隧道偏压段

2024-09-20

隧道偏压段（共8篇）

隧道偏压段篇1

摘要：简述了天平山隧道出口段D3K380+875D3K380+700段浅埋偏压段施工方法, 其中重点阐述了对D3K380+752D3K380+739段的施工优化措施以及D3K380+870D3K380+800段成功出洞的施工技术, 描述了在高风险隧道施工中如何减少风险和快速完成高风险段的一些施工技巧, 以供参考。

关键词：隧道,浅埋偏压,高边仰坡,抗滑桩,明挖

0 引言

天平山隧道全长14 km, 其中D3K380+875~D3K380+700属于浅埋偏压段, 达到175 m, 在全国的工程实例中极为少见。

本文着重介绍:1) D3K380+752~D3K380+739段的跳挖进洞, 优化设计方案改变第一次进洞的里程。2) D3K380+870~D3K380+800高风险快速通过施工方案, 如何高效低成本的完成难度最高的浅埋偏压段施工。

1 D3K380+752~D3K380+739段施工

第一段位于D3K380+752~D3K380+739段, 此段落地貌特点为:主要存在一天然冲沟, 冲沟长度约有6 m, 最大埋深4.1 m, 最小埋深3.8 m。由于桂林多雨, 冲沟常年水量丰富。小里程方向主要为杉木群, 大里程为杂草。考虑到使用正常的施工从洞口进洞, 存在高风险且前期施工进度缓慢, 所以采用从此冲沟明挖进洞方案, 考虑到进洞时需要作业管棚, 拉槽的长度选定为13 m。从隧道右侧37 m左右的地方开始进洞施工, 使用挖掘机爬至覆盖层顶部后, 开始边仰坡施工。

1.1 高边坡处理

边仰坡施工根据埋深高度分为三级。其中隧道行车范围内边仰坡采用永久锚杆框架梁结构, 节点处施工8 m长φ32自进式锚杆。明洞开挖回填土以下临时边仰坡及明暗直立开挖面采用喷锚网防护, φ22砂浆锚杆单根长3 m, 梅花形布置间距1 m×1 m, 铺设φ8HPB235@25 cm钢筋网, 喷射混凝土8 cm。

1.2 大管棚施工进洞

大小里程使用Ⅰ20b工字钢作为套拱, 间距缩短至50 cm一榀外露1 m, 内嵌3 m完成套拱施工。套拱长度以施工大管棚的台阶高度为宜。大管棚长度为φ118×6, 单根长30 m, 环向角度3°, 一组大管棚38根。采用一边施工管棚一边注浆完成。大小里程完成管棚施工后, 采用三台阶七步流水作业法施工。这样小里程方向可以快速进入岩层较好段, 提供施工效益。大里程方向可减轻受浅埋偏压影响较大的出口段施工压力。

1.3 边坡后续加固措施

在边仰坡施工结束后, 根据现场边坡上所布置沉降点的数据反映, 边坡仍有一定位移, 会对后续施工造成安全隐患。钢筋混凝土锚杆挡墙墙高6 m, 挡墙外设两排φ28自进式锚杆, 第一排锚杆长度9 m, 第二排锚杆长度7 m, 纵向间距1 m, 交错布置, 锚杆外插角3°~5°, 锚杆垫片设置于墙面, 增强边坡稳定性。

2 D3K380+870~D3K380+800段施工

第二段D3K380+870~D3K380+800段施工。此段地质分析, 由于整个区域呈浅埋状, 形成右高左低的地势, 进洞部分D3K380+870~D3K380+857由于大雨山体滑坡左侧隧道净空已暴露, 且在D3K380+855~D3K380+845处埋深仅为2 m, 采用传统的施工大管棚已无法完成。右侧山体由于山体走向开挖后会形成高边坡。

施工方案考虑, D3K380+875~D3K380+837采用明挖出上导后, 趴拱施工, 明暗交界选取里程D3K380+837。

2.1 高边坡处理

对于高边坡的处理, 挖机采用多级刷破处理, 完成隧道边坡降坡后, 施作锚杆框架梁。边坡刷放范围为D3K380+885~D3K380+837, 边坡长度为48 m。最高处边坡位于D3K380+860~D3K380+850处, 采用4级刷坡, 坡比控制在1∶1的坡比, 每级边坡高度8 m, 最高处距隧道拱顶高度达到44 m, 属于高风险作业。

施工前准备:

1) 测量班对D3K380+885~D3K380+837段的横纵断面完成精确的测量, 并绘制出较为精确的横纵断面图。

2) 对施工人员进行上岗前的安全培训。

3) 技术人员在横纵断面绘制完成, 做出相应的技术交底。在施工前组织施工队作业人员以及测量人员, 召开技术交底会。

4) 明确各级作业人员的责任范围, 责任到人, 一级管一级的制度。

5) 在坡顶布置5组监控点, 测量人员每天3次对量测点进行量测, 形成收敛沉降完整资料, 指导施工, 保证施工安全。

施工中:

锚杆框架梁作业人员, 配合挖机完成边仰坡施工。测量人员勤量测, 现场技术人员和安全人员24 h蹲点作业, 保证施工正确和安全的完成。白天刷边仰坡卸载边仰坡土层, 晚上对路上进行出渣。

在实际操作中, 对此类边坡施工采用完成一级边坡就对其边坡施作锚杆, 介于场地原因和考虑到混凝土输送问题, 框架结构可以锚杆和边仰坡完成施工后, 统一进行。

锚杆采用φ32自进式锚杆, 单根长度8 m, 8 m采用3段式 (2+3+3) m完成施工。节点布置采用梅花形布置。采用自进式锚杆取代普通砂浆锚杆, 克服了普通砂浆锚杆诸如塌孔、无法插杆、注浆不饱满等难题, 发挥了锚杆支护的作用, 提高了围岩的承载能力, 保证了围岩的整体稳定。

2.2 明挖成洞

完成至隧道拱顶的降坡后, 需要考虑隧道成形和如何完成趴拱施工。断面图如图1所示, 考虑到隧道可能偏压倾覆, 在门口里程D3K380+875处设置两根3 m×2 m, 长度31 m和21.5 m两根抗滑桩, 抗滑桩底部深入隧道轨面下17 m, 2号抗滑桩保证山体对隧道的冲击, 起到卸载力的作用, 1号抗滑桩防止隧道倾覆, 左侧加设混凝土挡墙与抗滑桩相连, 并在D3K380+837处设置变形缝。

D3K380+875~D3K380+837分为两阶段完成:

第一阶段, D3K380+837~D3K380+860段挡墙与隧道上导拱架施工。根据地形原因, 左侧挡墙在D3K380+860处设置转角和变形缝, 挡墙位置向隧道外平移1 m, 方便上导坑施工。拱架采用HW175型钢, 间距60 cm, 设置22螺纹钢作为纵向连接钢筋, 间距1 m, 全环铺设。

施工工序图如图2所示。

1) 完成左侧挡墙基础施工后, 挡墙选择不一次性上顶施工, 施工至隧道圆心标高处, 并在此处设置两处接槎, 一处接槎用于上部挡墙接槎, 另一处接槎用于斜拉上导一侧中导施工。

2) 左侧上导与中导的支点立于挡墙接槎处位置, 形成合力, 右侧上导采用大拱脚镶嵌入土体内, 立架完成后湿喷25 cm C25喷射混凝土 (见图3, 图4) 。

3) 上两部完成后, 继续施工上部挡墙至设计标高。

第二阶段, D3K380+875~D3K380+860段施工。

施工工序如图5所示。

1) 同步进行1号, 2号抗滑桩施工, 与挡墙基础和隧道圆心以下部分挡墙一起施工。

2) 左侧上导与中导的支点立于挡墙接槎处位置, 形成合力, 右侧上导采用大拱脚镶嵌入土体内, 立架完成后湿喷25 cm C25喷射混凝土。

3) 上两部完成后, 继续施工上部挡墙至设计标高。

2.3 浅埋偏压段贯通

此时隧道轮廓已基本形成, 开始实现明暗交界处的隧道贯通施工, 组织两班施工人员进行施工:一班从D3K380+875向小里程方向施工;另一班从拉槽处向大里程施工。必要时采用临时支护加强。技术人员随时收集围岩量测资料, 对施工方法进行调控, 安全贯通。

大里程端D3K380+752~D3K380+837段注意施工的循序渐进, 采用仰拱紧跟、待围岩沉降达标后迅速施工二次衬砌, 保证埋深较深处的施工安全质量。

小里程处在上导坑全部完成初支后, 回到暗挖状态, 台阶迅速成形为七步流水作业典型步距, 从D3K380+875向贯通里程D3K380+837方向掘进, 此处必要时需设置临时支护, 仰拱紧跟策略, 安全完成隧道贯通。

2.4 D3K380+873~D3K380+837段洞顶回填反压处理

为了保证右侧高边坡与左侧挡墙的稳定和卸载掉边坡对二次衬砌的作用力, 在施工D3K380+873~D3K380+837段二衬之前, 需要对洞顶做一些施工处理, 对D3K380+873~D3K380+837段采用C20反压回填, 并在其顶端覆盖10 cm泥土并种草处理。反压回填线示意图见图6。

待反压回填施工结束完成此段剩余二衬的施工以及洞门端墙的施工。

3 结语

1) 天平山隧道175 m偏压段也属于国家挂号高风险隧道, 我们采用的明挖拉槽进洞, 优化了施工资源, 保证了施工的效益。

2) 对于洞口段D3K380+875~D3K380+837段的处理, 颠覆了传统的出动方式, 使隧道塌顶的可能性降至0, 安全解决隧道施工安全。

3) D3K380+875~D3K380+837的明挖出洞, 同样节约了工期压力, 明挖后可长距离施工上导坑, 用六七天时间通常能完成2个月的工程量。

4) 天平山隧道出口175 m浅埋偏压段施工, 无任何安全事故发生, 成功完成隧道施工。

参考文献

[1]TZ 204-2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]张艳做.公路隧道超浅埋偏压段技术探讨[J].山西建筑, 2012, 38 (1) :220-221.

隧道偏压段篇2

关键词：隧道,浅埋偏压,盖挖法

1 引言

在我国高速公路建设向山区不断延伸的过程中,隧道斜交进洞时不可避免地会遇到浅埋、偏压等不良地形、地质现象。对于原生植被较好的浅埋偏压地形,采用盖挖法进洞,坚持了“不破坏就是最大的保护”的理念,实现了环境保护与隧道建设并举、公路发展与自然环境相和谐。

2 工程概况

2.1 依托工程简介

中寨子隧道位于抚顺草市(辽吉界)至南杂木高速公路,呈近东西走向展布,左线长1380m,右线长1452.495m。隧道型式按长度分类属长隧道,按结构分类属分离式隧道。

中寨子隧道左线草市端属缓坡地貌,地形坡角16°～31°,隧道中心线与地形等高线斜交。洞口左侧有一冲沟。

2.2 工程地质条件

根据《辽吉界(草市)至抚顺(南杂木)高速公路施工图阶段(K35+000～K58+000段)隧道工程地质勘察报告》,岩层倾向与坡向近于相反,近逆向斜坡。地表为①层含碎石亚粘土:灰褐色、黄褐色,硬塑,层厚2.5～3.0m。下部为③2层强风化泥质砂岩:暗紫红色,岩体呈碎片状、角砾状,手捏易碎。层厚3.0～5.0m,Vp=1055m/s。地下水主要为基岩裂隙水,雨季时水量增大,可造成隧道滴水及渗水,局部可能发生涌水。围岩属Ⅴ级围岩。

根据现场施工反馈,K46+725处隧道拱顶以下4m范围内为淤泥,淤泥下方为强风化泥质砂岩;管棚7#孔孔深达15m后到风化岩,15#孔孔深达15m时有土石,石很软(见图1)。若清除淤泥则隧道衬砌偏压状态严重加剧,将承受显著不对称荷载,对结构受力状态十分不利。

3 施工方案比选

针对目前隧道地形、地质情况,提出两种方案并进行比选。

一是明挖法,即在浅埋偏压段开挖路堑施作明洞方案;二是盖挖法,即在衬砌外侧设置套拱,然后在拱顶反压回填,最后在套拱保护下暗挖进洞。明挖法与盖挖法比较见图2。

3.1 明挖法

由于该区段地质条件差,围岩为Ⅴ级围岩,若采用明挖法施工,左侧设计边坡坡率按1∶0.5考虑,右侧设计边坡坡率按1∶0.3、1∶0.5、1∶0.75、1∶1考虑,最大明挖宽度达43.2m,最大边坡高度32.5m,开挖土石方6984m3,碎石土回填3168m3,破坏林地869m2。临时边坡采用锚杆、挂网、喷混凝土联合支护。

结合该隧道地质、地形情况,与浅埋暗挖法相比,明挖法具有施工简单、快捷、安全的优点,但也有以下不足:

(1)明挖法对周围环境的影响较大,将大面积破坏原有植被和林木,不符合生态、环保设计的要求。

(2)临时边坡较高,土石方量大,边坡防护工程量大。

3.2 盖挖法

盖挖法基本设计思路:在一定圆周范围内沿初期支护外轮廓开挖山体,再按隧道初期支护拱部弧度浇注混凝土套拱至拱脚处。当套拱达到设计强度后,在其上部反压回填,之后在套拱保护下暗挖。

若采用盖挖法施工,左侧设计临时边坡坡率按1∶0.5考虑,右侧设计临时边坡坡率按风化岩1∶0.1、亚粘土1∶1考虑,最大明挖宽度19.8m,最大边坡高度11.3m,开挖土石方1304m3,碎石土回填1270m3,破坏林地310m2。临时边坡采用锚杆、挂网、喷混凝土联合支护。

3.3 方案比较

(1)安全方面

盖挖法和明挖法施工安全方面比较见表1。

由表1可知,采用盖挖法,临时边坡最大坡高仅11.3m,若采用明挖法,临时边坡最大坡高达到32.5m。虽然明挖法在生产安全方面具有优势,但盖挖法可防止形成高边坡,消除滑坡危害,同时反压回填后减轻了隧道偏压状态,改善了结构受力状态,在套拱保护下进行暗挖。

(2)经济方面

相对于明挖法,盖挖法需施作套拱,但盖挖法土石方开挖与回填均少于明挖法,总体上看盖挖法工程造价有所增加。

(3)环保方面

盖挖法和明挖法环保方面比较见表2。盖挖法临时开挖边坡坡高较低,坡率较陡,因此破坏林地较少,约310m2,较之明挖法大大降低了开挖量,有效保护了自然植被。明挖法开挖边坡坡高较高,坡率较缓,因此破坏林地较多,约869m2,是盖挖法的2倍多,而且明挖法永久边坡很难完全恢复。因此,采用盖挖法占地少,易恢复,对周围环境扰动小,环保意义重大。

(4)施工方面

明挖法施工最为便捷。相对于明挖法,盖挖法施工工序较多,施工速度较慢,对施工单位施工组织能力要求较高。盖挖法施作套拱比较简单,其后洞身20m范围在套拱保护下的施工也可行。

3.4 比选结果

综上所述,比较盖挖法与明挖法,盖挖法工程造价相对较高、施工工序较多、施工速度较慢、对施工单位施工组织能力要求较高,但盖挖法在生态环保方面具有一定优势。

4 盖挖法方案设计

盖挖法设计方案见图3。

4.1 施工工序

盖挖法施工工序如下:

开挖临时边坡并进行锚喷挂网支护 →打设锁脚锚杆→施作套拱基础→架设钢拱架与钢筋网→浇注套拱混凝土→反压回填→施作粘土隔水层并进行绿化→在套拱保护下暗挖进洞。

4.2 主要设计参数

(1)临时边坡

左侧设计临时边坡坡率按1∶0.5开挖,右侧设计临时边坡坡率风化泥质砂岩按1∶0.1、亚粘土按1∶1开挖。边仰坡均采用锚喷网支护。

(2)套拱

套拱底部打设3排Φ25锁脚锚杆,长度为4.3m,;套拱右侧端部打设5排Φ25锁脚锚杆,长5.3m,锁脚锚杆间以边坡挂设Φ6钢筋网连接,使其形成一个整体。套拱基础采用M10浆砌片石。钢拱架采用I18工字钢,纵距1.0m。套拱内配2层Φ25环向筋,间距150mm。环向筋与锁脚锚杆焊接,采用双面焊接。套拱混凝土采用C25混凝土,厚600mm。

(3)初期支护和二次衬砌

盖挖段初期支护和二次衬砌采用Ⅴ级围岩偏压段支护形式。

4.3 注意事项

(1)开挖临时边坡时应留核心土弧形开挖至初期支护外轮廓。

(2)当套拱混凝土达到设计强度后,在其上部反压回填。碎石土回填时应分层夯实,以保证回填的密实性。

(3)主洞暗挖施工采用CRD法开挖,每步开挖后,应及时施作初期支护和临时支护,以尽早封闭。

5 结论

为了满足隧道洞口环保设计的要求,结合抚顺草市(辽吉界)至南杂木高速公路中寨子隧道的地形、地质条件,对盖挖法和明挖法进行了方案比选,介绍了盖挖法的施工工序和设计要点。研究表明:

(1)盖挖法虽然工程造价相对较高、施工工序较多、施工速度较慢、对施工单位施工组织能力要求较高,但在生态环保方面具有一定优势。

(2)在原生植被较好的浅埋偏压地形条件下,采用盖挖法有效地避免了高填深挖,保护了洞口原生植被,坚持了“设计中最大限度的保护,施工中最小程度的破坏,施工后最强力度的恢复”的理念。

(3)盖挖法套拱施作完毕并反压回填后,可减轻隧道衬砌偏压状态,改善结构受力状态,降低施工风险。

参考文献

[1]交通部公路司.新理念公路设计值南[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]蒋树屏等.隧道出口段环保型结构稳定性分析[J].岩土工程学报,2005,27(5):577-581.

[3]余江.盖挖工法在高速公路浅埋隧道中的应用[A].江苏宁淮高速公路老山隧道环保型建设技术暨大跨径隧道建设技术学术研讨会论文集[C].北京,人民交通出版社,2006:262～266.

[4]张兆杰.软弱围岩浅埋超大跨金州隧道施工全过程数值模拟[J].公路隧道,2008,62(2):1-4.

浅埋偏压隧道施工动态计算分析篇3

浅埋偏压隧道施工动态计算分析

采用虚拟内力计算方法,以FLAC2D为计算工具,对洞冲里隧道的浅埋偏压段进行了计算分析.计算结果表明,在偏压较大的.情况下要优先采用CD法进行施工,且施工时先施工偏压较大的一侧.其次选择台阶法,对全断面法则要谨慎采用.

作者：李浩宇 LI Hao-yu 作者单位：湖南省益阳市交通规划勘测设计院,湖南,益阳,413000 刊名：湖南交通科技英文刊名：HUNAN COMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 35(3) 分类号：U456 关键词：隧道工程浅埋偏压计算分析

浅谈隧道浅埋偏压段进洞施工工艺篇4

柳梢沟隧道位于青海省海南州共和县倒淌河镇境内, 是倒淌河镇至共和县城公路隧道。隧道总长2326m (左线13810.8m, 右线3847.9m) , 单洞净跨10.5m, 净高7.15m, 双车道单向行使。地面在3410.0~3609.73m之间, 地形起伏较大, 高差约200m, 地质构造复杂, 为构造剥蚀高山区地貌。

二、工程地质、地质及地形条件

遂道所在区域为青海南山构造剥蚀高山区地貌, 地面径流稀少, 地下水以大气降水补给为主, 属于亚洲构造域和特提斯-喜马拉雅构造域的结合部的中东部。地层主要为第四系全新统地层残坡积、冲洪积沉积层、第四系上更新统冲洪积和三叠系泥沙砂质板岩。

覆盖层为坡积层砂质粘土、碎石土、块石土。K7+875至K8+010区入口为青灰色强风化泥质板岩, 岩体破碎, 断层岩石风化作用强烈, 风化节理较发育, 岩石呈砂屑状或碎屑状, 并伴有214国道路基回填堆积层。

隧道进口端, 岩体程碎块状结构, 节理裂隙发育, 处于强风化带中, 隧道顶板较薄 (4~15m) , 覆盖层为土层。岩土分界从拱顶至线路前进方向右侧拱脚外环大部为堆积碎石土层, 该处属典型的浅埋、偏压隧道, 成洞困难, 地表易塌陷、开裂。

三、进洞方案

1. 洞口段施工

洞口段原设计V级围岩浅埋段支护参数如下:φ108超前大管棚长40m, 环距50cm, 纵向外插角1度, 共34根;C30混凝土套拱长80cm;径向锚杆φ25, 长3.5m, 间距100×60cm, 喷混凝土厚26cm;φ8钢筋网20×20cm, 钢筋格栅钢架间距60cm, 模筑混凝土60cm。

经地质勘察和围岩鉴定为V级围岩。在大管棚施工中, 出现管棚侵入洞内现象, 于是及时调整了外插角和管棚半径, 外插角改为3度, 管棚半径由设计6.13m改为6.28m, 其余参数不变。由于洞左右两侧高低差6-10m, 偏压较大, 为防止套拱下沉, 线路前进方向右侧, 套拱拱脚深挖至岩层, 并将基础扩大为1.5m纵向×2m横向×3m深, 套拱长度由0.8m加长到1.5m;径向锚杆、钢筋网片、模筑混凝土的参数不变;初期支护中增加φ50超前小导管, 环距40cm, 4.5m长, 施作范围拱部160度, 格栅钢架改为20b工字钢拱架, 间距60cm, 喷射混凝土厚度改为26cm。右侧拱脚处每榀工字钢增加2排锁脚, 用φ50小导管5m长注浆加固, 用水泥浆。

2. 具体进洞施工方案

(1) 截水沟

洞口地表地势较倾斜, 又处于214国道路坡上, 雨水极容易汇集洞口, 流入洞内, 故进洞前施作截水沟, 以截除地表水。

(2) 地表加固

根据柳梢沟右线洞口的浅埋偏压地形、地质情况, 隧道开挖时势必造成上断面两侧产生沉降而出现山体偏压失稳, 将使隧道位移、变形, 甚至出现初期支护表面产生裂缝, 势必造成地表沉降、开裂等问题。

松散的覆盖层在隧道开挖后, 其上方形成抛物线形的平衡拱, 平衡拱的跨度与开挖宽度相等。在隧道施工时出现的大规模冒顶就是该平衡拱失稳造成的。地表加固注浆能有效地减小和防止隧道坍方的可能性。因为, 地表花管注浆加固后, 类似于一根摩擦桩, 制约土体相对向下移动。更为主要的是, 此法将成为其周围土体的一个整体, 由于相邻两花管间距离远远小于隧道的开挖宽度, 必然使得平衡拱的矢高大大减小, 保证了施工安全。为此, 在进洞前, 我们采取了以下施工方案:

隧道中线至线路前进方向左侧拱顶为岩石, 右侧为土层, 开挖后将产生不均匀沉降。在洞顶地表隧道中线15m范围、纵向74m范围竖向打入φ50花管注浆加固, 注浆浆液采用水泥液浆, 配比为1:1, 初始压力0.5~1.5Mpa, 终压2~2.5Mpa, 注浆顺序为先两侧后中间, 纵向先洞口后洞身。管壁厚5.5mm、间距100×100cm, 梅花型布置, 管底以拱顶外缘和打入基岩岩面0.50m为止。

(4) 进洞施工措施

清刷边仰坡后挂网锚喷混凝土;浇筑混凝土套拱, 在套拱内预埋φ108钢管定位, 待混凝土强度达到设计强度的80%后, 施工大管棚注双液浆。

以上各项工作完成后, 就开始上半断面开挖进洞, 开挖后及时进行初期支护施工。

(5) 洞内开挖方法

因洞口段为V级围岩, 故采用长台阶法先作上半断面, 同时结合单侧壁导坑法。上半断面净高4.8m, 循环进尺60~80cm。依据“短进尺、弱爆破”的原则, 主要采用人工风镐或挖掘机挖掘, 辅以弱爆破, 严禁放大炮。当上半断面掘进60~80m后, 开始侧壁拉槽, 左右跳槽错开开挖, 严禁相对开挖。二衬台车及时跟进, 二衬距掌子面的距离不宜超过120m。

(6) 监控量测及信息反馈

监控量测是新奥法施工的重要手段, 是指导施工方案中的支护参数、施工工艺及各工序的作业时间的重要方法。柳梢沟隧道进口段进行了地表下沉、拱顶沉降和周边收敛的监控量测, 根据反馈的信息及时调整施工中的各项技术参数, 确保施工安全。从量测结果可以知道地表下沉量最大20cm, 拱顶下沉最大值为2mm, 周边收敛最大值2.1mm。施工至今已有两年, 变形基本稳定, 施工方案基本合理, 初期支护、地表加固及时有效。

四、结语

隧道偏压段篇5

近年来,我省(山西)经济迅猛增长,高速公路规划网“三纵十一横十一环”建设逐步成型。在公路建设中,隧道是穿山越岭的重要构造物,可有效克服沟深山高对施工的影响。我省公路隧道具有隧道长、地质差、技术难、危险大等特点,经受了采空区、涌水、高地应力、岩爆、瓦斯、岩溶地质、大变形等一系列技术难题的考验,取得了一定的经验和建设成就。

在隧道施工中,洞口浅埋偏压段防止出现塌方和控制地表沉降是施工中的重点和难点,对该部位采取安全、快速、合理、经济的处治措施,对确保隧道施工安全和质量具有关键意义。在本文中,以某高速公路施工为例,介绍隧道洞口偏压浅埋段安全施工的处治措施及要点,以期借鉴。

1 隧道洞口质量的重要性

随着我省公路铁路建设的加快,山区隧道的应用也越来越多。山区隧道一般所处位置的地质条件复杂,完整性较差,很多洞口段围岩松散破碎,自稳性差,开挖边仰坡非常容易造成山体原有平衡的破坏,因此隧道洞口往往成为地质条件极为复杂的地段,开挖时极易坍塌。

隧道洞口段是施工的薄弱环节,一般进出口附近是对隧道施工有影响的地段。洞口段的地质地形条件通常较为复杂,地层的稳定性一般较差,比较破碎,多属堆积体、坡积、残积、严重风化或节理裂隙发育的松软岩层;洞口附近山体覆盖层一般较薄,若处于沟侧或傍山时,洞口易偏压,严重时会造成洞口段沿线路纵向和横向发生位移。特别是大断面隧道洞口段,其地质情况一般软弱松散,洞口段的施工比隧道洞内施工更为复杂。

隧道洞口段施工应特别注意施工质量。以前采用的上导坑进洞,木支撑支护,先拱后墙的施工方法,拱圈容易下沉开裂或受侧压开裂,且该法的围岩变形较大,这对隧道的自稳定是非常不利的。在现代隧道施工中,利用新奥法原理,预先加固松散的洞口段地表,将洞口段围岩的自稳定性显著增强,通过施工支护实现洞口开挖后围岩变形的控制,再通过先墙后拱的衬砌方法可有效抵抗侧压力,同时还能避免衬砌下沉,确保隧道洞口段开挖的施工安全和稳定。

在公路工程中,隧道洞口与其他路段的施工不同,施工和运营安全都受到采用的施工工法的影响,选择合理有效的工法保证顺利进洞是隧道施工的一个关键。为确保进洞安全,在新奥法原理下,很多成功的施工经验可供借鉴,如对拱顶岩体使用地表砂浆锚杆进行加固,对洞口岩体使用联合支护进行加固,选择采用先进的爆破手段将围岩扰动降至最低等,这对确保洞口段的施工安全是十分有利的。

2 隧道洞口偏压浅埋段施工

在某高速公路隧道施工中,地质条件复杂,隧址区地形起伏,山势险峻,隧道轴线与黄土梁峁走向近于垂直。出口段岩石,围岩类别为Ⅳ级、Ⅴ级,破碎严重,稳定性较差。厚度约10 m的第四系上更新统风积黄土暴露于隧道上部地表,且在隧道上部偶有出露。洞口段位置水量较为丰富,施工难度较大。在施工中,为确保进洞安全,选择采取了“地表注浆+偏压挡墙+超前大管棚支护”的进洞安全措施,以有效确保施工和隧道运营安全。

2.1 地表注浆

隧道洞口围岩破碎,对进洞施工影响较大,通过对洞口段进行的注浆加固,在洞口岩石间形成良好的嵌接效果,使得洞口自撑能力和稳定性显著提升。

将导管沿垂直于地表方向打入地表后进行注浆作业,导管入地深度以达到拱部开挖线为准,导管直径为50 mm。注浆后的导管可对拱部以上一定范围内的土体形成悬挂牵引,这对增强洞口开挖后的整体性和自稳定性效果显著。

洞口段注浆控制在纵向40 m,横向自隧道中心线左右各15 m的范围内。间距2 m×2 m,梅花形布置。每根长度由横断面图确定,管壁四周每隔15 cm交错布眼,眼孔直径8 mm。

工艺流程:平整场地→孔位放样→钻孔→清孔→注浆管安放→堵塞注浆孔口间隙→水泥浆制作→开始注浆→检查注浆效果。

在进行注浆作业前,须对注浆泵、管路及接头部位的牢固程度进行核验,避免浆液冲出伤人。注浆泵进行运转实验,工作压力应满足注浆压力。浆液为1∶1水泥液浆,应根据地质的变化而采取不同的角度注浆。注浆过程中,专人控制注浆初压、终压、注浆起止时间及注浆量并记录。当出气孔冒浆,终压达到设计要求时,即可结束注浆。

2.2 偏压挡墙

该隧道施工中,右洞出口位置的地形起伏较大,黄土层覆盖在地表上,极易滑坡或垮塌。在施工中,为防止扰动造成的失稳,在山体外侧通过建设反压挡墙,同时将片石混凝土回填在隧道顶部位置,可有效提高洞口的稳定性。

在施工中,由于隧道口紧邻河道,且黄土覆盖层较厚,反压挡墙建设应采用C25钢筋混凝土桩基础,桩长应确保桩嵌入微风化岩层不少于3 m,挡墙范围在15 m,采用C25钢筋混凝土,挡墙内侧隧道顶部回填C10片石混凝土。

在反压挡墙施工前,由于洞口水量较为丰富,为防止水流入基坑导致失稳,必须采取有效的防排水措施。在靠近山体一侧采取必要的安全防护措施。基础梁采用整体浇筑,挡墙采用分段浇筑方法,每段5 m。

2.3 超前大管棚

在隧道施工中,超前管棚是预防塌方和控制地表沉降的最有效措施。

施工顺序:测量放出轮廓线→立拱架→导向管焊接→套拱混凝土→钻孔→管棚安装→注浆。

注浆时,可从拱脚起顺序注浆,先注无水孔,后注有水孔。根据注浆孔的出水量合理确定注浆速度,一般是从快到慢。

在注浆过程中,注浆压力会逐步升高,对发现的串浆应及时进行处治,采取有效措施将串浆口封堵后,确保不再串浆时方可继续作业。

为确保注浆充盈度,当达到设计终压值后,不得停止作业,应继续注浆不少于10 min。

注浆结束后,为确保管棚钢管的强度和刚度,在钢管内紧密填充水泥砂浆。

注浆后须进行净空收敛及拱顶下沉监测。该项目的监测数据表明,70%的洞口变形基本上10 d左右完成,收敛变形基本上在20 d左右完成,最终的稳定收敛量不到13 mm。可以看出,注浆后的隧道断面净空收敛稳定速度较快,净空收敛值较小,说明注浆效果明显,洞口稳定性提升显著。

3 施工要点

公路隧道洞口的施工质量要求较高,应采取合理的施工方法,确保公路隧道洞口的施工质量,为顺利开挖洞体创造有利的条件。在洞口偏压浅埋段施工中,应坚持以下施工要点:

1)开挖前,开挖方法应综合考虑围岩及周围环境情况后合理确定。对于软弱围岩等复杂地质条件时,选择采用中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法或环形开挖留核心土法为宜。当围岩完整性较好时,选择采用台阶法开挖为宜。

2)重视地表沉陷监测,严格地表沉陷控制,进行合理的开挖进尺控制。

3)重视初期支护效果,确保及时尽快的进行支护施工。

4)对于自稳能力较差的围岩,可通过加固围岩稳定地层来提高其稳定性。常见的有地表砂浆锚杆、超前管棚、超前小导管、注浆等工程措施。

5)采取有效措施做好围岩变形控制。如爆破时应尽量减少对围岩的扰动、敷设拱脚锚杆提高围岩的承载力等措施。

6)在设计中,应将节约资源、保护环境作为重要因素加以考虑。

4 结语

在隧道洞口施工中,要综合考虑隧道特性及所处环境等因素,详细勘察和分析隧道所处位置的地质水文、地层结构、岩石结构等条件,合理制定施工方案,对隧道浅埋偏压段采取安全、快速、经济的处治措施,将山体出现失稳的可能性降至最低。

在本例中,该隧道洞口施工中采取了地表注浆、反压挡墙、长大管棚三种处治措施,虽然施工困难且延缓了工期,增加了工程投资,但洞口稳定性显著提升,保证了隧道的整体施工安全,保障了隧道的安全运营,确保了工程综合效益的提升。

参考文献

[1]梁怀超.铁龙湾隧道洞口偏压浅埋段处理方案[Z].

[2]苏文龙.浅埋公路隧道洞口段施工技术[J].建材与装饰,2013(5):267-268.

隧道偏压段篇6

1 工程概况

李集Ⅰ隧道位于六安市金寨县南溪镇境内,起讫桩号为ZK64+708～ZK65+779,长1071.00m,该隧道浅埋段达45m,浅埋段最大埋深6.5m,最小埋深在ZK65+754处。在洞外接长明洞25m。隧道总宽12.70m,隧道总高10m。

根据地质描绘、钻芯取样、物探资料,李集Ⅰ号隧道左线围岩地层岩性主要有上部主要为第四系全新统残坡积层,少量为冲积层,下伏基岩主要为燕山中晚期二长花岗岩,新太古代-早元古代大别变质杂岩。其具体岩性如下。

1)燕山中晚期二长花岗岩:灰色,暗灰色,中粒结构,块状结构,主要分为斜长石、角闪石、石英等组成,节理裂隙较发育。

2)新太古代-早元古代大别变质杂岩:主要为浅灰、灰黄色、灰白色角闪斜长片麻岩,粒状变晶结构,破裂结构,片麻状构造,节理风化裂隙较发育。

隧道出口处存在天然冲沟,水量丰富,围岩易坍塌,在施工工程中应注意洞口段的安全,确保安全进洞。

2 工艺流程

因该隧道设计处于地表汇水、浅埋、偏压地段,为保证施工安全,采取"早进晚出"的进洞方案,即洞门修建应尽量避免对山体的扰动,尽可能减少边仰坡刷坡范围。洞口处顺线路方向左侧山坡较陡,右侧为一冲沟,且边坡高差较大,如果设计采取路堑施工,不但挖方量加大,而且弃渣量较大,同时边坡坡度较陡,放坡范围较大,安全稳定性较差。由于条件的限制,不宜破坏洞口边坡,就采取了回填水泥稳定碎石土分层反压回填并注浆、套拱、超前管棚等辅助施工措施,确保了施工安全。

2.1 浅埋段挡土墙施工

由于边坡较陡,隧道右侧洞顶处在覆盖层较薄的地段,左侧处在半山坡位置,如果不砌筑挡墙,回填夯实碎石土量较大,也不稳定,受到山区洪水的影响,会出现质量隐患。在洞顶上方施工挡墙,保证基础设置在稳定的地基上,地基承载力大于等于200MPa,挡墙高度随地形的变化适当调整。

其工艺流程为:施工调查及施工放样——基坑开挖及承载力检测——立挡墙模板——挡墙基础回填夯实。

2.2 水泥稳定碎石土分层回填夯实及地表注浆

挡土墙施工完成后,强度满足设计要求时,在挡土墙与山体之间采用水泥稳定碎石土回填夯实。回填前应首先清除地表植被、腐殖土,并在山体表面坡度较陡处开挖台阶。填料选用稳定性良好的碎石土,水泥掺量7%～9%,拱顶覆土厚度大于等于3m。回填夯实后压实度应不小于90%,整平表面后用潜孔钻打注浆孔,注孔时注浆液采用双液浆,必须配好浆液。

具体施工工艺为:清除表层植被→测量放样→开挖台阶→翻拌水泥稳定碎石土至均匀、分层回填夯实水泥稳定碎石土→布孔、钻孔、清孔→安装注浆管封口→拌和双液浆、注浆形成止浆墙→循环注浆直至灌满→清理表层并进行绿化恢复。

2.3 进洞套拱工艺流程

该隧道进洞方案提出了“零进洞”原理,采用在浅埋段施工大管棚套拱的方法,为下一步的管棚施工做好准备,并为浅埋段回填注浆提供较好的工作平台。其工艺流程为:局部及基础开挖→安装型钢钢架→立内模→预埋长管棚定位定向钢管→立外模→混凝土浇筑→养生→拆模→回填洞渣→监控量测。

2.4 偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程

软弱围岩承载力低、稳定性差,易发生塌方,再加上处于偏压、浅埋段,因此,就如何对围岩进行预加固和消除偏压对隧道施工的影响成为关键。其工艺流程为:超前管棚及导管支护→山体外侧回填水泥稳定碎石土并注浆、环向开挖→初期支护→安装118工字钢→锚网喷支护→开挖核心土→监控量测→加强支护、衬砌。

3 浅埋偏压段的施工方法

3.1 挡土墙的施工

挡土墙施工是地表回填前的附属工程,挡土墙地基必须设置在稳定的地基上,确保地表回填厚度和质量。按照设计意图,由于挡土墙较长,应分段(每6m设置一沉降缝)进行施工。在隧道穿过的山体较低的一侧垂直隧道走向设置挡土墙。设置挡土墙的目的就是减少地表回填方量,稳定碎石土,防止水土流失。施工采用M7.5浆砌片石砌筑。

3.2 水泥稳定碎石土回填夯实

碎石土回填前必须进行清表,清除表面腐质土、草皮、杂物等。水泥稳定碎石土采用厂拌法施工,拌和均匀后,沿山坡分台阶碾压回填夯实,分层厚度不大于25cm。碾压采用小型振动压路机,回填压实度不小于90%。填料采用稳定性良好的碎石土,水泥掺量为7%-9%,拱顶覆土厚度保证不小于3m。回填到顶层后要进行调坡并进行封面,保证设计坡度,确保山上的水能顺坡而流,保证浅埋段回填处不积水。

3.3 地表注浆及恢复

地表回填夯实达到设计厚度后,用潜孔钻进行钻孔,钻孔前,应首先进行布孔,布孔间距为250cm×250cm,成梅花形,钻孔时应埋入原地面以下不小于1.5m。注浆管采用Φ60mm×5mmPVC打孔塑料管,管壁每隔15cm交错布眼,孔眼直径为10cm。打好孔后,开始下管,管露出表面至少50cm,注浆前应对管口进行固定,用注浆时应加设止浆设施,防止浆液外泛。注浆在软弱地层注浆,应采取分段后退式注浆,每阶段为1.5m～2.0m,注浆次序为先注边孔形成止浆墙,然后横向每隔3个孔注1个孔,纵向每隔2个孔注1个孔,依次而注,最后注满所有的孔。在注浆时发现浆液从端部溢出,浆液灌满整个回填区域。

隧道洞口施工见图1。注浆扩散半径见图2。

3.4 套拱

李集1号隧道施工过程中采用了"零进洞"原理进洞,即在洞外一定距离首先施作一个类似明洞的暗洞,逐步向洞内方向推进,直到完全嵌入浅埋段的山体。该隧道采用118工字钢作为内模支撑,再浇筑70cm厚C25号混凝土,将118工字钢一起浇筑在混凝土中,并在浇筑前预埋Φ114mm钢管作为超前长管棚施工的定位、定向套管。在套拱混凝土两侧回填洞渣至套拱外拱顶高程,然后填碎石土。这样,洞口的边仰坡几乎不会受到破坏,而且套拱与回填的洞渣形成整体支护作用,有效地保证了洞口段及边仰坡施工的安全。在洞口明暗交界处断面稳定加固锚杆,并铺设钢筋网片,喷射C25混凝土,确保洞口段的安全。

3.5 超前支护

在偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工中,一般须进行超前支护。本隧道洞口采用Φ89mm热轧无缝钢管,长管棚注水泥单液浆进行超前支护,导管长15m,节长6m、9m,两节之间用套管进行连接,用V形对焊,环向间距40cm,注浆终压为2MPa。洞身V级加强围岩地段采用φ50mm热轧无缝钢管超前小导管注水泥水玻璃双液浆进行超前支护,导管长4.5m,环向间距40cm,注浆压力为0.8MPa。

3.6 开挖

待超前支护注浆强度达85%后,方可开挖。考虑处于偏压、浅埋及软弱围岩段,虽已进行超前支护,但也不能大意,因此,施工时应采用预留核心土开挖方法,即先沿隧道轮廓线开挖,每循环进尺0.5m～1.0m,待锚喷支护达到一定强度后,再开挖核心土。开挖外轮廓时,采用人工配合挖机开挖,局部遇到坚石时,为减少对周边围岩的扰动,采用弱爆破将坚石振裂后采用风镐开挖。核心土采用挖掘机开挖,局部坚石采用弱爆破将坚石振裂后挖掘机开挖。

3.7 围岩量测

根据新奥法施工原理,监控量测是隧道施工的重要环节。对围岩监控量测的目的:①掌握围岩动态,对围岩稳定性作出评价;②确定支护形式、支护参数和支护时间;③了解支护结构、受力状态和应力分布;④评价支护结构的合理性和安全性。在施工中,通过对围岩周边收敛量测、拱顶下沉量测数据的分析,发现局部地段变形较快并出现细小裂缝,通过及时修改支护参数,采取了加强支护措施,并及时施作仰拱,有效避免了安全质量事故的发生。

3.8 初期支护

初期支护采用了常规的锚喷支护,即采用了118工字钢钢拱架,间距75cm,用Φ22mm钢筋环向联接,钢筋间距1m;系统锚杆采用Φ25mm中空注浆锚杆,长400cm,间距75cm×100cm,呈梅花形布置;钢筋网采用Φ8mm钢筋网片,间距20cm×20cm;喷射厚度25cm厚C25混凝土。在施工过程中,因局部围岩变形,将围岩特软弱地段的系统锚杆改为系统超前小导管注水泥浆,导管长450cm,注浆压力0.5MPa～0.8MPa,增强了支护效果。

3.9 防排水

主要防排水措施:①沿隧道纵向每6m环向设置1道Φ100mm弹簧排水管,并在透水管外铺设350g/m2土工布和1.2mmPVC防水板;边墙用三通管引至水沟排出洞外;②紧贴喷射混凝土表面铺设符合规范的防水板;根据隧道施工经验,每道工作缝均设置2条止水带,衬砌混凝土采用C25防水混凝土。

3.1 0 衬砌

本段隧道均采用V级加强衬砌,拱墙及仰拱均设置双层钢筋,混凝土为C25泵送混凝土,采用行走式全液压衬砌台车衬砌。

4 结语

对于偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工,应注意以下几点。

1)施工前首先应制定详细可行的施工方案,处理好偏压问题,尽量减少偏压对隧道施工的影响。

2)地表回填注浆应严格按照工序施工,注意注浆的饱满度,保证松散部位与山体形成稳定的骨架结构,为安全开挖提供前提条件。

3)开挖要遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤测量、强支护”的原则。

4)施工中,应将超前支护与锚喷支护紧密结合,超前长管棚、短管棚均应与型钢钢架联接成整体,才能发挥更好的联合支护作用。

5)为保证钢架及锚喷支护的支护效果,要及时施工隧道仰拱。

6)要重视洞内文明施工,洞内裂隙渗水及施工用水要及时引排至洞外排沟,不能有积水浸泡隧底。

摘要：以六武高速公路LW-12标工程李集Ⅰ号隧道严重偏压地段技术处理措施为工程实例,具体介绍在山区高速公路隧道施工中遇到浅埋、偏压、软弱围岩的情况下,如何改进施工工艺、施工方法,进行地表处理,开挖支护,选择何种进洞方案等一系列施工技术。为此,通过砌筑挡墙、地表回填注浆待软弱围岩与山体固接稳定成形后,开挖支护采用”零开挖进洞”方案,可减少或避免因大刷大挖大范围回填对山体及植被造成的破坏,同时,更有效地保证施工安全。

关键词：公路隧道,浅埋偏压,水泥稳定碎石土,回填注浆,“零进洞”开挖支护

参考文献

【1】铁道建筑技术编辑部.铁道建筑技术[J].铁道建筑技术, 2007,159(5).

【2】易丽萍.现代隧道设计与施工[M].北京:中国铁道出版社, 1997.

隧道偏压段篇7

消除西直沟1号隧道进口段偏压产生的安全隐患,保障隧道顺利贯通,实现西直沟1号隧道质量、安全零事故的既定目标。

2 进口段偏压分析

根据我部现场勘察,进口段隧道位于山体的浅埋段,为单侧偏压造成山体不均匀沉降,隧道上部靠近左侧山体产生小部分滑移,主要范围对应隧道桩号为改DK242+665～改DK242+700段。

3 偏压分析依据及处理效果

我部分别对山体滑移、隧道洞内缝隙沉降、围岩横断面收敛进行了详细的监控量测,并根据监控量测数据分析隧道受力状态及沉降情况得出结论:方案实施前拱腰变形和拱顶下沉呈上升趋势,在进行了方案实施,通过隧道顶部卸载、跳槽施工仰拱并及时进行小仰拱的施作,GDK242+690～GDK242+670大桩号段落变形已趋于稳定,随着施工的进展GDK242+670～GDK242+650小桩号段落拱顶沉降已趋于稳定,而此时的大桩号段落的变形发生是由于隧道顶部卸载造成,属正常变形反应。实践证明方案制定正确、高效,消除了隧道顶部山体偏压对隧道产生的不良影响。

4 安全防护处理方案

根据西直沟1号隧道施工进程,实际施工情况及山体偏压情况,我部经过详细论证拟定:卸载偏压土体,缓解偏压力,加强隧道支护,更加适用于目前隧道施工,更加切实可行。下面对此施工处理方案进行详细阐述。

4.1 卸载偏压土体,缓解偏压力,加强隧道支护

1)根据现场勘察,隧道进口左侧距隧道中心35 m,高24 m为山体偏压范围。纵向长度对应西直沟1号隧道里程桩号为改DK242+665～改DK242+700。在卸载前测量队选择稳定地点埋设沉降观测桩。

2)采用沿山体纵向刷坡、开挖台阶的方法进行山体卸载,同时设置隧道顶安全平台,平台由山体刷坡坡脚至隧道中心17 m。原地面山体及隧道纵断面图见图1。

3)卸载方式:根据山体偏压范围,沿隧道中线平行方向放出开口线,以垂直于隧道中线方向刷坡,设为三级坡,每级坡高度8 m,坡率1:1,由于原山体走向与隧道走向产生夹角,各级平台宽度由隧道进口向出口方向逐渐变窄,但应保证每级平台宽度不小于3 m,最后一级平台,即隧道顶部的安全平台按宽度不小于17 m的原则放坡。改DK242+700～改DK242+720段,基本处于隧道正中位置,为保证隧道整体受力均匀,另外考虑到山体本身的自稳性,采用平行于山体方向放刷坡开口线,垂直于山体刷坡,单级坡高度8 m,坡率1:0.75,同样保证每级台阶宽度不小于2 m。

4)卸载原则:由于由上至下进行刷坡,弃土不能一次转运结束,如将弃土都堆载于隧道顶的第二个平地上势必增加了隧道洞身顶部的正压力,加速了隧顶沉降。所以,卸载时采用2台挖掘机、1台装载机,实行边刷坡边运输的方式,分别进行刷坡和倒运,将卸载工作一步到位,杜绝过程中产生的不利压力。倒运时,应将弃土统一弃到隧道右侧的山体边缘,作为隧道右侧包边土进行反压的土源。

5)卸载要求:由上至下逐级卸载,顶级护坡刷坡完毕后修筑第一级平台,预留机械作业宽度3 m～4 m,待进行下一级护坡刷坡时由现场技术人员、质检工程师测量平台宽度,保证最小宽度2 m,画出下级护坡的刷坡线,机械进行下级平台的刷坡工作,刷去原预留的机械作业平台宽度。机械卸载土体时,特别是在山体不稳定地段卸载土体时,禁止大范围活动,根据挖掘机臂长及旋转半径,现场质检工程师确定机械活动范围,同时增加土体倒运频率,减小土体堆载量。

6)包边土反压施作:山体滑移正是由于单侧偏压造成,为了减小偏压力,使山体逐步趋于整体稳定,我部采用对隧道右侧进行包边土反压的措施。将原山体刷坡后的弃土统一转运至隧道右侧的山体边缘,逐层摊铺,机械碾压,直至与现在隧道顶部的安全平台相平,形成侧压力,平衡目前存在的左侧偏压。

4.2 隧道支护措施

加强隧道本身支护的主要措施有:1)喷射混凝土封闭开挖工作面;2)加强隧底初期支护;3)跳槽施工仰拱;4)设置上台阶临时仰拱。

根据隧道浅埋段“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则,做到5个及时:及时支护、及时封闭、及时量测、及时反馈、及时修正。采用复合式衬砌结构,一次支护由喷射混凝土、钢筋网、钢拱架组成。钢拱架联结处将索脚锚管和钢拱架焊接,形成一次支护。不稳定地层中应用时,要采用以注浆堵水为主,以降水为辅的原则。采用劈裂注浆加固和堵住80%的水源,降掉20%的少量裂隙水,以达到减少地表下沉的目的。

4.3 设置上台阶临时仰拱

采用施作临时仰拱的施工方法形成早期成环支护,保证隧道整体稳定,加强反压力。

从隧道进口向出口方向20 m段落内按每隔一榀的间距设置一道临时小仰拱。临时小仰拱采用与设计仰拱相同型号的底部Ⅰ20a双肢工字钢作为骨架全断面扇形支撑,骨架间距与相应段面的拱架间距相同,保持进口段20 m范围内全封闭支撑状态。小仰拱钢拱架两端与拱部初期支护拱架电弧焊焊接,小仰拱之间采用相同型号的两根工字钢纵向按照Ⅰ号线、Ⅲ号线、两侧拱脚边线的位置布置焊接,均满足双面焊接,焊脚高度不小于6 mm的技术要求。焊接时,应保证小仰拱的两根骨架、四条纵向连接骨架整体焊接,纵向骨架与小仰拱拱架应背靠背,采用满焊,满足双面焊接,焊脚高度不小于6 mm的技术要求。

在施工临时小仰拱的同时,继续加强隧道围岩沉降量测,若每日沉降量达到3 mm～5 mm,或围岩收敛较大,每日达到2 mm～3 mm,则对小仰拱实施喷射混凝土加强支护。

4.4 监控量测

在目前沉降仍不稳定的情况下,保证每天不少于三次的隧道监控量测。

洞口处覆盖层薄,开挖后围岩自稳性较差,地表易发生沉降,因此隧道邻近贯通时要特别加强对围岩沉降、收敛等的监控量测工作。

1)拱顶下沉及收敛量测。拱顶下沉及净空变位收敛量测,根据围岩级别、洞身开挖横断面尺寸和埋深等,沿隧道纵向在拱顶和两侧墙中布设测点,以了解地表沉降的横向影响范围。

量测断面及测点数量,V级围岩按照5 m布设,水平净空变化观测2条测线,拱顶下沉量测3个测点。水平净空量测在每次开挖后尽早进行,且我部进口处属浅埋段,洞内外量测点一定要布设在同一横断面内。测点布设见图2。

净空变化速度持续大于1.0 mm/d,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统;净空变化速度小于0.2 mm/d时,围岩达到基本稳定。

2)位移与支护状态的观察。开挖工作面需进行围岩岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块、有无渗漏水等观察和记录,有预见性的对可能对隧道质量、安全造成影响的不良情况进行监控量测,并结合实际施工情况,观察初期支护钢支撑的变形情况,是否压屈变形,焊接面或焊接点是否牢固等。如出现初期支护钢支撑变形等情况,应采用锁口锚管等支护形式进行支护加强,并及早成环。

对于支护拱架结构支撑与围岩压力相互作用,其受力状态是否稳定的量测应在断层破碎带及影响段5 m设置一个量测断面,每断面上对称布置不少于20个点,同时初期支护的钢拱架受力量测点与围岩接触应力点应布设在同一断面上,每天进行不少于2次的监控量测,观察测点的空间位移变化。

根据“勤量测”的原则,以监控量测的沉降数据为依据确定洞身开挖预留变形量,以保证沉降稳定后满足隧道施工建筑范围。

5 结语

通过拟定方案的顺利实施,缓解了西直沟1号隧道的山体偏压,有效制止了山体滑移,确保了隧道的顺利贯通。

摘要：结合西直沟1号隧道施工实践,介绍了采用隧道偏压安全防护处理的施工工艺及质量控制,并加以分析论述,通过有效处理,解决了隧道山体偏压问题,确保了隧道的顺利贯通。

关键词：隧道偏压,安全防护,处理措施

参考文献

[1]铁建设[2005]160号,客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准[S].

[2]TB 10204-2002,J 163-2002,铁路隧道施工规范[S].

[3]TB 10121-2007,J 721-2007,铁路隧道监控量测技术规程[S].

隧道偏压段篇8

大跨度小间距隧道由于开挖断面大、形状扁平、双洞施工相互影响, 围岩整体稳定性较一般断面差, 特别是在浅埋偏压段, 由于其埋深较浅, 围岩多风化破碎, 承载能力极低, 且偏压普遍存在, 围岩和支护结构应力分布及变形情况复杂, 稍有不慎, 就会导致衬砌开裂、渗漏, 甚至山体失稳滑坡。随着国民经济的飞速发展, 基础设施的兴建, 而我国又是一个多山的国家, 隧道从山体斜坡下穿越的情形经常遇到, 浅埋偏压隧道的优化设计和施工已成为一个关键的技术性问题。

2 工程概述

林屋隧道为广 (州) 乐 (昌) 高速公路的控制工程。该隧道为小间距双向六车道大跨隧道, 单洞全长875.5m+880m, 开挖最大跨度为18.23m, 最大高度为12.35m。隧址所处的区域在大地构造上隶属于湘粤拗皱束, 地质构造主要由一系列的褶皱和断裂组成。地形相对高差较大, 山体连绵, 冲沟狭窄, 谷坡较陡。隧道区地层主要为第四系全新统残坡积和下伏燕山期侵入花岗岩。

隧道左线出口端K224+621~K224+647由于冲沟原因出现了围岩偏压的情况, 且洞身部分区域埋深较浅, 最小埋深处不到一米。该段隧道地层由第四系残坡积和风化花岗岩层组成。第四系残坡积主要为砂质黏性土, 土质较均匀, 含有少量砂粒。全风化花岗岩呈砂土状, 主要为砾质黏性土, 围岩稳定性差, 隧道施工易坍塌, 侧壁易失稳。强风化花岗岩, 节理发育, 闭合或微张, 岩体呈块 (碎) 石镶嵌结构, 拱部无支护时可产生较大的坍塌, 侧壁有时会失去稳定。由于该段隧道地质情况较差, 易造成塌方和冒顶, 施工时存在极大风险。为确保隧道施工安全通过该地段, 开挖前必须采取切实可行的工程处理措施进行加固及支护, 防止出现坍塌等事故。

3 冲沟浅埋段的地表加固技术

考虑本段隧道的地形、地质条件, 洞外采用地表预注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案进行加固, 改善左洞拱顶以上岩体的成拱能力、平衡偏压并且稳定边坡, 加固范围为K224+621~K224+647;洞内以短进尺、弱爆破、强支护为主。地表具体加固设计见图1。地表加固施工具体工序如下。

⑴施工准备:地表预加固施工前, 先在路线上方修建截水沟及埋设PVC管将该处冲沟内的长年流水与地表雨水拦截并引出浅埋段, 防止地表水体渗入影响围岩的稳定性。然后清理地表杂物、浮土、草皮等, 使地表形成一定的顺坡, 确保表面不积水。

⑵放点:先沿隧道轴线K224+621~K224+647每米放点, 并且在轴线左右两侧以梅花型布置注浆点, 间距1.0m×1.0m。测出各点标高, 根据注浆小导管尾部至理论开挖轮廓线距离为50cm (防止注浆小导管与超前支护小导管冲突) 且加固范围为埋深6m范围内, 确定注浆管长度, 并用木桩标记注浆点。注浆钢管采用外径50mm, 壁厚4mm的热轧无缝钢管, 钢管前端成尖锥状, 管口段150cm钢管不开孔, 其实部分按10cm间距交错设置8mm注浆孔。

⑶钻孔:采用风枪在注浆点位钻孔, 钻进前设好钻入角度, 钻孔过程中经常检查钻入角度, 以防偏孔。钻孔完毕后, 采用后退方式扫孔一遍, 清孔完毕后, 再将钻杆插入孔底, 重复扫孔一次即可。

⑷制浆与注浆:预注浆采用P.O42.5水泥单液浆, 小导管注浆参数为:水泥浆水灰比为1:1 (重量比) , 注浆压力为0.5~1.0MPa。浆液配合比和注浆压力应通过现场实验按实际情况确定, 注浆量按施工实际情况作相应的调整。注浆采用分段注浆, 开泵前旋转压力调节旋钮将油压调在要求的油压刻度上, 随注浆阻力的增大, 泵压随之升高, 当达到调定值时, 会自动停机, 不致于产生超压注浆的危险。注浆泵流量大小由注浆泵的排量调节控制钮和排量记录仪加以控制, 注浆按低至高的顺序进行注浆。注浆过程时刻观注注浆情况, 观察注浆地表的变化, 并根据注浆情况调整注浆的浆液浓度。

⑸质量控制:注浆段的注浆任务全部完成后, 应进行注浆效果检查和评定, 达到设计要求后方可进行其他工序的施工。

⑹混凝土盖板施工:钢筋混凝土盖板厚为120cm, 混凝土强度等级为C25, 采用16双层钢筋网, 间距为20cm×20cm, 并与小导管出露段通过三角筋焊接牢固, 钢筋保护层厚度为20cm。养护达到80%强度后, 在盖板上方夯填碎石土, 用于平衡偏压。

4 冲沟浅埋段地表加固效果的数值模拟分析

隧道处于边坡下方开挖, 由于偏压荷载作用的影响, 使得围岩产生较大的水平方向位移, 对边坡及洞体的稳定和衬砌的受力都极为不利, 所以偏压段边坡的稳定就显得尤为重要。通过对本段隧道施工过程的数值模拟计算, 加固前后围岩的水平位移场如图2所示:加固前围岩的最大水平位移发生在右洞拱顶上方, 位移值为11.17mm。加固后虽然发生水平位移的围岩范围变化不明显, 但围岩的水平位移值却明显减少, 右洞拱顶上方围岩的最大水平位移值变为5.41mm, 减少5.76mm;围岩的最大位移值发生在左洞偏埋深较大一侧拱肩, 位移值为6.58 mm, 相对加固前的9.04mm, 减少了27%。现场实测地表实测数据显示, 地表测点最大累积水平位移为7.07mm (全站仪采集) , 与数值计算的最大地表水平位移4.539mm较吻合, 且冲沟险段地表未见有明显变形破坏迹象。因此, 加固措施很有效的抑制了边坡围岩的水平位移。

加固后, 冲沟险段洞内开挖未发生围岩塌方, 仅局部有极少量掉块现象, 通过及时跟进支护, 防止了掉块的发展及可能的较大塌方的产生, 按计划顺利地完成了冲沟险段洞身的掘进开挖施工。根据对变形监测资料的分析, 洞身施工完成后, 右洞监测断面拱顶平均沉降6.82mm, 仰拱平均位移为3.79mm, 左洞监测断面拱顶平均沉降9.15mm, 仰拱平均位移6.35mm, 洞室围岩收敛变形均未超标。由此说明上述工程处理措施效果良好。

5 冲沟浅埋段的隧道施工技术

⑴洞内每步爆破开挖时, 采用弱爆破开挖。第一步先起爆掏槽区, 第二步再扩挖成型。掏槽区爆破应用减震技术, 即在掏槽区中间打3个l00减震孔, 严格控制单段装药量及一次起爆最大药量, 控制爆破震速, 以减少爆破对周边围岩的扰动。

⑵洞内施工采用CRD工法, 并辅以超前小导管注浆加固地层, 采用短进尺开挖。超前注浆措施采用42mm小导管, 导管长3.5m, 每2m设一环, 搭接长度不小于1m, 环向间距0.4m, 外插角10o~l5o。注浆采用纯水泥浆液, 水泥浆水灰比为1:1 (重量比) , 注浆压力为0.5~1.0MPa。CRD工法施工工序如图3所示。先开挖浅埋侧隧道, 再开挖深埋侧隧道;先开挖两隧道内侧, 再开挖两隧道外侧。 (1) (3) (5) (7) 为开挖工序, 每循环开挖进尺控制在两榀拱架内 (1m) , 短进尺开挖可以减小围岩临空面, 也有利于控制爆破震动。隧道中线左右两侧导坑应以3~5m长为一段交替开挖前进, 严禁同时开挖。ⅡⅣⅥⅧ为紧跟开挖的初期支护工序, 隧道支护参数如表1所示。钢拱架之间用纵向钢筋焊接相连, 支护及时跟进, 使每个施工工序初期支护及时闭合成环, 能阻止后期围岩较大变形破坏产生。Ⅸ为仰拱混凝土灌注及隧底填充工序, Ⅹ为二次衬砌混凝土浇注工序, 这两个工序应该在围岩监测结果显示围岩稳定后, 拆除临时支撑, 再进行施工。

⑶在初期支护洞壁渗水量较大处打排水孔, 并设置排水管, 以减小地下水的渗透压力。

⑷对洞内围岩进行收敛变形监测, 对洞外地表进行沉降与水平位移监测。通过对监测数据的分析, 能很好地了解围岩的稳定性。

6 结论

⑴冲沟浅埋段隧道采用地表预注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案进行加固, 工程处理措施工艺简单, 施工方便, 经济合理, 对于由较破碎岩体构成的洞顶基岩盖层薄弱, 基岩裂隙水较丰富的隧洞险段, 均可借鉴采用上述处理措施。

⑵洞内施工开挖前, 必须做好隧道浅埋偏压段地表的防排水工程, 特别是雨水丰富地区。因地表水渗入, 会降低围岩的稳定性。应预先注浆固结, 提高围岩强度和降低围岩渗透性。

⑶施工实践表明:冲沟浅埋段隧道浅埋偏压段对地表进行加固后采用CRD工法施工, 是能保证隧道施工安全的。

⑷对于小间距隧道浅埋偏压段, 如果先开挖浅埋侧隧道, 深埋侧隧道需承受较大的偏压荷载, 所以深埋侧隧道初支应力及洞周位移均较浅埋侧隧道大。

摘要：本文结合广 (州) 乐 (昌) 高速公路林屋隧道工程实践, 分析研究了隧道在采用地表加固与洞内控制施工相结合顺利通过冲沟超浅埋偏压段的施工方法, 可为类似工程提供借鉴。

关键词：浅埋偏压,小间距隧道,地表加固

参考文献

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