复杂地形地质条件下隧道进洞施工技术

随着山区高速公路的建设， 公路隧道在高速公路中所占比重 越来越大，如何保证隧道的施工质量和进度，就显得尤其重要。

1 工程概况

1.1 地形及地质 广西靖西至那坡高速公路位于云贵高原西南部边缘

地带。 地 形起伏剧烈、沟深坡陡，多为群山绵延，部分孤峰突起，其间沟 谷相对平坦开阔。 典型喀斯特地区。 区内地层主要为灰岩、 泥岩、 砂岩等，表土为第四系坡积土、红粘土。主要不良地质现象为塌 方、溶洞及涌水等。

1.2 隧道设计 隧道洞身按新奥法施工原理进行洞身结构设计， 即

以系统锚 杆、喷砼、钢筋网、钢拱架等组成的初期支护与二次模筑砼相结 合的复合式衬砌型式。一般V级围岩采用留核心土法， 采用上下台阶法，口、山级围岩采用全断面法。

对于隧道洞口 IV、V级软弱围岩、浅埋偏压地段及断层破碎 带地段，设计中采取了增设仰拱、 工字钢架、 格栅钢架及长管棚、 小导管注浆等超前支护措施予以加强。

为了掌握围岩在开挖过程中的动态变化和支护结构的稳定 状态，施工中必须进行现场监控量测。 通过对量测数据的分析和 判断，对围岩一一支护体系的稳定状态进行预测和分析，

并据此 及

W级围岩

时调整支护参数和相应措施， 以确保围岩及结构的稳定。 隧道 洞身开挖中， 将采用超前地质预报技术， 提前掌握掌子面前方的 地质、水文

条件，及时采用应对的技术措施。

2 隧道洞口及进洞施工流程 3 隧道工程项目的重点、难点

3.1 隧道工程项目的特点 部分隧道洞口位于深沟谷，地形起伏较

大，桥隧相连紧密。

水、电都难以架设，便道无法修建，施工条件较差。如：百针 1 号隧道出口与百针 2 号隧道紧密相连， 难以开工， 所以采用独头 掘进。百针

1 号进口掘进，百针 2 号出口掘进，岩信、金龙岩隧 道独头掘进。

坡荷隧道（K63+216〜K65+480全长22m,是本合同段最 长的隧道，属控制性工程。进、出口靠近 进出口采用双向掘进。

S320,进场较方便。

3.2 本项目隧道工程的重点 3.2.1 百针 l# 隧道进洞方案

（ 1 ）设计情况

① 地质概况 隧道区地处靖西县安德镇西北侧的峰林山体上， 隧道走向主 要斜穿两道山脊， 进口位于溶蚀洼地或落水洞边缘， 山体自然坡 度20°〜60°,局部达70°;地表多为基岩裸露，零星分布有 少量残坡积土层，厚度为1〜3.3m，较薄，山岭基岩为石岩系岩 关组石灰岩。按设计方案开挖后，形成高

7〜12m的人工边坡，

为岩质边坡， 有直立贴坡后， 存在坡体塌落的可能， 应进行处理。 因边坡高度不大，场地内存在边坡空间，建议放坡处理，开挖坡 比率为

1：O.3〜l ：O.5。

② 进口设计 洞口采用端墙式洞门，边坡为光面爆破＋常青藤；仰坡为

© 22砂浆锚杆，钢筋网© 820*20 ;仰坡采用10cm厚C20喷射混 凝土进行支护，边坡采用5cm厚C20喷射混凝土进行支护；边坡 坡率为I :

0.3，仰坡坡率为I : 0.5 ;边坡高约16m仰坡高约 l0.5m 。

（2）现场情况 ①地质概况

开挖后，发现残坡积土约 6m多厚，为碎石土类，有少量块 石，松散，下伏石灰岩，岩体破碎，基岩裸露较少，偏压严重。 这和原设计的地质情况有较大的差别。

原设计是岩石边坡，采用坡率为 1: O.3和1: O.5，不加防 护，现由于地质情况和原设计不符，上部覆盖有

6m多松散的碎

石土，如在原进洞位置 K52＋400 进洞，边坡将高达 18〜20m， 将使洞口边坡出现坍塌的可能。

②建议方案 右线方案:为了降低边坡以防坍塌，建议将明洞桩号延伸

15m明洞在K52+ 385进洞。明暗交界向前移 10米为K52+405o 边仰坡

都采用© 22砂浆锚杆+钢筋网 © 820*20，喷射C20混凝 土厚15cm 边仰坡率：土质为I ： L25，石质为I : 0.75。

3.2.2 果乱隧道进洞方案

（1 ）地质概况

隧道区地处岩溶发育区，区域岩溶发育程度为中等〜强岩溶 层，地

表岩溶溶槽较发育， 右幅隧道出口段洞轴线附近斜坡地段 发育两个溶洞，两溶洞相距约2m北东侧溶洞宽约3m高约l.5m , 深约2m底部为粘土充填，南西侧溶洞口呈园形，洞径约 深约3m往山顶方向发育。

该隧道所处地貌单元属峰林地形， 出口位于山脚处， 山体自 然坡度 20°〜 35°，局部陡崖，地形平坦，交通较方便。

地质描述： 出口洞段地表为第四系坡积层覆盖， 下伏基岩为 石灰岩，中〜厚层状地层，岩体中风化，岩体破碎，桩号 K57+ 128.3〜K57+

3m,

157.8 段洞顶围岩厚度薄，且见有溶洞发育，成洞 条件差，建议加强支

护，并对溶洞进行处理。

位于K57+ 143.3处SDZI6钻孔柱状图揭示：标高1039.85〜

1035.45 为红粘土； 1033.65〜1032.55、1024.55〜1024.15、 1024.05〜1023.75、1023．25〜1022.15 均为溶洞，内有少量粘 土及

碎石充填。

（2）出口设计 由于洞口出口段地表为第四系坡积层覆盖， 下伏石灰岩， 岩 体破碎，成洞条件差，设计中采用复合式衬砌，从 K57+ 118〜

K57+ 135，按 V 型支护衬砌；K57+ 135〜K57+ 155为 V 型支 护衬

砌；K57+ 155〜K57+ 175明洞衬砌，洞门形式采用削竹式 洞门。

根据地质资料， 出口端溶洞非常发育， 而设计图中对溶洞未 作处理。

边坡采用 1：l 坡率，采用三维植被网种草防护，仰坡 1： 0.3采

用锚喷网防护，© 8钢筋网20*20。喷10cm砼。无锚杆加 固。

（3）建议方案

该隧道右线出口段开挖后洞脸将形成

5〜7m的人工边坡，为

土质边坡，稳定性差，需支护，右洞前进方左侧边坡地表有两个 溶洞，两溶洞相距2m,北东侧溶洞宽约3m高约l.5m ,深约2m。 隧道底部存在

3 个串联的溶洞。

建议：进一步进行地质调查，搞清楚溶洞的形态，同时探明 溶洞充填物的埋深及对洞身的影响。 仰边坡采用锚喷支护， 锚杆 © 25 长

3ml.0*l.0m , © 8 钢筋网 20*20，喷射 C20厚 10cm，边 坡率为 l ：1 。

根据 K57+ 143.3 处的 SDZl6 钻孔揭示的情况，连串溶洞对 洞身的影响较大，建议：

① 进一步揭示溶洞的形态和充填情况，进一步修改设计。 ② 棚，

果乱隧道出口端设计未设大管出口端清表后发现该段 为红粘土

夹杂块石，因此，加强超前支护是十分必要的，建议增 设大管棚，管棚单根长度暂定为 35m,布设形式参照其他隧道。

③ 如果拱顶上有空洞必须注浆填充，不能留有空隙。

④ 衬砌仰拱底的标高为 1024.534 ，正处在三层溶洞中，隧 底应当根据现在揭示的情况（因为溶洞内只有少量粘土和充填 物，而且溶洞内无水，洞的高度也不大）进行充填后注浆加固。

⑤ 因为钻探揭示的溶洞只有高度没有标明宽度和长度。

所以

边墙应根据其宽度的情况进行处理， 如果宽度不大， 可以用混凝 土填实，宽度较大时，可以用浆砌片石填充，其背后可以用砂石 充填密实，并做好泄水孔，以便排水。

2.2.3 坡荷隧道出口进洞方案 坡荷隧道出口段处于斜坡地段， 上

部有一已建公路和隧道轴 线斜交，公路中心离左线洞口约 45m，离右线洞口约40m省道 S320距离本隧道洞顶的距离约 5〜7m

（1）地质概况 出口段，地表为第四系人工堆积覆盖层，为杂色粉质粘土， 含页岩碎石块，结构较松散，下伏为页岩及少量石灰岩，岩体风 化强烈，围岩自稳能力差，成洞条件差，必须做好超前支护。

（2）建议方案 ①地表加固

隧道处在约20m深的松散碎石土中，所以采用洞外地表注浆 加固方案， 使松散的碎石胶结和超前支护共同作用， 确保隧道安 全进洞。注浆采用 © 76钢管，钢管采用梅花形布置，设置间距 为0.75m。拱顶部分钢管长度为距离隧道拱顶

0.3〜0.5m ,两侧边

墙的位置要求设置 3~5 排注浆管，注浆管长度要求与仰拱底基本 齐平。

注浆的浆液采用 1:1 的水泥净浆。注浆压力为 0.5〜1.0MPa。 为减轻省道S320上重载车对隧道施工的影响，在公路下方 施工期间，建议在道路上方靠近小桩号一侧修筑一条宽 的辅道。

②洞内加固 洞内加固方案应当结合仰坡、 原公路地段地表加固方案同时 进行。

5m以上

隧道内加固方案主要的优点是能保证公路畅通， 对环境起到 保护作用，施工安全。

1） 超前支护加强：采用 © x 8mm大套管超前注浆支护，

© x 8mn管棚采用热轧无缝花钢管，间距40cm,范围拱部120 ° 内，长度：左洞60m右洞45m左洞管棚较长，可以分两次施 工，搭接

5m。

2） 初期支护：采用I 22b钢拱架，纵向间距50cm,双层钢 筋网为

© 820*20，喷C25混凝土 28cm纵向拱架连接筋为 © 25 钢筋，间距1m系统锚杆为中空式 © 25钢筋；锁脚锚杆钢筋为 © 25 钢筋, L=4.5m

3） 开挖形式：V级围岩采用 CD法开挖。开挖时可视边墙稳 定情

况,适当加设 © 50 小导管注浆加固。

4 监控量测的信息反馈 施工过程中应进行监控量测数据的实时分析

和阶段分析。 实时分析 : 每天根据监控量测数据及时进行分析， 发现安全 隐患应分析原因并提交异常报告。

阶段分析 : 按周、月进行阶段分析， 总结监控量测数据的变 化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施 工。

小结 复杂地形地质隧道进洞施工，风险较大，围岩易受到扰动， 根据地形地质，采取长大管棚、套拱加固、反压回填、打设预应 力锚杆等措施， 不失为经济有效的处治方式， 利用监控量测手段 监控和指导施工，动态设计、动态施工，为复杂地形地质条件下 的隧道顺利进洞积累了宝贵的施工数据和经验， 为后期同类型隧 道施工提供了技术支持。

注：文章内所有公式及图表请以 PDF形式查看。