达到承载力要求。根据各段的实际地质情况，在架立第一台阶（拱部）的钢架时整体提高20cm～40cm，已确保二衬净空厚度。按照铁路隧道监控量测的规定，隧道拱顶下沉的预警值是3cm，本段远远超出此限值，为此监理等部门经常就此事发整改通知甚至要求停工。

8结束语

综上所述，通过对龙华隧道出口滑坡段的地质及稳定性分析、隧道与滑坡体的位置关系分析，滑坡体没有位移,围岩变形较小,量测数据在设计及规范要求范围以内。表明了上述施工方案切实可行,从而保证了该隧道安全、顺利地穿越滑坡堆积体。

作者：韦高志 单位：深圳市交通公用设施建设中心