坡积体中偏压隧道洞口的施工方法

本发明涉及隧道施工技术领域，特别地，涉及一种坡积体中偏压隧道洞口的施工方法。

背景技术：

随着生活水平的提高，人们的出行质量需求也不断提升，因此对路线线型的要求也不断加大，不论是公路线路还是铁路线路都出现了隧道结构，且隧道结构的数量也逐年上升，小跨大断面隧道已数见不鲜。然而，由于地质条件、路线及周边环境的限制，隧道遇到偏压的情况越来越多，且偏压多在洞口产生，而在坡积体的洞口又多伴有边坡处理问题，如何解决这些问题是保证隧道施工及运营安全性的关键所在。

对于小跨大断面隧道偏压洞口的加固一般有两种方法：一种是提高支护结构的强度或刚度，多为在洞口段施加超前支护，同时增大初期支护的支护参数及加大二次衬砌的厚度；另一种是在偏压一侧施加挡墙或者是对土体进行回填，该些方法不仅工程造价较高且未利用相关地形，施工操作繁琐，施工及运营的安全性低。

技术实现要素：

本发明提供了一种坡积体中偏压隧道洞口的施工方法，以解决小跨大断面隧道偏压洞口的现有加固方法存在的施工操作繁琐、施工及运营安全性低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种坡积体中偏压隧道洞口的施工方法，包括以下步骤：在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩；在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体，并对隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填；在边坡和回填土石上进行土工布铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层；洞口开挖施工。

进一步地，步骤“在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩”中，抗滑桩至少伸入潜在滑动面以下的稳定地层中；抗滑桩的布置形式及间距根据边坡安全系数进行设置，若边坡安全系数较大，则减小相邻两根抗滑桩之间的间距。

进一步地，完成步骤“在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩”后，还包括步骤：在山体与抗滑桩之间构建沿隧道延伸方向布设的边侧排水沟。

进一步地，步骤“在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体，并对隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填”，具体包括以下步骤：在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体；在待开挖隧道的洞口段设置超前管棚，并施作护拱和便道；将护拱和便道施作挖出的土石回填至隧道受偏压覆土少的一侧。

进一步地，进行步骤“在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体”时，根据边坡地层的稳定性及偏压力大小设置，地层稳定性差、偏压力大时，则扩大边坡内的注浆范围及注浆深度。

进一步地，进行步骤“在待开挖隧道的洞口段设置超前管棚，并施作护拱和便道”时，采用直径大于100mm的大管棚对隧道洞口进行超前支护，大管棚一次打入长度不小于30m，大管棚为热轧无缝钢管，钢管环向间距30cm～50cm，纵向外插角1°～2°；施作大管棚时配合混凝土进行护拱施工，同时进行便道的修筑。

进一步地，进行步骤“将护拱和便道施作挖出的土石回填至隧道受偏压覆土少的一侧”时，土石回填应分层回填，并采用人工及机械组合进行夯实。

进一步地，步骤“在边坡和回填土石上进行土工布铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层”，具体包括以下步骤：在边坡表面和回填土石上铺设土工布；在土工布上覆盖浆体，形成混凝土层；在混凝土层上再次回填土石；在混凝土层和回填土石上覆盖黏土，形成黏土层。

进一步地，进行步骤“在边坡和回填土石上进行土工布铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层”的具体操作时，还包括步骤：在边坡表面和回填土石上铺设土工布时，同时在回填土石上建筑中心排水沟模板；在混凝土层上再次回填土石之前，利用中心排水沟模板修筑沿隧道延伸方向布设的中心排水沟；在混凝土层和回填土石上覆盖黏土时，使黏土层的高度等于或高于中心排水沟的高度。

进一步地，步骤“洞口开挖施工”，具体包括以下步骤：采取半部cd法进行开挖掘进，具体如下：左上台阶开挖，支设永久拱架和临时拱架，打设超前小导管，进行挂网喷锚支护；右上台阶开挖，支设永久拱架，打设超前小导管，进行挂网喷锚支护；左下台阶开挖，支设永久拱架，进行挂网喷锚支护；右下台阶开挖，支设永久拱架，进行挂网喷锚支护；核心土仰拱开挖，支设永久拱架，仰拱闭合施工。

本发明具有以下有益效果：

本发明的坡积体中偏压隧道洞口的施工方法中，设置抗滑桩有利于边坡的稳定，防止边坡滑动导致隧道施工及运营出现安全问题；在隧道上方地层一定范围内进行注浆并在隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填，减少偏压对隧道的影响，提高隧道开挖和运营过程中的稳定性；在隧道上方铺设土工布，进行浆体和黏土覆盖以形成隔水稳定层，有利于隧道在正常条件及降雨条件下的稳定性；本发明的坡积体中偏压隧道洞口的施工方法，利用坡积体的相关地形进行相应施工，进而能有效解决现有小跨大断面隧道偏压洞口加固方法存在的“工程造价较高，且未利用相关地形，施工操作繁琐，施工及运营的安全性低”的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是采用本发明优选实施例的坡积体中偏压隧道洞口的施工方法施工出的结构的断面示意图。

图例说明

10、抗滑桩；20、注浆体；30、边侧排水沟；40、土工布；50、混凝土层；60、黏土层；70、中心排水沟；80、回填土石层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种坡积体中偏压隧道洞口的施工方法，包括以下步骤：

在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩10；

在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体20，并对隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填；

在边坡和回填土石上进行土工布40铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层；

洞口开挖施工。

具体地，采用本发明的施工方法进行坡积体中偏压隧道洞口的施工时，首先在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩10，布设抗滑桩10的作用为减小对隧道的下滑力，防止隧道开挖或运营过程中出现滑移破坏；然后在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体20，并对隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填，注浆体20和土石回填配合作用，用于减少偏压对隧道的影响，提高隧道开挖和运营过程中的稳定性；接着再在边坡和回填土石上进行土工布40铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层，土工布40用于防止地表水下渗对隧道产生危害，浆体覆盖用于保持坡积体整体结构的稳定性，黏土覆盖起到隔水的作用，另外也可在黏土层上进行绿化处理，且土工布40铺设、浆体覆盖、及黏土覆盖配合作用，用于形成结构稳定且防水性能好的隔水稳定层，增强坡积体整体结构的稳定性；最后进行洞口开挖施工。

本发明的坡积体中偏压隧道洞口的施工方法中，设置抗滑桩10有利于边坡的稳定，防止边坡滑动导致隧道施工及运营出现安全问题；在隧道上方地层一定范围内进行注浆并在隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填，减少偏压对隧道的影响，提高隧道开挖和运营过程中的稳定性；在隧道上方铺设土工布，进行浆体和黏土覆盖以形成隔水稳定层，有利于隧道在正常条件及降雨条件下的稳定性；本发明的坡积体中偏压隧道洞口的施工方法，利用坡积体的相关地形进行相应施工，进而能有效解决现有小跨大断面隧道偏压洞口加固方法存在的“工程造价较高，且未利用相关地形，施工操作繁琐，施工及运营的安全性低”的技术问题。

可选地，如图1所示，步骤“在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩10”中，

抗滑桩10至少伸入潜在滑动面以下的稳定地层中；

抗滑桩10的布置形式及间距根据边坡安全系数进行设置，若边坡安全系数较大，则减小相邻两根抗滑桩10之间的间距。

具体地，设置抗滑桩10时，抗滑桩10的位置一般设置在距隧道开挖轮廓线水平间距3m～5m左右，但必须设置在潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间；抗滑桩10的具体长度根据地层条件具体设置，但需设置抗滑桩10至少伸入潜在滑动面以下的稳定地层中；抗滑桩10的布置形式及间距根据边坡安全系数进行设置，抗滑桩10的桩径一般可设置为1.5m～3m，桩间距一般可为4m～6m左右，若边坡的安全系数较大，则可适当减小相邻两根抗滑桩10之间的间距，但必须设置在潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间，否则，抗滑桩10不能达到预设的效果。

具体地，抗滑桩10开挖、浇筑形成的具体步骤为：首先在设定位置处挖孔，并将孔内的渣土排出；然后再浇筑混凝土护壁，并对孔底进行清理；接着在孔中安放钢筋笼；最后再灌注混凝土，并养护。抗滑桩10的施工步骤简单、容易实施。

可选地，完成步骤“在边坡的潜在滑动面与隧道开挖轮廓线之间构建沿隧道延伸方向依次间隔布设的抗滑桩10”后，还包括步骤：

在山体与抗滑桩10之间构建沿隧道延伸方向布设的边侧排水沟30。具体地，边侧排水沟30的截面形状优选为梯形，且梯形的大开口端朝上，梯形排水沟相比于其它截面形状的排水沟，其结构更稳定，所需围护频率低。边侧排水沟30的截面积大小根据当地的降雨量及地形进行具体设置。边侧排水沟30所处位置为山体与抗滑桩10的交汇处，边侧排水沟30的作用是对水流进行汇流、导流，进而防止水流在抗滑桩10处累积，进而对抗滑桩10产生不利影响。

可选地，步骤“在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体20，并对隧道受偏压覆土少的一侧进行土石回填”，具体包括以下步骤：

在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体20；

在待开挖隧道的洞口段设置超前管棚，并施作护拱和便道；

将护拱和便道施作挖出的土石回填至隧道受偏压覆土少的一侧。

本可选方案中，如图1所示，进行步骤“在隧道开挖轮廓线上方的土体内注浆形成注浆体20”时，根据边坡地层的稳定性及偏压力大小设置，地层稳定性差、偏压力大时，则扩大边坡内的注浆范围及注浆深度。本可选方案的具体实施例中，注浆体20形成的具体步骤为：首先在边坡中定位位，然后在孔的定位位置处钻孔，钻孔完成后再清孔，然后向孔中下花管和填料，最后再开环注浆。注浆体20的形成步骤简单，容易实施。设置注浆体20，可提高边坡土体的稳定性，并减少偏压对隧道的影响，提高隧道开挖和运营过程中的稳定性。

本可选方案中，如图1所示，进行步骤“在待开挖隧道的洞口段设置超前管棚，并施作护拱和便道”时，

采用直径大于100mm的大管棚对隧道洞口进行超前支护，大管棚一次打入长度不小于30m，大管棚为热轧无缝钢管，钢管环向间距30cm～50cm，纵向外插角1°～2°；

施作大管棚时配合混凝土进行护拱施工，同时进行便道的修筑。

具体地，超前大管棚设于隧道洞口段，可通过注浆提高围岩自承能力，提高岩体对结构的弹性抗力，进而改善结构受力条件；具体施工中，采用φ108mm大管棚进行超前支护，管棚一次打入长度不小于30m，长管棚采用外径108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管，钢管环向间距30cm～50cm，纵向外插角1°～2°。施作大管棚时，配合c30混凝土进行护拱施工，同时由于该工程有便道需要，因混凝土及浆体凝固需要时间，故在护拱施作阶段还同时进行便道的修筑，节约施工时间，提高施工效率。管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m，注浆采用分段注浆；注浆参数：水灰比＝0.5：1，注浆压力：0.5～1mpa，洞口管棚施工采用全站仪定位，严格控制打设角度、接头质量，一次性施作完成，提高施作质量和施工效率。

本可选方案中，如图1所示，进行步骤“将护拱和便道施作挖出的土石回填至隧道受偏压覆土少的一侧”时，土石回填应分层回填，并采用人工及机械组合进行夯实。

可选地，如图1所示，步骤“在边坡和回填土石上进行土工布40铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层”，具体包括以下步骤：

在边坡表面和回填土石上铺设土工布40，土工布40用于防止地表水下渗对隧道产生危害；

在土工布40上覆盖浆体，形成混凝土层50，混凝土层50用于保持坡积体整体结构的稳定性；

在混凝土层50上再次回填土石，回填土石有利于进一步减少偏压对隧道的作用；

在混凝土层50和回填土石上覆盖黏土，形成黏土层60，黏土层60起到隔水的作用，另外也可在该层进行绿化处理。

本可选方案中，土工布40、回填土石层80、混凝土层50、及黏土层60等配合作用，用于形成结构稳定且防水性能好的隔水稳定层，增强坡积体整体结构的稳定性。

可选地，如图1所示，进行步骤“在边坡和回填土石上进行土工布40铺设、浆体覆盖、黏土覆盖以形成覆盖边坡表面的隔水稳定层”的具体操作时，还包括步骤：

在边坡表面和回填土石上铺设土工布40时，同时在回填土石上建筑中心排水沟模板；

在混凝土层50上再次回填土石之前，利用中心排水沟模板修筑沿隧道延伸方向布设的中心排水沟70；

在混凝土层50和回填土石上覆盖黏土时，使黏土层60的高度等于或高于中心排水沟70的高度。

具体地，中心排水沟70的大小根据当地气象条件确定，中心排水沟70的截面形状为长方形，具有开挖面小，深度可控的优点；中心排水沟70设置在两个隧道的中心位置，也可设置在一个隧道的最低位置，中心排水沟70的该种位置设置，可使得两侧的水都在此处汇合，或隧道一侧的水在此处汇合，进而防止隧道破坏并降低边坡滑移的风险。

可选地，步骤“洞口开挖施工”，具体包括以下步骤：

采取半部cd法进行开挖掘进，具体如下：

左上台阶开挖，支设永久拱架和临时拱架，打设超前小导管，进行挂网喷锚支护；

右上台阶开挖，支设永久拱架，打设超前小导管，进行挂网喷锚支护；

左下台阶开挖，支设永久拱架，进行挂网喷锚支护；

右下台阶开挖，支设永久拱架，进行挂网喷锚支护；

核心土仰拱开挖，支设永久拱架，仰拱闭合施工。

具体地，洞口开挖的该施工步骤，有利于开挖过程中坡积体的稳定性，防止出现隧道不稳定或坍塌现象，且整个施工过程操作简单，施工人员的工作强度低，施工效率高。实际开挖时，每个台阶的距离为5～10m，便于及时的运输石渣、顶板支护等其他工序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。