隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》是湖南路橋建設集團有限責任公司完成的建築類施工工法。完成人是潘朝暉、陳偉航、李國鳳、劉宙輝、石鈺勝。該工法適用於有淺埋偏壓地段且有不良地質隧道洞口的施工，如在極破碎岩體、塌方體、砂土質地層、腐質土堆積地層地段；及一般沿溝谷進行布線的山區公路，存在一定偏壓的隧道地段。

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》主要特點是：施工機具簡單，容易操作；反壓回填工藝簡單，能夠就地取材；對回填土的導管注漿，使整個回填層形成固結體，與邊坡注漿形成一個整體結構；改變原設計的淺埋變成深埋，明洞變為暗洞；相對原設計的偏壓擋牆，後期維護成本有所降低。

2020年9月2日，《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法
• 工法編號：HNJSGF078-2019
• 完成單位：湖南路橋建設集團有限責任公司
• 完成人：潘朝暉、陳偉航、李國鳳、劉宙輝、石鈺勝
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：湖南省2019年度工程建設省級工法

形成原因

中國隧道洞口施工地段很多處於山體側面，而山體側面一般存在不同程度的淺埋偏壓，傳統的方法是對隧道邊坡加固後直接對洞口進行施作，此方法施工時極易冒頂坍塌，甚至因為對邊坡擾動過大，直接出現山體位移、滑坡等，給施工帶來極大的困難，同時也帶來較大的安全隱患。針對此情況，湖南路橋建設集團有限責任公司承建的安徽黃山休寧縣G205五里亭至桃林公路改建工程02標的茶子嶺隧道洞口施工採用反壓回填、明洞暗做的施工工藝，在規定的時間內完成洞口施工，既滿足現場施工的需求保證了現場施工質量，又極大的提高了洞口施工的安全性。湖南路橋建設集團有限責任公司經過施工實踐總結後形成了《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》。

工法特點

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》的特點有：

1.施工機具簡單，容易操作。

2.反壓回填工藝簡單，能夠就地取材，偏壓擋土牆與回填填土均能夠快速築成，不耽誤工期，同時可增加隧道和邊坡的穩定性。

3.對回填土的導管注漿，使整個回填層形成固結體，與邊坡注漿形成一個整體結構，改善原有的不良地質，既能有效的觀察邊坡是否下沉，又能防止洞口的施工塌陷，洞口施工的安全性得到最大程度的控制。

4.改變原設計的淺埋變成深埋，明洞變為暗洞，達到增加隧道洞口施工安全和邊坡的穩定性的效果。

5.相對原設計的偏壓擋牆，後期維護成本有所降低，且維修洞口工程時，不影響隧道的正常運營。

操作原理

適用範圍

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》適用於有淺埋偏壓地段且有不良地質隧道洞口的施工，如在極破碎岩體、塌方體、砂土質地層、腐質土堆積地層地段；及一般沿溝谷進行布線的山區公路，存在一定偏壓的隧道地段。

技術理論

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》的 技術理論是：

針對洞口的崩塌體採用反壓回填、明洞暗做。反壓回填對隧道洞口偏壓邊坡噴錨處理，錨桿呈梅花形布置，在邊坡與隧道平行線上的另一側澆築大體積的偏壓擋土牆，偏壓擋土牆與回填填土快速築成，並對回填土的導管注漿，使回填土形成一個深層固結層，對不穩定邊坡形成有效抵抗力，使隧道洞口周圍邊坡的土層受力均勻，化被動為主動。明洞暗做則在取消原設計明洞的施工，直接在注漿後的回填土下進洞，改變淺埋偏壓地形地貌，使淺埋變成深埋，明洞變為暗洞，避免對崩塌體的施工擾動。

施工工藝

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

該工法的施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

操作要點

一、施工準備

邊坡植被處理：先清除邊仰坡上的植被、浮土、危石，做好邊仰坡的施工排水設施，以防地表水沖刷而造成仰坡失穩，並隨時監測，檢查山坡穩定情況，如圖2所示。

圖2 邊坡植被處理圖

二、邊仰坡噴錨注漿處理

按照圖紙設計，仰坡布置1.5×1.5米梅花型砂漿錨桿孔，採用人工手持風鑿機鑽孔，砂漿錨桿外露10～15厘米，然後進行注漿，注漿壓力不得大於0.4兆帕，直到鑽孔注滿流出為止。

1.錨桿按設計要求尺寸截取，並進行整直、除銹和除油，外端不用墊板的錨桿先彎制彎頭。

2.水泥選用普通矽酸水泥，砂子粒徑不大於3毫米，並過篩。

3.配合比為水泥：砂：水，具體配合比按實驗室出具施工配料單配比，施工前必須作施工配合比試驗。

4.鑽孔應符合下列要求，孔徑應與錨桿直徑配合好。孔徑比管徑大15毫米，孔位允許偏差為±15～50毫米；孔深允許偏差為±50毫米。

5.砂漿拌合均勻，並調整其和易性，隨拌隨用，緩慢均勻將注漿管往外抽出，並始終保持注漿管口埋在砂漿內，以免漿液出現空洞。注漿體積應約大於需求體積。將注漿管全部抽出後立即將桿體強行插入，桿體插入孔內的長度不得短於設計長度95%，實際長度亦不短於設計長度的95%，並根據孔口是否有漿液擠出來判定注漿是否飽滿，如圖3所示。

圖3 隧道洞口側上邊仰坡注漿圖

三、修築自然坡坡腳擋土牆

在儘量不擾動原自然坡的情況下，修整好坡腳曲線、清理浮土等，挖好擋土牆基礎，通過承載力試驗後，修築一道擋土牆對坡腳進行抵擋防護，與噴錨防護一起對整個邊坡形成一個整體防護體系。

四、修築偏壓擋牆

偏壓擋土牆修築在洞口偏壓段的正對面，設定長度為洞口至偏壓邊坡末端，高大堅實牢固，能夠在回填土後對整個偏壓段形成一個有效的抵抗力。

1.擋牆基底挖土方：挖基底土方採用挖掘機及人工配合進行開挖。挖基配合牆體施工分段進行，先測量放線，定出開挖中線及邊線，起點及終點，設立樁標，註明高程及開挖深度。

2.地基處理：當挖基發現有淤泥層或軟土層時，需進行換土處理，報請監理工程師及業主批准後，方進行施工。

3.擋牆基礎與牆身模板安裝：模板採用鋼模拼裝，側模用Φ16的螺栓對拉定位，螺栓間距為80厘米，螺栓穿孔可採用內徑為20~25厘米的硬塑膠管，牆身模板超過4米高採用二次立模的方法。

4.擋牆基礎澆築：按擋牆分段長，整段進行整體一次性澆築。

5.現澆擋牆牆身砼：澆筑前，在擋牆與基礎的結合面，需按照施工縫處理，即先進行鑿毛，將鬆散部分浮漿鑿除，沖洗乾淨，然後架立模板。砼罐車運輸到現場後，由砼輸送泵澆築，砼澆築由低到高分層均勻進行，分層厚度一般為30厘米，採用插入式振搗。澆灌到頂後，及時抹面，定漿後再二次抹面，如圖4所示。

圖4 偏壓擋土牆施工現場圖

五、碎石土回填

在偏壓擋牆達到設計強度後，採用碎石土進行分層回填，每層填築高度不超過50厘米，層層碾壓，回填高度超過洞頂5米，如圖5所示。

圖5 回填碎石土施工現場圖

六、小導管安裝及注漿對洞頂反壓回填段進行注漿加固，加固採用Φ50毫米的小導管注漿，注漿長為整個偏壓淺埋段，鋼管長度6.0～10.0米，間距1.5×1.5米，梅花形布置，確保注漿擴散；注漿範圍為隧道中心線兩側各20米，注漿採用1:1水泥漿，並摻入水玻璃作為速凝劑，注漿壓力0.5～2.0兆帕，注漿參數可根據現場實施情況酌情調整；沿隧道兩側按1.5米間距30米/根豎向打入Φ108跟管注漿；待整個回填土層形成深層固結體後，採用大管棚進洞施工，進洞後，在固結層洞內右側從洞口至洞內20米下導採用4.5米Φ50毫米的小導管注漿，按1.5×1.5米梅花形布置，注漿參數見表11。

七、洞口施工

洞頂回填層的注漿經過試驗檢測達到設計強度後，開始進行洞口施工。洞口支護採用長管棚支護，管棚為Φ108毫米壁厚6毫米熱軋無縫鋼管，長度28米，環向間距0.4米。待管棚安裝完畢並注漿後，採用預留核心土法挖掘進洞，開挖每循環進尺不超過1.2米，每循環及時進行清渣、噴射砼、錨桿注漿、鋼支護等初支工作，待本循環工序作業完畢後，方能進行下一步開挖循環支護。

材料設備

《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》的材料設備要求如下：

1.該工法對材料要求見表2。

2.該工法對設備要求見表3。

質量控制

施工企業採用《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》施工時，應採取的質量控制要求如下：

1.該工法遵照執行的標準規範《公路隧道施工技術規範》（JTGF60-2009）、《公路隧道施工技術細則》（JTG/TF60-2009）、《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2017）。

2.開工前對所有作業班組進行技術交底，使每一位施工人員明確工程的意義、施工的方法、過程的工序等。

3.鑽孔順序由高孔位向低孔位進行。

4.認真作好鑽進過程的原始記錄，及時對孔口返漿岩屑進行地質判斷及描述，作為洞身開挖時的地質預測預報參考資料。

5.鋼管在專用的管床上加工好絲扣，導管四周鑽設孔徑15毫米注漿孔，呈梅花型布置。

6.回填土注漿量應滿足設計要求；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鑽孔周圍岩體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。注漿壓力：初壓0.5～1.0兆帕，終壓2兆帕。

7.嚴格把控原材質量，各材料的型號、質量和規格等應符合設計和規範要求。對進場的鋼材、水泥、砂、石等必須經過試驗合格後，報監理批准方能使用。並加強過程控制，試驗室取樣、過程試驗必須嚴格按照規範要求進行。

安全措施

施工企業採用《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.建立完善的施工安全保證體系，項目部成立了安全領導小組，對本工程施工現場安全生產標準化管理，採用三級安全交底、日常安全巡查，班前安全會議、醒目安全標牌提醒等一系列安全生產工作，對安全工作精細化、日常化，杜絕傷亡事故的發生及其對工程進度的影響，確保工程順利施工。

2.嚴格按技術交底進行施工，提前做好安全技術交底，為保證施工安全，現場要求專人統一指揮，並設專職安全員負責現場的安全工作，堅持班前進行安全教育制度。

3.施工區域應設定警示標誌，嚴禁非工作人員出入。

4.施工中應對機械設備進行定期、養護、維修。

5.堅持安全教育，加強全員安全意識教育。

6.嚴格按設計及施工規範要求進行施工，認真執行相關的施工安全規程。

7.加強對圍岩進行動態監控量測，實行信息化管理，科學組織施工。

8.拆卸鑽桿時，要統一指揮、明確聯絡信號，板鉗卡鑽方向應正確，防止管鉗及扳手打傷人。

9.鋼管內注漿時，操作人員應戴口罩、眼鏡和膠手套。

10.氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂、乙炔發生器有防止回火的安全裝置。

11.施工現場使用的手持照明燈使用36V安全電壓。

12.室內配電櫃、配電箱前要有絕緣墊，並安全漏電保護裝置。

13.施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》（JGJ46-2005）的有關要求執行。

環保措施

施工企業採用《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

1.成立施工環境衛生保證管理機構，認真學習環境保護法和公司環境體系程式檔案，執行當地環保部門的有關規定，並充分發揮項目部中環保組的作用，會同有關部門組織環境監測，調查和掌握環境狀態，督促全體職工自覺做好保護工作，並認真接受業主和環保部門的監督指導。

2.保持施工場地良好的通風排氣效果，禁用排氣量超標的工程車輛。

3.設立專用排漿溝、集漿坑，對廢漿、污水進行集中沉澱處理後，再進行排放至指定位置，認真做好無害化處理，從根本上防止施工廢漿亂流。

4.將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，合理布置、規範圍擋、圍護，做到各種標牌清楚、齊全，標識醒目，施工場地整潔文明。

5.採用先進的環保施工機械。採取設立隔音牆、隔音罩等消音措施降低施工噪音。

效益分析

湖南路橋建設集團有限責任公司採用《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》施工的效益有：

一、經濟效益

從長遠來看，採用此工法，使得隧道洞門的使用年限延長，有效抵抗偏壓邊坡的壓力，洞門段受力均勻，避免了2018年後的反覆維修，節省維修經費，而且該工法在少量維修時，基本都是線外維修施工，不需要封閉隧道，不影響運營，經濟效益和維修時期隧道安全性都得到保障，對比圖見圖6。

圖6 傳統偏壓牆與反壓回填偏壓牆施工方法比較圖

傳統偏壓擋牆直接在隧道外側頂澆築完成，但2018年後因為偏壓、位移原因，偏壓牆容易開裂、從而影響隧道洞門安全，需反覆進行維修，而相比採用該工法進行施工，由於偏壓擋牆遠離隧道，回填土覆蓋厚重，對偏壓邊坡形成一個有效的抵抗力，避免了2018年後的反覆維修，延長洞門的使用年限，大大降低了維修經費。其經濟效益主要體現在反覆維修成本的降低，成本降低60%左右。

以本項目隧道50年的使用時期為例，經濟效益明細如下：

1.傳統方法維修成本（50年需維修5次左右）：人工費：250元/人×5人×3天×5次=18750元；材料費：4000元×5次=20000元；機械費：8000元×5次=40000元，合計78750元。

2.該工法維修成本（50年僅需維修2次左右）：人工費：250元/人×5人×3天×2次=7500元；材料費：4000元×2次=8000元；機械費：8000元×2次=16000元，合計31500元。

3綜合以上：該工法維修節省費用約78750-31500=47250元。避免2018年後的反覆維修，使維修經費的成本降低60%左右。

因此，在相同的地理、經濟條件下，採用反壓回填工法施工比傳統的偏壓牆施工，僅僅是回填土覆蓋厚一些，擋牆澆築比較厚重，但是在進洞施工時提高了安全性，有效避免因受力不均勻使隧道洞口、明洞部分開裂、冒頂等危險情況發生。且因為對偏壓邊坡的抵抗力，形成一個穩定的受力階層，使洞口在以後的運營階段，無需反覆維修。

二、社會效益

良好的單壓明洞施工工藝能有效的提高施工運營階段安全係數，降低安全事故發生的機率。不需要採用大型的施工設備和專業的技術工人，施工技術和工藝比較簡單，施工成本低，適用性強，施工速度快，對社會發展有著積極的作用。為建設資源節約型、環境友好型社會，實現國民經濟健康、快速發展具有重要意義。

三、推廣套用前景

該工法施工時，不需要採用大型的施工設備，施工技術和工藝比較簡單，施工成本低，能就地取材，適用性強，施工速度快，且對隧道淺埋偏壓處治施工效果明顯，關鍵是施工與運營階段安全穩定，無後續安全隱患，具有廣泛的推廣運用前景。

註：施工費用以2018年施工材料價格計算

套用實例

湖南路橋建設集團有限責任公司採用《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》的套用實例如下：

安徽省休寧縣G205五里亭至桃林公路改建項目02標

1.項目名稱：茶子嶺隧道五里亭端洞口

2.施工日期：2018年1月2日至2018年2月12日

茶子嶺隧道五里亭進洞口位於山咀的西北坡，進洞口發育一處崩塌體，崩塌體為花崗岩，在地表形成岩堆，層厚5~10米，如按照原設計施工，洞口坡腳將被挖除，風化層形成臨空狀態，風化層與基岩之間存在天然滑動面，雨季地表水匯入風化層內極易造成洞口大規模滑坡危害，施工風險極大。2017年12月8日，由業主、設計、監理、施工單位等相關技術人員進行現場查看分析後，開會研究採用反壓回填、明洞暗做的方式進行此洞口的施工。

3.套用效果

為了檢查該工法的施工效果，保證隧道施工安全，湖南路橋建設集團有限責任公司在洞口周邊設定了10處沉降觀測點，一直到洞口與明洞施工完畢，洞口邊坡位移、洞口頂、仰拱沉降均在規範要求內，洞內施工時也未出現裂縫、掉塊、塌陷等現象。其施工簡單，安全性高。

榮譽表彰

2020年9月2日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2020〕136號檔案發布《關於公布2019年度省級工程建設工法的通知》，《隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做施工工法》被評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。