偏压隧道洞口边坡零开挖防护研究

翟 超

(安徽省中兴工程监理有限公司,安徽 合肥 230000)

1.1 概况

大洪岭1号隧道、2号隧道位于安徽省黄山市祁门县安凌镇与大坦乡交界处，大洪岭1号隧道左线总长118m(ZK66+828-ZK66+946),右线总长88m(K66+848-K66+936)。2号隧道左线总长4 326m,本标段起讫里程为ZK67+034-ZK69+491，全长2 457m；

右线总长4 321m，本标段起讫里程为K67+053-K69+500，全长2447m。两隧道间路基为分离式路基，左线长88m，右线长117m，根据设计文件及现场地形观察，左线隧道池州端为偏压式洞门[1]。图1为大洪岭1#、2#隧道洞口地形图。

图1 大洪岭1#、2#隧道洞口地形图

1.2 水文气候及地质特征

隧道短路基地貌为皖南中低山区，地形以中、低山为主体，地表地层主要为变质砂岩、砂岩等岩性为主。大洪岭2号隧道左洞洞口地处断层破碎带，岩层节理裂隙发育，抗风化能力一般，地表基岩广泛初露，风化残积物厚度相对较薄。本段路基施工区域有一处冲沟，其水位具备一定影响，根据季节不同，影响大小随之变化。

祁门县全年降水量各月分配不均匀，丰水期为五月至八月，降水量占全年降水量的61.6%，冬季为枯水期，降水量占全年降水量的38.4%。

根据地形情况，左线ZK67+022-ZK67+034路基左侧边坡位于大洪岭2号隧道池州端洞门处，根据图纸设计要求， 需开挖两级边坡，开挖面积较大，由于地处断层破碎带，施工时会对隧道洞口山体造成扰动较大， 存在安全风险。实测路基断面图如图2所示。

图2 实测路基断面图

一般坡面防护分为工程防护和绿化防护两种。绿化防护也就是植物防护，包括植树种草等；
工程防护又分为土工织物防护、喷射混凝土防护、护面墙、封面以及框格防护等。

根据实地勘测，此段路基边坡坡率不一致。由于大洪岭2号隧道左洞进口处于断层破碎带，围岩结构松散，为减少路基开挖对隧道洞口山体扰动，缩短洞口处绿植恢复期，经与业主及设计单位协定，根据洞口边坡原状，采用梁板式框架梁防护形式对洞口路基段边坡进行防护，达到“零开挖”效果，同时保证路基边坡防护施工时所产生扰动对隧道施工影响降至最小。图3为梁板式锚杆框架梁断面图。

图3 梁板式锚杆框架梁断面图

对于此段路基边坡，梁板式框架梁可在不对路基边坡开挖基础上保证边坡线型， 又可以采用梁板自身重力对坡面进行反压， 使护坡防护由被动防护变为主动防护，从而减少山体侧压力对隧道洞口施工影响[2]。

3.1 梁板式锚杆框架梁施工流程

施工工艺流程如图4所示。

图4 施工工艺流程图

3.2 锚杆施工

3.2.1 锚杆定位

3.2.1.1 清理坡面

施工人员根据路基边坡进行人工边坡修整，对边坡进行挂线，检查边坡平整度。检查过程中发现施工范围有浮石和浮土时，及时进行清理，避免因施工活动导致滚落、崩塌造成安全事故。

清理坡面时，应在坡脚处设置施工标志，并设置危岩支挡物[3]。

3.2.1.2 支架搭设及测量放点确定孔位

开工前，需搭设操作平台，钢管支架应顺坡面双层搭设，加强施工安全性。钻孔位定位使用全站仪或者GPS进行测量放线，精度保证在10cm以内，并根据放样结果在坡面上撒上灰线做出标记。本段边坡的坡率设计为1∶0.5。

3.2.2 锚杆钻孔

3.2.2.1 钻机就位、钻孔

钻机采用潜孔钻，钻孔方法采用无水干钻法，孔径为φ110，钻头需大于φ110。钻机在操作平台上就位后， 钻杆对准孔位设计位置，当钻机安置完成后，即可开始锚杆孔的钻凿。根据图纸要求，本段护坡锚杆横、 纵间距为3m，锚杆采用φ28螺纹钢筋，长9m。

钻孔过程中如遇承压水，做好适当排水工作，使其流出，待流量变小后进行下一步工作。如果出现塌孔时，应马上停止钻进，并注浆，等浆液初凝后再进行钻孔，从而保证孔壁完整性。

注意事项如下。

(1)钻孔顺序应从高往低分层施工。

(2)钻孔角度应满足图纸设计要求并控制钻进速度，防止卡钻。

(3)钻孔达到设计深度时，需持续钻进数分钟，将孔底积灰钻出。

(4)钻进过程保证钻机平稳，导杆与钻杆在一条线上，清孔采用高压风清孔，孔壁积灰需清理干净。

3.2.2.2 锚杆安装

按照图纸要求制作和安装锚杆，锚杆上设置安装φ10的钢筋支架(如图5)，保证锚杆位于钻孔中心。

图5 钢筋支架

保持与钻孔相同角度，插入锚杆(锚杆顶端焊接弯头，弯头长度20cm，搭接焊长度40cm)和注浆管，并同时注浆，待孔内不再有空气排出后结束注浆。水泥砂浆的水灰比要满足施工要求，注浆时浆液要搅拌均匀，注浆要饱满，注完浆后要对其进行不低于三天的养护，养护期间不要扰动锚杆。锚杆外漏部分用2根φ28的钢筋顺坡面方向进行支撑，长度50cm，外漏部分预埋在框架梁横梁内。

3.3 梁板式框架梁施工

框架梁施工流程：测量放线→开挖基础→钢筋绑扎→立模→浇筑砼→边坡修整→种植土回填。

施工前根据测量放线结果，在坡面上用石灰粉画出横梁和纵梁边线， 使用机械挖出槽体雏形，再进行人工修整， 保证梁体宽度0.4m尺寸，嵌入山体0.3m，横、纵梁中对中间距3m。框架梁基础采用C25混凝土浇筑，尺寸为50cm×50cm×50cm，中心间距为3m。框架护脚数据如图6所示。

图6 框架护脚

刻槽完成后对梁体线型进行检查，保证线型顺直。

绑扎钢筋前对槽体内侧浮渣进行清理，并铺设砂浆垫层， 安置好钢筋保护层垫块。在梁体轴线上打入定位钢筋， 按照事先定位的梁体边线绑扎钢筋，定位筋和锚杆预留部位均需与梁体钢筋连接。梁体施工顺序为先竖梁后横梁，预留好节点钢筋，以便横梁施工。

由于本段路基边坡坡率不统一，为保证不开挖边坡， 边坡线型顺直，小里程方向梁体离山体坡面较远， 形成梁板，因此，钢筋绑扎与模板安装需同时进行。

本段梁板式框架梁施工采用木模板，安装模板前先检查钢筋绑扎质量，无问题后进行下一步施工。模板尺寸按照设计图纸定制，安装前涂刷脱模剂。为防止漏浆及跑模，模板底要与坡面按压紧实。模板安装完成后检查净空及横竖肋间距，保证成品结构尺寸满足设计要求。

混凝土浇筑前对上道工序进行全面检查，在保证结构尺寸、坡面线型、钢筋数量、钢筋保护层等准确无误后方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑需连续进行，并使用振动棒对其进行振捣，浇筑过程中注意模板及支架情况，如有意外应及时停止。浇筑完成后对混凝土面进行收光、整平。

由于本段坡面仅12m，所以不设置伸缩缝。当混凝土达到2.5MPa时可拆除模板。

拆模板后对坡面混凝土覆盖土工布洒水养护，养护时间不应小于7d。

3.4 植生袋码砌施工

现场将种植土和种子拌好，并装入植生袋。机械配合人工将植生袋搬运至框架梁内成品字形摆好。植生袋码砌需分层压实，并设置坡面。如图7所示。

图7 梁板式锚杆框架梁植生袋

因植生袋容易破损，因此，在装袋及搬运过程中需轻拿轻放，防止破洞后漏土导致码砌垮塌。

养护期加强管理。码砌完成后即应对植生袋坡面进行养护，保证绿化效果[4]。

科技发展，施工技术也在不断进步，路基边坡施工中，可选择的施工工艺也在向着更加经济、安全、环保方向发展。梁板式锚杆框架梁施工工艺施工方便，可根据原边坡地形灵活调整，减少环境破坏，并可根据板体自重对边坡进行反压，提高护坡防护稳定性，可为同类型措施提供施工经验。