偏压隧道

偏压隧道（通用10篇）

偏压隧道 篇1

一、工程概况

擦罗2#隧道是四川省雅安经石棉至泸沽高速公路的重点控制工程, 隧道为四车道双洞单向行车。该工程于2007年8月份动工, 隧道的左洞K134+700~+810段施作初期支护后, 主要由于偏压导致发生大范围的初支变形及开裂, 并且造成初期支护局部地段出现不同程度的侵限。此段初支变形控制、开裂补强、侵限处理的过程中我全程参与, 在处理过程中本人获得较多的经验和教训, 本文将对此施工案例做一个较为系统的总结。

此段初期支护变形段位于擦罗2#隧道出口洞口段, 处在一河沟左岸斜坡, 坡角500, 左线出口段地表比右线高15m~20m。山坡植被发育, 可见裸露地表的花岗岩, 具体地形地貌见下图。

隧道开挖采用分上下台阶开挖法, 左洞K134+700~+810段开挖揭示围岩为强-中风化花岗岩和强风化辉绿岩, 受构造影响严重, 岩体破碎, 局部可发生掉块或小塌方, 呈角 (砾) 碎 (石) 状构造, 含水, 无自稳能力, 围岩实际判断为Ⅳ级。在初期支护主要采用1m间距格栅钢拱架的柔性支护, 锚杆采用3.5m长砂浆锚杆。

二、施工全过程

在左洞K134+700~+810初期支护施工完成后仅过20天初支表面开始出现细小裂纹, 并逐渐扩大, 在K134+710~+770范围内都出现了裂纹, 裂纹以拱顶纵向为主, 靠河沟一侧裂纹较多。在地表查看后发现洞顶地表有6m长开裂。随即暂停了左洞出口端的开挖, 自行施作了临时钢拱架, 加强对开裂处的监控量测。2个月后业主才组织专家到现场确定处治方案, 认为初支开裂不是由大范围的整体失稳引起的, 问题不严重, 仅确定在有开裂处采用5m长Φ42小导管周边加固。在施工了径向小导管后, 经监控量测显示此段初支处于稳定状态。

在开挖K 1 3 4+7 0 0~+7 5 0段下断面时再次发生不同程度的变形, 初支变形的范围扩大到K134+700~+810, 再次暂停了隧道开挖施工。经业主和设计单位再次现场查看, 才初步认定K134+700~+810段已施工的初期支护受偏压影响变形, 下达处理方案, 要求我施工单位在变形较剧烈处K134+740~+760范围架设I20a工字钢临时支撑, 在K134+700~+810范围内打设1m×0.8m间距6m长Φ42小导管并注浆, 以提高围岩的承载力, 阻止初支继续变形。在注浆完成后初支变形趋缓。并决定在K134+700~+810段二衬施工完毕后再开始上台阶的开挖。

在此期间通过对初期支护内轮廓断面进行的详细测量, 显示K134+700~+810段初支断面都有不同程度的侵限。为了保证施工安全和运营的安全, 对已侵限的初期支护采取局部或全断面拆换重新施作初期支护, 并将在二衬和仰拱砼中配置钢筋。侵限处理过程极其缓慢。不仅极大地延后了施工进度, 还造成了很大的经济损失。回顾整个施工过程总结能得到很多的经验。

三、分析工程技术中的失误

擦罗2#隧道设计人员完全没有考虑到由于隧道左洞处于靠河沟一侧的情况, 在隧道工程地质条件描述时也没提出可能产生的偏压影响, 没有针对可能产生的偏压做出相应的加强支护的手段和施工措施。

而施工单位在前期施工时也没对可能产生的偏压产生足够的警惕, 依然按原设计施工, 并且在施工过程中存在有锚杆打设不规范、超挖控制不达标的现象, 这也是导致初支受偏压变形的成因之一。在开裂变形产生后没有及时地去控制变形的发生。发生变形到实施初支方案所间隔的时间太长, 当初支变形控制住了, 初支断面侵限又成了必须处理的问题。

第一次初支发生变形后, 在对变形原因的判断上有重大失误, 没有将初支变形原因归于隧道受偏压的影响, 采取的加强手段也仅仅是开裂补强, 没采取应对隧道受偏压影响的措施, 才导致二次较大的变形, 进而产生大范围的侵限。直到二次变形发生后才将初支变形的原因归于偏压, 才采取全断面大范围的注浆加固措施, 虽然注浆加固后控制了偏压对隧道初支的破坏, 但大范围的初支断面侵限已经发生。

对隧道初支变形原因判断的一个最重要的依据就是监控量测。但施工单位开展的监控量测工作也没能起到作用, 偏压对隧道的影响就没有在监控资料中有所反应。主要原因是监控量测仅仅是监测拱顶下沉和拱脚收敛, 在量测精度较低的条件下, 难以测出对初支受偏压的变形量。直到对整个初支断面进行了几次测量后, 通过对初支断面的对比才得出隧道受偏压的结论。这样就暴露了拱顶下沉和拱脚收敛这两种监控量测手段的局限性, 不能对隧道偏压进行准确的监测。这就需要增加监控量测的手段, 比较有效的量测偏压的手段有钢支撑内力量测、围岩内部位移量测和喷射混凝土应力量测, 如不增加经常监控量测的手段, 也可对固定初支断面进行多次测量, 对测量资料和监控量测资料综合分析, 进而为隧道开挖施工提供有价值的参考数据。

四、对偏压隧道设计施工的建议

偏压是由于地形不对称或者地质岩层因素, 造成隧道结构两面荷载不对称所形成。偏压相对于不良地质、涌水等对隧道施工影响而言较为隐性, 主要是对已施工的隧道初支有渐变的破坏作用, 不易察觉, 如果处治不及时不恰当就会造成隧道初支断面侵限, 甚至会导致塌方事故。怎样及时地发现隧道偏压, 采取怎样的有效手段去控制隧道偏压对初支的破坏, 就是摆在广大隧道建设工作者面前的重要课题。

在隧道开挖施工前对偏压要有定性的预判, 预判的手段主要有对隧道所处的地形地貌情况和开挖揭示的出围岩情况进行分析;多种监控量测手段;还可开挖一小段围岩暴露一段时间观察围岩变形或剥落的情况。

偏压隧道的支护设计可以考虑以下几点建议。尽量采用刚性支护, 钢拱架应成环封闭, 钢拱架可采用4单元乃至2单元, 避免分节过多, 还有可加强拱架间的连接, 达到提高初支刚度的需要。在受偏压一侧锚杆可加长加密, 打设施工完成后进行注浆处理, 并且超前支护宜采用超前小导管预注浆, 使水泥浆进入破碎岩层内部, 待凝固后和岩层成为一体, 增强围岩的整体性, 能很好地起到控制偏压的作用。另外增加钢筋网和喷射砼厚度也是规避变形的有效手段。

在隧道开挖过程中, 多布置周边眼, 减少超挖量, 尽量能达到围岩面、喷射砼、钢拱架完全密贴, 使初支均匀受力减少初支的应力集中。隧道开挖后应及时施作初支, 防止围岩由于暴露过长而产生过大变形, 从而导致围岩强度和自承力降低。根据这次处理隧道偏压的经验, 初支在受偏压作用下开挖下台阶对围岩造成二次扰动, 会引起已施作的上断面初支急剧变形, 为控制下断面开挖的影响, 下断面左右两侧交替开挖, 增设锁脚锚杆, 钢拱架的拱脚不得悬空。在初支施工过程中必须保证锚杆的有效长度和角度, 拱架背后不能有空洞, 提高喷射砼质量减少回弹量保证混凝土强度。预留变形量还应适当放大。最后仰拱和二衬也要及时施工。通过以上施工措施在擦罗2#隧道左洞随后的隧道施工中实施, 取得了很好的效果, 以K134+700~+600段为例, 从开挖到二衬施工, 拱部最大下沉量为61.5mm, 周边最大收敛量为20.4mm, 未出任何问题。

最后还要制定紧急预案, 小导管和临时钢拱架等材料要在施工现场准备好。一旦发现初支有开裂发生或监控量测显示出现剧烈变形, 掌子面停止开挖, 喷射砼临时封闭, 对变形过大部位, 施作大于6m长的注浆小导管, 增设临时钢拱架, 以抑制初支变形过大。

偏压隧道 篇2

关键词：隧道偏压段；稳定；病害；方案オ

1 目标隧道病害原因分析

1.1 目标隧道开挖揭示地质情况

（1）页岩、粉砂质页岩：深灰色、灰色，层理发育，薄一中厚层状，泥质结构。页岩微节理发育，隧道开挖弃渣暴露后，较短时间内发生碎裂，裂隙面一般平直、光滑。属IV级围岩。（2）隧道通过区域构造简单，褶曲不发育，地层单斜，岩层走向与路线走向交角为5°～20°，主要节理有：110°～160°∠57°～72°， 90°∠90°，节理间距1～2m，多呈密闭或微张，延伸性一般。（3）地表横坡大，地表径流条件较好，下伏基岩以页岩为主，透水性较差，故大气降雨主要以地表径流的形式向外排泄。地下水不发育，从隧道开挖情况来看，除在隧道进出口浅埋段基岩裂隙水相对较大外，仅局部见基岩裂隙水且水量较小。隧道设计为双向六车道的分离式隧道，左、右洞之间净距20m。

1.2 目标隧道开挖后病害特点

（1）隧道开挖时成形好，围岩完整性较好，施工炮眼痕迹一般残留70％以上；（2）隧道支护变形量较大，沿隧道右侧拱部范围内出现纵向开裂；（3）施工面不封闭时，几小时后围岩会沿微节理面及层理面产生松弛破裂，在拱顶、洞壁及掌子面会出现响声，且有围岩剥落掉块，开挖轮廓逐渐呈不规则状等现象，之后暴露面呈显出破碎/较破碎状态；（4）围岩应力释放缓慢，时间长，且具有突然大量释放的特点。使得锚喷支护变形开始不明显，继而突然开裂，变形发展较快；（5）地应力在左、右洞之间，隧道进口段与出口段的表现不尽相同，具有不对称性、非均匀性，使左右洞、进出口段处理措施效果差异明显；（6）经松动圈测试结果表明，在隧道A侧起拱线部位松动范围相对较大。

1.3 目标隧道病害致因分析

（1）隧道开挖后隧道周边形成的二次应力场使岩体发生局部破坏：隧道埋深较大时自重应力也较大，隧道开挖后在洞壁四周出现切向应力集中。隧道通过的岩性以致密块状的砂质页岩为主，其强度介于硬质岩与软质岩之间，因此其破坏现象表现为岩体的局部破坏，具有一定的松动性岩爆特征。岩体的局部破坏造成了锚喷支护的开裂、变形，洞壁和拱顶掉块，以及小规模的坍塌。当岩体的局部破坏进一步积累，松动范围扩大，必将造成大面积的坍方冒顶。（2）顺层地层偏压：由于岩层走向与倾角不利，加之层理发育，形成顺层偏压。隧道开挖后在A侧起拱线部位形成应力集中，造成岩体局部破坏，A侧边墙部位切层掉块，B侧边墙部位顺层坍滑，拱顶沿层面跨塌。从地应力测试成果也可以说明这一点，岩体中的最大主应力方向与岩层的倾向基本一致。围岩接触压力测试亦显示隧道两侧存在压力差，有偏压存在。（3）岩体微裂隙发育：单纯从掌子面的岩体情况看，岩体完整性较好，但从坍下的岩块看，岩块较为规则，说明岩体内部的微裂隙较为发育，这就为岩体的破坏创造了必要的边界条件，使上述两种作用的效果更加明显，病害的程度也更加严重。（4）隧道通过地层形成时代较早，受历次地质构造影响，初始应力具有多期性，加之随隧道埋深的逐渐变大，隧道的.初始应力三维状态会相应发生改变。（5）由于地应力的多变性，增加幅度过快，使得实验段制定的支护措施很快就不能适应地应力的增长，施工表现为实验段措施在开始段有效可行，但后续段却发生病害；不得不一次次地增加锚喷支护的刚度。（6）根据监测资料，锚杆轴力且B侧受压，A侧受拉，说明隧道B侧受到挤压，锚杆在围岩松动圈以外的锚固长度不足，不能有效地抑制围岩变形。根据围岩松动范围测试结果也可以得以映证。（7）锚杆轴力普遍偏小，最小轴力处的围岩接触压力、钢架应力偏大，说明锚杆发挥的作用较小，使得围岩压力基本由钢架承担，在钢架达到极限强度时，引起喷混凝土开裂、钢架变形。

2 目标隧道偏压段的稳定支护方案设计

2.1 锚杆的设置

（1）按测试的地应力实测资料，采用2D-Sigma数值分析软件进行数值模拟分析。（2）根据监测数据，在实验段设置的4个围岩接触压力测试断面，根据监测断面数据分析，大致可以看出一般拱腰位置的围岩压力较其它位置大。（3）根据监控量测结果和现场实际情况，由于施工台车的结构限制，无法按设计方向设置长锚杆，部分锚杆特别是拱顶附近以倾斜的角度打入地层，监测的锚杆轴力出现压应力或受力很小，故设计无法根据监测资料准确了解锚杆的受力情况，仅能按监测资料定性分析，并结合计算机数值分析了解锚杆的受力规律。

2.2 钢架形式确定

由实验段格栅钢架支护效果可以看出，格栅可以较好的与初喷面密贴，整体受力均匀，但在隧道埋深达600m时，由于地应力较大，格栅的正截面刚度不足，使得格栅外侧钢筋外鼓变形。笔者设计选择了正截面刚度较大的20号工字钢，以解决正截面的承载力问题，但由于工字钢纵向刚度不足，在地应力进一步增大的情况下，正截面还未达到承载极限时，以纵向失稳，使得工字钢扭曲变形。

2.3 钢架间距确定

采用20号工字钢钢架纵向间距0.8m有一定的适应性，但纵向刚度不足，正截面的承载力略有不足，故选择18型钢，提高正截面刚度0.8倍，提高纵向刚度为3.3倍，纵向间距0.5～0.8m，环向成环，从实验段的效果看，隧道的初支变形得到了很好的抑制，后续段施工可根据量测资料，对钢架的间距进行优化。

2.4 预留变形量的确定

根据监测资料统计，目标实验段中最大水平收敛为64.57mm，最大拱顶下沉值为48.7mm，根据监测数据的分析，后续施工段预留变形量取值10cm是合理可行的。

2.5 喷射混凝土

混凝土采用湿喷工艺施工，提高喷射混凝土质量；混凝土强度等级不低于C20，掺入钢纤维，钢纤维拉拉强度不低于308MPa，掺量为混合料质量的3%~6%。钢筋网宜采用φ8钢筋制作，钢筋网随受喷面起伏铺设，并与钢架、锚杆连接牢固。

混凝土原材料质量主要控制：砂采用洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5；碎石粒径不大于15mm；水泥强度等级不小于42.5；速凝剂使用前做速效果试验，初凝时间不超过5min，终凝时间不超过10min。

2.6 二次衬砌

二次衬砌的施作时间应控制在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行，应满足以下要求：①各测试项目的位移速率收敛，围岩基本稳定；②已产生的各项位移预计总位移量80%~90%；③周边位移速率小于0.1~0.2mm/d，或拱项下沉速率小于0.07~0.15mm/d。围岩变形大或流变性明显时，应采取加强喷锚支护并及时施作仰拱和二次衬砌。

2.7 监测方案

（1）为了及时了解施工过程中围岩及支护结构的受力状态，确保施工的安全，为实验段设计和调整支护参数提供参考依据，并与理论计算结果相比较，完善计算理论，为以后类似工程积累数据，结合前阶段监测成果，后续段采用以下监测方案。（2）为查明隧道松动圈动态变化情况，应选取典型断面设置多点位移计，测试从开挖开始至二衬完成时为止的围岩松动圈变化情况，用以核实地质雷达的测试数据，相互映证。（3）为查明隧道锚杆轴力的动态变化情况，应选与多点位移计同一断面，于拱顶、拱腰、边墙中部及下部设置压力盒，测试从初支设置开始至二衬完成时为止的围岩压力变化情况。 2.8 应急预案

滑坡堆积带偏压隧道进洞施工技术 篇3

关键词：山岭隧道；滑坡堆积带；进洞；施工技术

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0037-03

1工程概况

勐5腊4号隧道位于云南省西双版纳勐腊县，是昆曼国际大通道小磨高速公路勐腊段的控制性工程之一。隧道起讫里程为K119+120～K119+435段。全长315m，为单线双向隧道。设计为单心圆单拱结构，净宽为11.3m，净高7.45m。隧道所处地区属构造剥蚀中低山地形地貌区，所穿越山岭植被茂密。区域冲沟、山间盆地发育，山顶波状起伏，山坡坡度一般小于40°。隧道小勐养端地势较陡，进洞处在斜坡上且上面覆盖层较薄。坡面为茂密的植被所覆盖。本地气候属热带雨林，夏季多雨、高温。

隧道出露地层由白垩系下统曼岗组(K_1m)紫红色泥质粉砂岩、褐黄、褐红、紫红色砂岩和第四系残坡积(Q_el+dl)褐、紫红色亚黏土组成。土层较薄，分布不连续。岩面节理发育。隧道区内岩层产状较陡，为123°∠12°。在隧道区内无断层通过，属构造稳定区。Ⅱ类围岩段围岩为褐红、暗红色砾岩及紫红色泥岩，岩石节理裂隙发育，以全一强风化、碎石土状为主，少量碎石状；岩体呈碎(石)状压碎结构。围岩拱顶无支护时可产生较大坍塌，侧壁常有掉块、小坍塌出现。

2隧道特点及施工方案

2.1工程特点及难点

(1)隧道所处山区植被茂盛，山体蓄水量大，岩层裂隙比较发育，降水渗入岩层，裂隙水丰富，能够形成小的渗水汇流，雨季能形成暂时的喷涌现象。

(2)该隧道进口段地质条件复杂，洞口段地层为第四系滑坡堆积层，层厚25m～30m，隧道穿越强风化紫红色泥质粉砂岩地层。呈土夹石结构，节理、裂隙极为发育，岩石破碎。

洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，与线路呈25。的夹角，左侧山体陡峻，右侧山体覆盖层薄，是典型的偏压、斜交隧道。岩层稳定性、自承能力都比较差。进洞段围岩等级为V级。明洞如采用常规方法施工，可能因对滑坡堆积带的破坏引起整个山体失稳，造成大面积山体崩塌。

(4)滑坡堆积带沿隧道纵向呈小角度方向延伸，滑坡堆积带对该隧道的影响长度达80m。

2.2进洞施工方案

针对上述地质、地形特点，为保证在此不稳定的堆积层下进 洞的安全，决定维持原山体现状，尽量减小对原山体的破坏，采 取延伸洞口设置明洞的施工措施。洞口原山体坡面与线路斜交25°，且偏压严重，为减少边墙受到的不平衡力矩及山体的纵横向推力，因此采用明洞暗作和偏压墙相结合的施工方案，并在偏压墙下施作抗滑桩，以提高进口处明暗洞整体稳定性。本着“先做抗滑桩和偏压墙、明洞暗作、引排地表水、大管棚及小导管超前预支护、短进尺环形分部开挖、强支护勤量测衬砌紧跟”的原则确定了进洞施工方案，施工流程见图1。

3施工方法及工艺

3.1抗滑桩施工

先进行抗滑桩施工，在隧道进口端K119+125～K119+140偏压墙基础底设置8棵抗滑桩。左侧4棵为1.5m×1.2m×10m，右侧4棵为1.5m×2m×8m。锁口、护壁均采用C20钢筋砼，桩身采用C25钢筋砼。

3.2偏压墙施工和明洞暗作

待抗滑桩施工完毕后，进行偏压墙施工。明洞采用明洞暗作的方法施工，先开挖外边墙侧土石方，开挖完成后，浇筑外边墙，外边墙的浇筑方法为先施作下边墙，从墙底至二衬支承梁耳墙上方，因为山体会对二衬有一定的偏压力，二衬拱部可能会出现开裂现象，造成二衬变形。将二衬的支承梁放于外边墙上，这样的目的是为了到时候施作二次衬砌时可直接把二衬的支承梁放置到外边墙上，使二衬的大部分偏压力承受到外边墙上。二衬支承粱上方外边墙应尽快施作，以达到外边墙整体受力的目的。外边墙施作结束后，待砼强度达到设计强度75％以上时，回填水泥稳定土并夯实，要求密实度不小于85％，填至开挖轮廓线外2 m一4m。

明洞暗挖施工采用φ108长管棚超前预支护和分部台阶法开挖、复合式初期支护和钢筋砼二次衬砌。

(I)打设36m长西108mm大管棚，大管棚钻进明暗洞结合部不少于8m，主要施工步骤为：①测量出工字钢的准确位置，搭设工作台。②在操作平台上搭钻机工作台，钻机就位。③钻杆在套管内钻进，并取出岩芯。观察岩芯，记录地质情况。④钻孔到达没计里程后开始下管。管棚按设计要求钻设梅花形布置的小孔，然后逐节推进到钻孔内，节与节之间用长15cm的丝扣连接，并用电焊焊接牢同。每节钢管不等长，有利于减少隧道纵向同一横断内的接头数。⑤注浆浆液为水泥浆，水灰比为1:0.8。注浆后，在浆液扩散范围内岩层被胶结，即在开挖轮廓线外，形成一个水泥浆与破碎围岩固结成的硬壳，稳定了岩体，减少了地表沉降。注浆压力控制在0.3MPa～1.0MPa之间。

(2)采用以人工风镐配合挖掘机分部台阶法开挖，对于个别孤石采用寻根弱爆破的措施处理，减少对围岩的扰动；每循环进尺控制在0.5m左右，上台阶超前3m～5m。

明洞暗作段I 20cm字钢钢拱架间距设为0.5m，系统锚杆间距110cm×110cm，长3m，在靠近山体一侧锚杆间距加密加长，间距为55cm×55cm，长度5m。铺设两层钢筋网，喷射混凝土厚25cm。在钢拱架拱脚处设锁脚锚杆，每个拱脚2根，尺寸为42mm，长度2.0m。

跳槽开挖下半断面，先施作外边墙初期支护，上下断面开挖过程中支护必须紧跟施作。施工中严格遵循“管注浆超前、弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、早成环、勤量测、二次衬砌紧跟”的原则，每开挖50cm后，立即喷射混凝土封闭岩面(包含掌子面)，目的是在同岩变形前及时封闭围岩，预防支护过程中小块体塌落而影响施工安全，还可以作为钢筋网的保护层，防止钢筋网锈蚀。然后将新钢架单元与预埋钢架单元连接稳固，进行锚喷支护，完成一个循环，拆除竖向支撑型钢。洞口段上导坑完毕后(进洞12m)，再进行下台阶开挖，完成后挂网封闭掌子面，初期支护全部封闭完成后，不能局限初期支护变形稳定才可以施工洞身衬砌，而需要及时施工洞身衬砌，确保洞室稳定。

(3)外边墙及初期支护完成后，施作防水层并使用全液压衬砌台车及时施作二次衬砌，仰拱待上部二次衬砌完成后再行施作。

3.3隧道进洞段防排水系统

隧道出口位于较大的山体汇水沟沟底，加之断层一破碎带基岩裸露，风化裂隙比较发育，有利于降水入渗形成基岩裂隙水，给隧道施工、运营造成很大不便。所以，必须对出口段的地表汇水及

基岩裂隙水进行处理。处理原则：以排为主，防、排、堵相结合。尽早做好洞外防护工程及坡顶截水沟，以避免洞口施工时发生溢流和渗漏，并做好防洪设施。在富水地带，由于岩层裂隙渗水量大，在隧道原设计基础上增设环向透水盲管，管径为50mm，纵向间距为8m。此外，在隧道边墙下角设φ100mm的透水管；对洞顶回填砂砾土进行注水泥浆止水；在衬砌厚度变化处设沉降缝，用止水带防水。

3.4暗洞进洞

(1)明洞暗挖至暗洞(K119+145)时，大管棚应还在起作用，尽早打设小导管，导管沿上半断面150°轮廓线布置，环向间距0.4m，仰角15°，一排每环设45根，纵向搭接长度为1m。120cm工字钢钢拱架间距设为0.6m，系统锚杆间距110cm×110cm，长3m。铺设两层钢筋网，喷射混凝土厚25cm。在钢拱架拱脚处设锁脚锚杆，每个拱脚2根，尺寸为42mm，长度2.0m。

(2)采用环形分部开挖法，较硬岩采用预裂爆破，周边眼距为40cm，如果岩层较软，以人工风镐配合挖掘机开挖为主，只在拱脚、墙脚才少量使用爆破，循环进尺0.6m左右；挑帮问顶后并做地质素描，初喷同时需对掌子面也进行封闭；出碴；打设系统锚杆并测量；安装钢支撑、钢筋网；复喷混凝土；跳槽下半断面开挖及支护；施作仰拱；二次衬砌。

4监控量测

4.1现场监控量测的目的

现场监控量测是本隧道信息化施工的核心技术之一，对围岩支护系统的稳定性进行监测，保障施工安全，为评价和修改初期参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据，是确保施工安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。

4.2监控量测项目

勐腊4号隧道以洞内外观察、拱顶下沉、净空收敛、围岩内部位移、浅埋隧道地表下沉为施工监测项目。

4.3量测结果

进口段拱部下沉最大为38mm，地表下沉最大为26mm。洞内净空收敛及围岩内部位移均在允许范围内。

5结束语

经过我们精心施工，顺利地通过了进口浅埋、偏压、滑坡堆积层。施工中的几点体会如下：

(1)在不稳定的斜交及偏压的山体进洞，采用明洞暗作施工方法有效减小了山体的纵横向推力，加强了洞口的稳定和施工的安全。

浅埋偏压隧道变形后处理 篇4

十漫高速公路是银 (银川) 武 (武汉) 线的重点控制工程, 是连接西部和南方的重要通道, 对鄂、陕、宁的经济发展有重要意义。全线地质条件复杂, 桥梁和隧道众多, 其中最长隧道长5公里多, 桥梁桥墩最高达50多米。火车岭隧道位于湖北省郧西县和郧县之间, 隧道分为左右线, 其中隧道右线分为长140米和1211米两座隧道, 起讫里程分别为YK53+890～YK54+030、YK54+065～YK55+265, 1211米的隧道被50米明洞在开挖时分为两截, 明洞起讫里程:K54+122～K54+172。右线隧道进口有60米挖方路基, 路基施工好后, 有一定的施工场地, 但进口标高较高, 便道无法进入, 故不考虑从此进洞。明挖段场地较宽, 便道可以从此进入正线, 所以可以考虑从此进洞, 向隧道出口开挖。明挖段与路基段的42米暗洞设计有40米长管棚, 受此影响, 需等长管棚施工完毕后再进行此段隧道的开挖。 随着隧道不断弃碴, 可以将便道延伸至两座隧道间的路基段, 平整场地、施工边仰坡后再进行140米隧道的开挖。

YK53+890～YK54+030段隧道施工中, 由于此段属于偏压浅埋隧道段, 围岩属于Ⅲ类围岩, 局部属于Ⅳ类围岩, 工程地质条件复杂。在施工中, 在YK53+890～YK54+020段隧道左右两侧以及拱顶出现严重变形;隧道有些地方出现横向裂纹, 宽度最大达8cm, 而且不时还有混凝土块掉下来。其中靠近山体一边即隧道右边, 最大变形达1m, 拱顶沉降最大处达90cm, 左边最大变形最大达30cm, 隧道变形如图1。

2 成因分析

YK53+890～YK54+030段隧道, 工程地质复杂, 此段短隧道属于偏压、浅埋隧道;其中隧道最小埋深为3m, 围岩类型差, 山体植被发育良好。加上衬砌台车迟迟没有进场, 导致围岩及初期支护整体失稳。又由于地下开挖规模越大, 边坡应力场改变的就越大, 在边坡和坡脚引起应力集中也越剧烈, 边坡的稳定性降低也就越大。又由于此段隧道没有引起高度重视, 开挖隧道时采用全断面开挖, 没有过多的考虑围岩复杂的类型, 施工方法不当;导致了隧道大变形。

3 处理措施

隧道发生大变形后, 引起了业主、设计单位、项目部的高度重视, 首先对变形大的地段进行加固, 采用13m、10m以及16m的钢架沿隧道纵横方向进行及时加固, 以阻止隧道变形的进一步恶化。同时加强量测工作, 一有新的情况立即向有关部门通报, 以便及时采取应对措施。与此同时, 经过详细的调查、分析、研究, 制定了三套方案:

方案一:进行隧道改线。由于全线已经全面开工, 改线毕竟会造成更大损失。此方案立即被否决。

方案二:由于这段隧道不足150m, 可以把这段隧道改成一段路基。但是工程量浩大, 工期长, 费用高。此方案被否决。

方案三:对隧道变形段进行欠挖处理, 同时在右侧边坡上面进行加固。此方案工期短, 工程量小, 三方一致认为可以实施。

综合考虑上述各方案的优缺点, 结合相关类似工程的处理措施以及本工程的特点, 最终采用处理欠挖和边坡加固方案, 如图 (2) 隧道加固图。

4 施工工艺流程

4.1 隧道边坡加固

在处理隧道欠挖之前, 首先要对隧道上方的边坡进行加固, 以防止隧道变形的进一步加大。

首先进行测量放线, 定出距离隧道右侧边脚5m处的位置 (如图 (3) 隧道边坡加固图) , 然后沿山上修建两个长100m, 宽4m的平台。使用打孔机械, 在两个平台上垂直进行打孔, 打孔中要保持打孔的垂直度, 以及孔的深度。

上述步骤中导向管的安装是关键, 测量定位要准确, 否则将影响钻孔的方向。钻孔时应根据围岩的软硬程度随时更换钻头, 当钻孔到一定深度时检查其左右、仰俯的偏差并找出规律, 调整钻孔参数, 特别是中间越往下边的深度的钻孔方向不易控制, 更需特别留意。先打出第一个平台的所有孔道, 然后进行钢管注浆, 接着进行第二个平台打孔、钢管注浆。其中在钢管加工中, 在前端加工成尖锥状, 尾部焊φ6筋, 除尾部1m外, 管壁四周钻φ8mm的压浆孔, 以便浆液向围岩内压注。施工时, 先用人工手持风钻钻孔, 然后使用钻孔机械, 再将钻杆换成特殊钎尾将导管贯入孔中钢管由专用顶头顶进, 顶进钻孔长度不小于90%管长。钢管末端除焊上述挡圈外, 再用胶泥麻筋缠箍成楔形, 以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长度, 并与格栅拱架焊接在一起。

注浆时要设排气孔, 采用双液电动注浆机压注, 注浆压力为0.5～1.0Mpa, 一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。同时注意周围有无窜浆现象, 注浆前将套拱与坡面相交处喷射200cm的混凝土封闭, 防止浆液沿节理缝隙处流出。超过2M Pa 时可终止压浆。单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的孔隙率确定, 可按下式进行计算:

Q = ABN ·PR 2L (1)

式中: Q 为浆液注入量, m 3;

R 为浆液有效扩散半径, m;

L 为注浆段长度, m;

A 为浆液充盈系数;

B 为浆液消耗系数;

N 为围岩裂隙率, %。

注浆参数如表1:

4.2 隧道欠挖处理

在边坡加固完成后, 开始处理隧道欠挖。首先测量组检查隧道变形详细情况, 每隔3m测量一个断面, 测量出变形后的数据, 提供给施工技术人员, 以此按照数据进行欠挖处理。

在处理欠挖当中, 由于隧道右边变形大, 先从右边开始进行处理, 采用人工风镐进行处理, 接着开始处理左边欠挖, 直到3米长的欠挖全部处理完毕。

隧道欠挖处理工序:测量 →切割钢筋、钢拱 → 重新安装钢筋、钢拱→喷射砼→测量→下一榀

在处理完3m长的隧道变形后, 立即进行二次衬砌。处理欠挖中要时刻遵循安全原则, 处理中严禁使用爆破, 衬砌要紧跟处理好的变形隧道段, 在变形大的地段, 必要时要进行的钢筋加密。二次衬砌采用衬砌台车整体灌注, 每个循环长度为3m。紧跟仰拱。二次衬砌为钢筋混凝土结构, 配筋率高, 主筋间距25cm。施工采用泵送混凝土, 严格控制混凝土质量, 也可适当的提高混凝土的标号。

仰拱施工前, 隧道始终为下部开口的环, 不能封闭, 抗剪和抗弯均不理想, 整体受力及其不利。仰拱及时封闭是保证隧道施工安全的保证。仰拱采用全断面整体灌注法施工。仰拱距离控制在0～4m以内, 仰拱采用全断面开挖, 仰拱及其填充分层一次灌注。

4.3 隧道量测

由于隧道变形大, 要加强隧道量测工作, 多布设量测点, 进行早晚汇报制度。

量测主要方面:

(1) 拱顶下沉量测

(2) 水平收敛量测

(3) 洞内观测

(4) 地表下沉量测。在隧道地表拱顶部位每1 m做一个观测点, 用水准仪和塔尺进行测量。

隧道中, 主要是测量拱顶位置沉降, 在距离路面1.5m和3.0m高度处测量其洞内收敛 (如图 (4) 隧道量测图) 。每天早上和晚上进行测量, 分析、比较测量数据, 及时反馈给三方。

5 结束语

经过两个多月的艰苦奋战, 约150m的欠挖全部处理完毕。经过反复量测, 拱顶最大沉降5mm, 量测距离路面3m处隧道最大收敛10mm, 距离1.5m处隧道最大收敛7mm, 衬砌中没有裂缝和变形, 达到了预期的目标。

浅埋、偏压、软弱围岩等地质条件复杂, 施工难度大, 给进洞和隧道施工安全等方面造成很大困难, 由于在施工期间及时综合运用了上述一系列施工技术的处理措施, 改善了大跨度、弱围岩隧道不良施工段的力学性能, 保证了工程施工安全, 使工程按期完成, 取得了显著的经济和社会效益, 实现了双赢。经过这一次教训, 我们总结了经验, 在隧道开挖中必须遵循“管超前, 严注浆, 短进尺, 弱爆破, 强支护, 紧封闭, 勤量测。”的原则。

摘要：介绍了复杂地质、地貌条件下, 新建隧道进出口浅埋偏压段, 在隧道变形后的一系列处理措施, 可提供以后隧道施工借鉴。

关键词：浅埋,偏压,欠挖,注浆,边坡加固

参考文献

[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94 (中华人民共和国交通部) .

[2]冯卫星, 况勇, 陈建军.隧道塌方案例分析.成都:西南交通大学出版社, 2002.

偏压隧道 篇5

【摘要】文章介绍了某偏压隧道施工过程中出现的变形开裂情况，对其产生的原因进行了分析，并介绍了专家处理的过程及结果，对隧道施工有一定的指导意义。

【关键词】隧道施工;变形开裂;偏压

某隧道为南北双管上下行六车道，左右洞总长680m，两洞中线间距52.25m，开挖跨度16.95m，高11m，右洞南面局部四车道开挖跨度20.75m，高12.2m，隧道内轮廓设计为三心拱形。该工程于底动工，目前已完成全部土建工程。

一、地质概况

(一)地形地貌

隧道所穿越的山岭，为长期风化剥蚀的丘陵地貌区，地形起伏变化较大，有冲沟、缓坡、陡坎，山坡植被发育，并随处可见裸露地表的花岗岩微风化球体。

(二)工程地质条件

隧道围岩主要为燕山期花岗岩侵入体，岩层为巨厚层状结构。隧道基本上处于全~强风化的花岗岩体或第四系坡积、残积土中。根据施工实际揭露的情况，V级围岩占隧道总长的95%，IV级围岩仅占5%。围岩级别划分主要是根据围岩结构的稳定性，富水情况及围岩纵波波速进行综合判定的。施工区的主要断裂构造为与隧道成斜交的F4断层，倾向165～1750，倾角70～750，为压扭性断裂破碎带。受构造影响，围岩节理发育，岩体成为大块状砌体结构或碎块状压碎和镶嵌结构。全~强风化的花岗岩容易碎成粗颗粒的砂质土，可朔性差。地下水受大气降水直接补给时，可通过围岩颗粒间孔隙和围岩裂隙，形成渗水排出，含水的松散围岩开挖后，可发生掌子面及拱顶坍塌，侧壁失稳。

(三)不良地质现象

山岭广泛分布着花岗岩微风化球体，俗称“孤石”。这种孤石包裹在全风化、强风化或微风花的地层中，块度大小不等，有的.可达几米、甚至十几米，分布无规律，是隧道开挖中的严重“隐患”。

二、偏压引起的左线ZK3+965～+983隧道变形开裂的处理

隧道左线出口段是7月份从南向北开挖的，采用φ108大管棚注浆加固拱顶，初支采用锚杆加格栅，间距50cm网喷砼厚35cm。用上下台阶，留核心土施工。隧道口地表按设计要求施作了仰坡，采用C20混凝土，进行了挂网喷浆、施工防护。

由于隧道左线出口段地表标高比右线低10~15m，地表偏压严重。隧道左侧结构面距离山坡临空面也不到10米，有三块巨大的孤石，卧压在隧道的左上方，孤石裸露在外，挤在一起，最小的孤石有30m3，最大的约100m3。在大孤石的下面，由于从山坡流下雨水的长期冲刷，形成了一个大空洞，洞体约180m3。空洞底为风化后的砂质土，洞壁距离隧道结构仅有1.2米。覆盖层为全~强风化的地层，暴雨季节，渗入水使围岩松散，自稳性差，危及隧道安全。

(一)对隧道左线偏压的处理

1.第一次隧道仰坡变形滑坡的处理。208月18日夜里突降暴雨，由于偏压影响，隧道右上方仰坡大面积开裂，土体下滑，向左倾斜，严重危及隧道的施工安全。因此进行了第一次处理：(1)根据滑坡范围和现场地形，对隧道口以上的仰坡立即进行削坡减压。划分施工台阶，用挖掘机剥土。由于仰坡较高，分为三级，每级台阶高8m，碎落台宽度1.5m，仰坡斜率：一级1：0.6，二级1：0.7，三级1：0.8。仰坡防护结构：采用φ22砂浆锚杆，L=3m，间距1.5m×1.5m，梅花型布置，挂φ8钢筋网，@200×200mm，喷C20砼10cm厚。(2)孤石下面的空洞处理，采用C15的砼回填，共175m3。经过7天的剥土施工，共挖土9700m3，再加上对隧道左侧空洞的回填处理，一定程度上减轻了对隧道的偏压力。

2.隧道左线偏压第二次处理

(1)偏压状况：隧道左线右上方的仰坡经过2006年8月份的削坡减压处理，虽然一定程度上减轻了对隧道的偏压，但由于隧道右侧的覆盖层厚度仍然远比左侧大，特别是隧道上面的冲沟周围的汇水，对隧道覆盖土的渗透浸泡，使围岩完全失去自稳能力，所以12月6日当掌子面由南向北开挖到ZK3+983时，靠近洞口6米处出现环向裂缝，宽度迅速从3mm扩大至5mm，地面仰坡又出现多条8～10多米长的裂缝，宽度0.5mm~20mm不等，仰坡竖向裂缝向洞口左侧不断发展。经测量监测发现，隧道下沉速率20mm/d，拱顶累计下沉达60mm。向左横向位移最大处达58mm，又一次出现了严重险情，必须采取措施进行处理。(2)处理偏压措施：左线隧道偏压的第二次处理，实际上是第一次处理偏压的延续。处理顺序是先对洞外“卸载减压”，再加固洞内。1)使用挖掘机剥离仰坡，将右侧第三级仰坡向后推移6.5m，碎落台宽度由原来的1.5m，加宽至8m。由于推移后的仰坡高度达11.28m，在中间增加第四台阶，碎落台宽1.5m，三、四级仰坡坡度均为1：0.8。总共剥离土方4600m3。2)将仰坡所挖除的土方填至隧道左侧低洼处，填土高度至第二台阶顶，边坡坡率为1：0.7，采用三维土网垫植草防护，共填土3400m3。3)仰坡防护加固形式为网喷C20砼，厚50mm。4)在仰坡的上方，修建了防洪天沟。5)ZK3+970～+980段原初支内侧增设I18工字钢护拱，间距100cm，喷射C20砼，厚度21cm，并设中间型钢立柱。6)加快隧道下台阶施工，尽快进行仰拱施工，达到早封闭目的。

(二)处理隧道偏压效果

左线隧道经过地表减压，洞内支护加固处理，两侧收敛变化迅速消失，经过25～35天，拱顶沉降也趋近于0，隧道已停止变形开裂，已于3月开始二次衬砌。

【参考文献】

[1]王梦恕主编.大瑶山隧道[M].广东科技出版社，1994.

[2]关宝树编著.隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2006.

地形偏压隧道口处理措施 篇6

下面针对5座隧道洞口地形偏压, 在施工中实际采用的处理措施, 及处理后效果, 仍需改进或完善的方面做详细叙述。

1 概述

对5座隧道洞口地形偏压概述见表1。

2 各洞口施工技术措施

在隧道洞口段施工前, 必须根据洞口附近的地形、工程地质、水文地质、环境条件等, 预估可能发生的各种危险及对环境的影响等, 制订并实施保障洞口段施工安全的技术措施。

2.1 高阳寨隧道出口

施工技术措施包括:地表注浆、增设抗滑桩、大管棚;洞内下半断面先施工深埋侧、下半断面由洞内15m处由里向外施工。进洞前完成了洞外处理, 施工过程地表位移累计小于1cm。

地表注浆:洞口地表纵向长19m、横向长21m范围钻孔安装φ89钢花管 (150cm横向×75cm纵向) 注浆。钻孔底标高:隧道开挖范围内, 开挖线上1m;隧道开挖线以外:隧道底部开挖线下1m。用MK-5型地质钻机, 用CGJ-30C型注浆机后退式分段注浆, 注浆终压达到2.0~3.0MPa。

洞口增设抗滑桩:隧道出口因修建施工便道时出现了边坡失稳滑坍, 决定洞口增设

表1 5座隧道口地形偏压概述表

表2大瑶山一号隧道三段浅埋偏压段处理措施表

1.75m三种桩体尺寸类型) , 其中线路右侧两根, 线路左侧八根 (因距线路左侧30m处为洞口桥梁牵出线桥台, 设计统筹兼顾) 。因抗滑桩挖深至28m仍未见基岩, 决定在抗滑桩顶下2m、5m处增设23m、19m长的锚索, 即为锚索桩板墙。抗滑桩与隧道及牵出线桥梁位置关系如图1所示。

长大管棚施工:隧道出口燕尾段V级围岩全段连续设11环φ108大管棚 (内安装钢筋笼) , 每环管棚长度30m, 环向间距30cm, 每环61~81根。施工时方向较线路方向外插1~2°。洞口设导向墙, 洞内设管棚室, 4台ZK-5型水平地质钻机施工, 单液注浆机注入水泥浆, 注浆压力为2~3Mpa。

预留核心土环形开挖法施工:双线大跨衬砌段采用预留核心土环形开挖法施工, 上台阶预留核心土环形开挖, 下台阶左右侧错开开挖。环形部分人工风镐开挖 (开挖高度一般2~3.5米) , 局部孤石地段采用弱爆破 (严格控制装药量) , 在每环管棚开始段, 用φ22螺纹钢将型钢拱架与长管棚进行连接。核心部分:土方用挖掘机挖装, 石方用风钻打眼弱爆破, 自上而下分层开挖, 分层高度2~3米。每循环开挖进尺0.5m (拱架间距) 。

洞口下半断面施工顺序:因洞口段存在较严重的偏压, 洞口里程为DK113+990, 上台阶开挖至DK113+963时 (洞内第一环大管棚开始施作) , 决定由DK113+975开始先开挖线路左侧 (每次只能开挖0.5m, 架立一榀拱架) , 后开挖线路右侧 (左、右侧错开至少5m) , 右侧每开挖5m进行临时及永久性仰拱的施作 (同时施作小边墙) , 监测反馈信息证明洞内施工方案的选择, 洞口偏压未产生洞内异常变形。其余地段下半断面开挖严格按照左右不对称、每次开挖后只能架立一榀拱架为原则施工。

2.2 大瑶山一号隧道出口

施工技术措施:挡土墙、基底注浆加固、挡土墙背牛腿、挡墙侧浆砌片石反压、挡墙与隧道拱间土体灌浆固结、洞内6m长自进式注浆锚杆径向加固、增加上台阶临时仰拱30m;洞内下半断面先施工深埋侧、下半断面由洞内30m处由里向外施工。除挡土墙外, 其余措施全在进洞后被动实施。在施工过程, 地表位移累计达180mm。

元月15日开始进洞, 进洞前已完成大管棚及挡土墙施工, 并在挡土墙与隧道左侧拱间分层回填土。2月22日隧道上台阶掘进30m, 23日监测地表累计位移已达100mm, 洞内拱顶下沉最大值68mm、水平收敛最大值41mm。山体上发现环形裂缝, 裂缝与等高线对称, 山体明显位移。23日开始制订方案并开始处理, 处理完成时间为3月12日, 处理完成时地表累计位移已达180mm, 处理完毕后, 位移明显得到控制, 并趋于稳定。

处理措施如图2所示。

处理步骤:地下注浆→挡墙侧砼支撑→浆→洞内径向6m长自进式注浆中空锚杆→临时仰拱→洞内30m处下半断面施工。

施作10m深注浆钢花管, 对山体移动方向地下土体进行固结, 提高该部分土体的自稳性及支撑能力, 注水泥砂浆, 注浆压力2MPa。挡墙侧间隔开挖2m宽、6m长、1.5m深的槽, 在槽内浇注C25砼, 以此提高挡土墙的支撑力, 相当于形成几个牛腿;再在挡墙侧6m×13m范围施作6m高的浆砌片石, 以此形成反压, 也是为了增强挡土墙的支撑力。因挡墙与隧道拱部间回填土体密实度较差, 采用人工由回填土体由表面向下打孔, 间距0.6×0.6m, 人工灌注水灰比为1:0.5的水泥浆, 使回填土体固结, 有一定的强度, 使山体推力受到一定的约束。洞内自进式锚杆注1:2的水泥浆, 注浆压力0.3至0.6MPa, 注浆完成24小时后, 对锚杆头螺栓进行紧固, 确保使锚杆杆体形成轴力, 使隧道周边6m松散体形成固结圈。临时仰拱采用I20工字钢, 纵向间距0.5m, 环向连接筋, 挂双层钢筋网片, 喷30cm厚砼, 形成横向支撑, 使上半断面形成封闭受力状态。下半断面由洞口内30m处开始施工, 先施工深埋侧, 后施工浅埋侧。

大瑶山一号隧道有三段洞身外露地表沟谷, 存在明显的偏压, 设计处理措施如表2所示。

现场实际施工过程, 三段均采用了明挖法施工, 洞口均采用了双侧壁导坑法施工, 均先施作深埋侧。明挖后施作基础、挡土墙、明挖衬砌、土体回填。

2.3 九峰河导流洞进口

导流洞处于大瑶山二号隧道F1断层破碎带 (DK1918+438~+565段与正线路约50°斜交, 断裂走向近SN, 倾向东, 倾角60~70°, 影响带宽127m) 之中, 属压扭性断裂, 导流洞轴线与断层走向一致, 导流洞位于主断裂带, 见糜棱岩、断层泥等, 泥沙质胶结, 胶结程度较差, 主断裂两侧次一级断裂面发育, 并见有透镜体和扭曲、揉皱现象, 岩体十分破碎, 断层具有导水性。导流洞左侧上方有一既有引水隧洞, 水平净距约8m、既有引水隧洞底标与导流洞顶高高差约4m。

导流洞进口为既有引水隧洞开挖弃渣 (约3年时间) , 为松散堆积体, 且严重偏压。导流洞与既有引水洞及与大瑶山一、二号隧道位置关系如图3所示。

导流洞存在较严重的洞口地形偏压及洞

仰坡范围事先进行注浆加固 (φ42钢花管, L=6m, 0.8×0.8m梅花形布置) 。

进口偏压山体采用在地表注浆加固松散体, 双排注浆超前小导管 (φ42钢花管, L=4m, 环向间距20cm、纵向1m一环, 外插角30度) 超前注浆加固松散体;进洞采用三台阶法施工, 中台阶及下台阶均先开挖初支深埋侧, 监测数据表明拱顶三个下沉点下沉值基本一致, 使偏压因素对施工影响程度降低到了最小。上台阶分顶、底部两台阶开挖, 先开挖深埋侧, 顶部高2.7m、底部3.8m, 底部开挖时, 顶部采用扇形支撑, 同时在拱架两侧各施工6根4m长锁脚锚杆。

对洞身岩体结构偏压影响范围内 (左侧约130度范围) 的围岩加强支护, 增加5m长径向注浆小导管与φ32自进式中空注浆锚杆 (L=5~8m) 锚固加强围岩, 梅花形布置 (0.5×0.5m间距) 。

2.4 赛里木湖隧道出口

洞口位于坡洪积地层, 因山体线路左低、右高, 存在不明显的地形偏压, 但由于线路右侧地层较稳定, 线路左侧地层本身处于临界稳定状态, 隧道距洞口30m处开挖下半断面时洞内产生了变形, 地表多条裂缝。

采取的处理措施:洞内增设径向小导管注浆加固, 在裂缝两侧3 m范围径向施作 (L=4m、@0.8×0.8m) 注浆小导管, 注水泥浆, 注浆压力0.6MPa。地表对裂缝采用灰土回填密实, 将细砂土过筛, 掺入1:1的水泥, 搅拌均匀, 用木棍将灰土捣入裂缝中, 灰土回填高出裂缝地表至少高出5cm, 处理后每天观察, 若裂缝发展随时补填灰土。洞内立即施作了30m地段 (裂缝集中地段两侧各15m) 的钢筋砼边墙基础、仰拱及填充。

处理完毕后, 裂缝没继续发展, 地表沉降观测及洞内拱顶下沉、水平收敛均趋于稳定。

2.5 中咀二号隧道出口

施工技术措施:增加大管棚施工数量及范围, 以此形成支撑山体侧压力的棚架。

偏压主要是洞口向山体14m处, 原始有一冲沟, 线路右侧覆土厚度只有3m, 且自然坡度达68度之陡, 因山体过陡且为Q4地表黄土, 地表无法处理, 决定以增加大管棚数量及施作范围的措施来消除偏压力。

原设计40m长φ108大管棚施作范围为拱部130度, 环向间距40cm, 为确保冲沟处山体不移位, 决定施作双排大管棚, 具体如图4所示。

下转第92页围内。

3.2 桩顶水平位移

10月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为-4mm (Y1、Y2、Y3等8个测点) , 最小为0.0mm (Y6、Y21等6个测点) , 平均位移为-1.8mm。11月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为-4mm (Y1、Y2、Y3等8个测点) , 最小为0.0mm (Y6、Y21等6个测点) , 平均位移为-1.8mm。12月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为24.0mm (Y39测点) , 最小为0.0mm (Y3、Y31, 2个测点) , 平均位移为0.3mm。1月份, 基坑支护桩桩顶水平位移在本月水平位移最大为24.0mm (Y39测点) , 最小为0.0mm (Y3、Y31, 2个测点) , 平均位移为0.3mm。2月份, 基坑支护桩桩顶水平位移在本月水平位移最大为-7.0 m m (Y36测点) , 最小为0.0mm (Y4、Y9, Y13、Y30等8个测点) , 平均位移为-1.86mm。3月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为-10.0mm (Y26测点) , 最小为0.0mm (Y1、Y2、Y4、Y5等13个测点) , 平均位移为-2.31mm。4月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为-8.0mm (Y24、Y26测点) , 最小为0.0mm (Y1、Y4、Y5等25个测点) , 平均位移为-1.70mm。5月份, 基坑支护桩桩顶水平位移最大为-5.0mm (Y17测点) , 最小为0.0mm (Y2、Y3、Y12等13个测点) , 平均位移为-1.10mm。其中, Y39测点12月份的桩顶水平达最大值, 为24mm, 之后的施工中未超过此值。

4结论

在整个基坑土方开挖及地下室施工过程中, 挡土桩桩身水平位移变化较小。其中最大位移点为SP10点, 其围护桩桩顶累计最大位移约为28.2mm, 最大位移点在围护桩桩顶。围护桩水平位移基本稳定, 初期受基坑土方开挖影响, 围护桩水平位移有一定的增加, 但累计最大水平位移均在规范及设计规定范围内。

参考文献

comparison of numerical algorithms in the

[2]黄文熙.土的工程性质[M].北京:水利电力出版社.1983

[3]王国欣, 肖树芳, 黄宏伟.杭州海积软土应力——应变特征与结构强度损伤规律研究[J].岩石力学与工程学报.2005,

作者简介

王小林 (1 9 7 7-) , 男, 工程师, 主要从事铁路岩土工程勘察设计及施工技术方面的工作。

上接第71页

该隧道目前正在施作大管棚, 在施工过程对地表位移加强监测, 必要时再增加措施, 确保山体稳定及施工安全。

3建议与体会

建议:存在地形偏压洞口进洞前, 详细进行断面测量, 对偏压进行分析评估, 针对性地制订科学合理的技术措施, 在隧道进洞前事先采取必要的技术措施;进洞后发生山体位移控制, 可偿试采用洞内、外长锚索, 使山体表层与深层形成整体。

体会:进洞前处理得当, 有事半功倍的效果;进洞后处理, 将十分被动且可能导致大的安全事故。

4 结束语

地形偏压隧道进洞前施工技术措施包括浅基础支挡或抗滑桩、地表注浆加固、卸载、反压等, 进洞后山体位移洞内处理措施包括径向注浆加固、增设临时支撑、径向深孔锚索等。但隧道施工条件特殊, 一般难以实现卸载、反压, 多采用浅基础支挡或抗滑桩、地表注浆加固、洞内径向注浆固结等方式。

隧道洞口地形偏压在进洞前事先处理效果好, 进场后对洞口做细致的测绘, 利用施工准备期采取合理的技术措施, 进洞后洞内施工时宜先施工深埋侧, 下台阶开挖宜从洞内向洞外施工。若进洞后发生山体位移, 必须采用洞内、地表均处理的措施, 整个过程加强监测、加强观测。处理的先后顺序根据现场实际情况决定, 处理好时间与空间的时空效应, 将处理措施在合理的空间关系上、最短的时间内按顺序完成。

参考文献

[1]王毅才.隧道工程.人民交通出版社.2000年

[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论安徽教育出版社.2004年

[3]铁路隧道新奥法指南.外交部基本建设总局.中国铁道出版社.1988年

[4]王梦恕.大瑶山隧道——20世纪隧道修建新技术[M].广东科技出版社.1994年

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消防泵的控制, 因涉及降压起动、现场手动、消防控制室手动、自动起动、备用互投等控制, 且往往涉及几家安装调试 (供货) 单位, 很容易发生技术上、协调配合上的问题, 加上个别设计存在一些小缺陷, 影响调试和验收, 监理工程师必须提前熟悉设计图纸及厂家提供的二次线路图、控制原理图, 及早发现或预见可能发生的问题, 并作出处理。这部分调试很关键, 有时很小的一点问题就会影响整个消防工程的验收。

总之, 在施工阶段质量控制方面需注意的细节问题很多, 要抓住关键点, 重点检查和控制。

结语

随着社会的发展和科技的进步, 人们的生活水平也在不断的提高, 改善工作及生活环境, 提高工作效率和生活质量越来越受到人们的重视。电气智能化技术得以迅速发展, 电气工程的地位和作用越来越重要。目前电气工程的投资约占整个建筑物建设投资的20%, 要想达到预期的目的, 必须把握好工程施工中的各个环节。如何对整个建筑物的电气工程实施优质、有效的监理是保证整个工程质量的前提。

参考文献

[1]彭巨光.建筑电气工程监理[J].低压电器.2007 (14) .

[2]陈其标.建筑电气工程监理工作的问题分析[J].建材与装饰 (中旬刊) 2008 (2) .[3]袁铁清.如何做好建筑工程电气施工监理工作[J].建材技术与应用2009 (4) .[4]佟百林, 杜娟.浅谈建筑电气工程的监理工作[J].科技信息.2009 (11)

摘要：本文根据高阳寨隧道出口、大瑶山一号隧道出口、九峰河导流洞进口、赛里木湖隧道出口、中咀二号隧道出口不同的地形偏压, 采取了不同的施工技术措施, 确保了施工安全。笔者认为:隧道洞口地形偏压在进洞前事先处理效果好, 地形偏压不宜采用卸载方式处理, 地形偏压段洞内施工时宜先施工深埋侧, 下台阶开挖宜从洞内向洞外施工;若已进洞而山体位移, 必须采用洞内、洞外处理, 先后顺序根据现场实际情况决定。根据施工经历, 做一些总结, 为以后类似工程提供借鉴。

关键词：地形偏压,隧道,洞口,施工,技术措施

参考文献

[1]王毅才.隧道工程.人民交通出版社.2000年

[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论安徽教育出版社.2004年

[3]铁路隧道新奥法指南.外交部基本建设总局.中国铁道出版社.1988年

浅埋偏压隧道施工技术 篇7

1.1 设计概况

走军岭2号隧道位于广西壮族自治区苍梧县在建苍梧高速收费站附近,进口里程D2K235+733,出口里程D2K235+908,隧道全长175 m。隧道位于直线段上。隧道内纵坡为单面下坡,坡度为2.958‰,坡长786.811 m。

1.2 工程地质特征

地形地貌:丘陵区,地形起伏较大,最大高差约80 m,植被较发育。地层岩性:洞身主要穿越粉质黏土,全风化、强风化及弱风化的细砂岩、花岗岩,隧道范围内未发现不良地质和特殊岩土。地质构造:隧道范围内未发现明显地质构造;岩层产状为240。<232。。节理产状为345°<68°,86°<69°,节理间距为30～50 cm,微张节理。地震动参数:地震动峰值加速度为0.5 g,相当于地震基本烈度Ⅳ度,地震动反应谱特征周期为0.35 S。

1.3 水文地质特征

勘测时未见地下水。但广西本区大气降水丰富,工点处植被良好,砂岩透水性较强,估计开挖时会有渗水。

1.4 工程特点

隧道进出口地表为残坡积黏土,易溜塌。下伏寒武系砂岩、燕山期花岗岩,全风化～强风化,呈砂土状及碎块状,围岩稳定性差。

因新建南广铁路本标段遇马梧改线,使得原设计的走军龄2号隧道往线左整体偏移20 m左右,从而将走军龄2号隧道位于整座山体的左侧山脚处,整座隧道便处于浅埋偏压隧道,后经过召开专家论证会及考虑现场实际情况,将原设计双侧壁导坑法改为交叉中隔墙(CRD)法施工,为了保证隧道施工安全,另外增设隧道进出口各20 m内采用地表注浆加固和靠山侧处增打Φ50 mm超前长锚管将山体稳固,山体山脚处增设M10砂浆挡土墙,以回填土石对山体进行反压。

1.5 设计支护参数

走军岭2号隧道进出口分别设置34 m、25 m明洞,里程为D2K235+733-D2K235+767,D2K235+883-D2K235+908;暗洞两端D2K235+767-D2K235+807和D2K235+843-D2K235+883段采用Φ108 mm超前大管棚注浆与全环工22a型钢架加强支护,进出口管棚长度均为40 m,环向间距为0.4 m,钢架纵向每05 m打设一榀;其余暗洞洞身D2K235+802-D2K235+848段采用Φ42 mm超前小导管注浆与全环工22a型钢架加强支护,钢架纵向每0.5 m打设一榀,小导管纵向每6榀打设一环,环向间距为0.4 m,每根长4.5 m;因全隧为浅埋偏压段,D2K235+767-D2K235+772段和D2K235+883-D2K235+863段隧道中线左右各12 m范围内采用地表注浆加固,线路左线左侧15 m处设置挡土墙,以回填土石对山体进行反压。

临时支护采用工18型钢架进行临时中隔墙架设和横撑(临时仰拱),钢架纵向每0.5 m打设一榀,中隔墙采用Φ22 mm超前砂浆锚杆支护,超前锚杆纵向每6榀打设一环,环向间距为0.4 m,每根4.5 m;设径向砂浆锚杆,长度为2.5 m,间距为1 m×1 m (纵向×环向)。

2 工艺要点及注意事项

2.1 交叉中隔墙法(CRD)工法特点

CRD法俗称中隔墙法,是一种适用于大跨度或大断面,特别是软弱围岩的施工技术,具有台阶法及传统导坑侧壁法的优点,同时又具有速度快的特点。

(1)能有效地控制围岩变形和地表下沉。

(2)本工法充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用,并辅以超前注浆小导管超前支护、挂网和格栅喷砼等支护手段,加之开挖对围岩扰动小,故大大地提高了施工的安全度。

(3)其支护系统能很好地适应围岩的变化,与围岩形成一个整体,能充分发挥围岩的自承能力。

(4)能有效应用监控量测等信息化管理方法指导施工,使整个施工过程处于受控状态。

(5)本工法采用分部开挖,其超前导坑可以起到超前预报的作用。

2.2 交叉中隔墙法(CRD)工法原理

在隧道等地下工程掘进施工中,通过设置中隔壁和临时仰拱(两者交叉)将开挖断面分成4个部分,然后再根据围岩情况细分部进行开挖,此法是以新奥法的基本原理为依据,在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动,通过超前导管、锚喷网、格栅洞壁支护系统和中隔壁,临时仰拱分块成环,环环相扣,形成全断面初期支护封闭形式,控制围岩的变形,并使之趋于稳定。同时,建立围岩支护结构监控量测系统,随时掌握施工过程中的动态变化,合理安排,调整施工工艺和修改设计参数,确保施工安全。

2.3 交叉中隔墙法(CRD)工法工艺流程及要点

交叉中隔墙法施工工序如图1所示,工艺流程如图2所示。交叉中隔墙法施工工序平面示意图如图3所示,纵断面示意图如图4所示。

走军岭2号隧道采用CRD法施工应遵循“管超前、严注浆、短开挖、禁爆破、快支护、早成环、勤量测、紧衬砌”的原则,“短开挖”是指隧道每循环开挖长度控制在0.5～1 m之间;“禁爆破”是指隧道施工时不得采用爆破开挖,以降低对围岩的扰动;“快支护”是指开挖1 m,支护1 m随时将岩面喷射混凝土封闭。施工中用加强地质超前预报,加强对地表、围岩和支护的监控量测,及时对信息进行分析,以合理的施工方法进行动态施工。

2.4 开挖及支护

开挖顺序:①部先行开挖,随即依次开挖②部→③部→④部,开挖循环进尺与设计钢架间距相同(1榀/0.5 m)。

初期支护为:C25喷射混凝土采用湿喷工艺,永久性支护采用工22a型钢(1榀/0.5 m),单层钢筋组成20 cm×20 cm网格以及法向锚杆,每2榀之间用纵向纵向连接筋Φ22 mm,临时性支护采用工18a型钢(1榀/0.5 m)。

CRD开挖法土施工工序说明如下:

(1)利用超前大管棚支护,采用分步开挖。采用小型机械开挖①部,人工配合整修。喷5 cm厚混凝土封闭掌子面。施作①部初期支护和临时支护,即初喷4 cm厚混凝土,架立I22a钢架及118临时钢架,并设锁脚钢管。导坑底部喷15 cm厚混凝土,施作①部临时仰拱,安设I18临时钢架,钻设径向系统锚杆和临时锚杆。超前砂浆锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

(2)在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修。初喷5 cm厚混凝土封闭。施作②部初期支护和临时支护,即初喷4 cm厚混凝土,架立I22a钢架及118临时钢架,并设锁脚钢管。导坑底部喷15 cm厚混凝土,施作②部临时仰拱,安设118临时钢架,钻设径向系统锚杆和临时锚杆。超前砂浆锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

(3)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护,开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同①部。

(4)开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同②部。

(5)在每部开挖中严格按照规范要求进行洞内监控量测,根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,及时施作仰拱模筑混凝土。

(6)在滞后于④部一段距离后,利用仰拱栈桥灌筑Ⅳ部边墙基础与仰拱及V隧底填充混凝土(仰拱与填充应分次施作)。

(7)利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅳ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

2.5 中隔墙拆除

现场拆除中隔墙,主要采用位移量测监控来判断拆除各构件的顺序及安全度。建议选择拆除长度L=0.5D,D为洞身宽度。现场模注长度为10 m。先拆除③④部横撑(临时仰拱)。拆除时,要考虑异常因素,切口要求窄小,便于迅速焊接。在③④部横撑拆除后,量测收敛值和下沉值,看变形的变形情况。在无大变化情况下,进一步拆除竖撑。根据拆除前后量测结果,其收敛值和下沉值均无变化。拆除中隔墙先拆除拱顶以下1m范围内的混凝土,当拆除长度在6 m时,其收敛值无变化,下沉值接近3 mm,为总下沉值的2.5%,于是切断顶部“工”字钢,再进行量测,观察收敛值情况,下沉值接近1 mm,为总下沉值的0.7%。其累积值都在设计允许值内。立即施工设计仰拱及隧底填充混凝土,做到仰拱紧跟。

2.6 二次衬砌

衬砌为模型钢筋混凝土,采用定性钢模板,使用自行式模板台车,配送混凝土输送泵浇筑混凝土。仰拱及填充超前衬砌15 m后,模筑拱墙混凝土衬砌一个循环,衬砌灌注10～20 h后采用喷雾养护。混凝土强度达到70%后,拆除模板,移动模板台车。

为确保隧道施工安全,根据监控量测反馈的围岩和支护变形信息及时施作二次衬砌。实践证明:围岩迅速趋于稳定,衬砌没有开裂。

3 超前地质预报

由于隧道受断裂带影响,围岩呈破碎状,为了避免掘进过程中隔层,软弱地层等不良地质段可能造成的塌方等事件的发生,全隧道采用地质素描和地质雷达综合进行超前地质预报。通过地质超前预报,了解前方围岩的变化情况,为施工的组织管理和地质灾害的防治提供参考依据,指导现场安全高效施工,从而保证工期和质量,提高经济效益。

3.1 地质素描分析法

利用地质素描判定工作面前方短距离范围内的地质情况。掘进施工时,派有经验的地质工程师在每次开挖循环后对工作面进行地质观察、记录,并绘制地质素描图。地质素描的主要内容包括地下水状态(出水点、出水量、水压力、突水情况等);地层岩性(产状、结构、地质构造影响程度等);岩石特性(岩石名称、风化状况、岩石结构、质地、强度);地质结构面(间距、延伸性、粗糙度、张开性等);软弱夹层,贯穿性强的大节理、断层(填充情况、风化程度、开度、渗漏)、瓦斯煤层(煤层厚度、瓦斯含量、有害气体)等。根据掌子面地质情况,通过对地质素描图的分析,用工程类比法对开挖面前方段距离内的岩体稳定性进行分析,通过综合分析判断,提出地质预报报告。

3.2 地质雷达原理

采用地质雷达进行地质超前预报,该方法可以探查断层、破碎带、大节理、岩脉、陡倾角岩体分界线以及岩溶、洞穴等。其工作原理是高频电磁波以宽频带脉冲形式,通过发射天线被定向送入地下,经存在电性差异的底层或目标体反射返回地面,有接收天线接收,高频电磁波在介质中传播时,其路径、电磁波强度与波形随通过介质的电性特征及几何形态而变化。所以通过对时域波形的采集、处理和分析,可确定地下界面或地质体的空间位置和结构。地质雷达超前地质羽毛具有分辨率高、无损伤、高效率和抗干扰能力强的特点。

4 围岩监控量测

为准确掌握隧道开挖及初期支护后围岩的变形情况,为施工提供安全保障,同时为隧道二衬时间提供准确的依据,保证隧道结构安全,建立信息反馈系统,实施动态施工,通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。量测结果表明满足隧道施工要求。

监控量测的项目及方法如下。

(1)地质及支护状态观察:对开挖掌子面进行观察、地质描述,对围岩及初期支护采用放大镜等一起观察。

(2)地表沉降量测:整个隧道均属于浅埋偏压隧道,故按规范要求地表每5 m布设一排地表下沉点,采用水准仪测其下沉量。量测时间在开挖面前方H+h (隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直至衬砌结构封闭,下沉停止结束。

(3)拱顶下沉量测:在中隔墙两侧即①部、②部的开挖拱顶,各设一测点,水准仪测其下沉量。

(4)周边收敛量测:在最大跨度线、边墙角共设2条水平基线,采用全站仪或数显收敛仪量测。

(5)拆除中隔墙过程拱顶下沉及周边收敛量测监控:量测洞内洞外下沉、收敛全部测点均埋设同一断面,量测断面间距为5m。施工测量和监控量测组负责量测、数据整理、绘制回归曲线并及时反馈至生产指挥管理组,以采取相应的技术措施。全部数据处理及曲线回归采用软件分析及绘制。

5 浅埋偏压隧道施工(CRD工法)控制要点及体会

(1) CRD法必须严格遵循“管超前严注浆短开挖禁爆破快支护早成环勤量测紧衬砌”的原则进行施工。

(2)工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚锚管,以确保钢架基础稳定。

(3)钢架之间纵向连接筋应及时施作并连接牢固。

(4)施工中,应按有关规范及标准图纸的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整提供依据。

(5)中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,通过围岩监控量测进行确定,当围岩变形达到设计允许范围内,应在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。同时要注重后续作业的及时跟进。如围岩稳定条件满足设计要求,临时支撑可在仰拱混凝土前一次拆除。一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定(一般为4～6 m)。中隔墙混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的震动和扰动。可用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土,以及临时支护和初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土,临时钢构件采用气焊烧断。

(6)浅埋偏压隧道施工应跟进监控量测资料。拱顶下沉量较大,但下沉主要集中在断面未完全封闭前,在开挖断面全部封闭后,拱顶下沉逐步趋于稳定;各断面收敛值相对于下沉量较小,各断面均趋于收敛状态,对施工影响较小。由此可知,浅埋偏压隧道施工时,CRD工法能有效地控制围岩变形和地表下沉,能确保施工安全和结构安全。

(7) CRD工法充分利用了中隔墙和临时仰拱的支撑作用,并辅以注浆小导管和大管棚超前支护,挂网喷砼等支护手段,加之开挖对围岩扰动小,故大大地提高了施工的安全度,其支护系统能很好地适应围岩的变化,与围岩形成一个整体,能充分发挥围岩的自承能力。

(8) CRD工法采用分部开挖,其超前导坑可以起到超前预报的作用。工法还能有效应用监控量测等信息指导施工,使整个施工过程处于受控状态。

(9) CRD工法开挖适用于大断面隧道和风险性较高的隧道施工中,但CRD工法施工进度较慢(每天开挖进尺约1.0 m),造价较高(每延米约10万元)。

浅埋偏压软弱围岩隧道口治理 篇8

某高速公路隧道起讫里程YK87+235～YK87+940, 隧道全长705 m, 洞身最大埋深78 m, 涉及的地层主要有:第四系冲击层、残坡积, 侏罗纪西山头组凝灰岩、流纹岩, 大爽组晶屑熔接凝灰岩、含角砾玻屑凝灰岩夹钙质页岩。通过F5、F3、F4、F2多个断裂带, 进口端偏压严重, 上部残坡堆积体厚3～7 m, 隧道中线上部残坡积体覆盖层为4.5 m, 且均为松散的土夹石, 属浅埋部分, 开挖时覆盖层出现失稳的可能性很大并伴有坍塌现象。隧道按新奥法原理设计[1], 采用复合式衬砌, 初期支护为锚喷支护, 隧道洞口K87+235～K87+320段二次衬砌为65 cm厚C40钢筋混凝土, 初期支护和二次衬砌中间设PVC复合式防水层。该段隧道洞口特点为:围岩地质松散破碎、单侧压力大, 经过现场勘察发现地形横向坡度60°～70°, 隧道穿过强风化流纹岩, 围岩呈碎石状压碎结构、节里发育、断裂、岩体破碎, 且存在严重偏压, 开挖时极易坍塌滑坡, 浅埋偏压情况如图1所示。

2 进洞方案比选

采取全面性的加固措施:即从隧道外边仰坡、覆盖层地表注浆、偏压部分修筑挡土墙及加载反压, 同时在隧道内部从开挖到支护采用一系列的处理措施来减弱破碎、偏压及浅埋层对隧道的各种不良影响。该方案从隧道洞外加固、防护及加载一系列的处理措施来解决隧道由于偏压、浅埋等带来的危害, 保证其工程质量、施工安全及通车正常运营等。全面加固方案费工、费时并增加一些工程造价, 但可以保证工程质量、施工安全及正常运营阶段安全。综合各方面因素, 经过反复论证比选及设计单位、地质单位、指挥部、施工单位的认可, 决定采用该套方案。

3 进洞施工

3.1隧道边仰坡及地表处理

3.1.1 边仰坡开挖及防护

鉴于明洞拉沟段较差的地质状况, 边坡坡率不宜过陡, 同时由于洞口段右侧山坡陡峭, 如果放坡过缓则开挖宽度和开挖量都会过大。综合考虑各方面因素, 将开挖坡率定为1∶0.5 (下一级) 和1∶0.75 (上一级) 。仰坡开挖坡率定为1∶0.5。施工过程中采取人工配合挖掘机从上至下分步开挖, 边开挖边支护的方式, 及时封闭开挖面。根据坡面高度和地质情况的不同, 并考虑施工方便和可操作性, 确定分段开挖高度, 初步定为每段开挖高度3 m , 此高度在开挖过程中根据实际情况进行适当调整, 但最多不超过5 m。

边坡施工中, 将边坡防护参数中锚杆间距由1.5×1.5 m调整为1.2×1.2 m;将锚杆长度由原来设计的3.5 m加长到4.5 m;设双层钢筋网 (2层Φ6.5间距为20 cm×20 cm钢筋网片) , 喷射混凝土厚度为15 cm。每个梯段的防护结构紧密连接, 特别是钢筋网的连接。由于边坡较高, 坡面较长, 地质条件极差且变化复杂, 在由上至下逐级刷坡和防护过程中, 很可能出现极松散的土体, 使得既定坡率无法保持边坡稳定。对可能出现的这类问题, 采用在锚喷支护的基础上增加小导管注浆加固的处理方法, 小导管长度3.5 m, 数量将根据现场实际情况确定。

3.1.2 地表注浆

由于岩层破碎, 为保证成孔率, 防止钻孔后暴露时间过长而造成塌孔, 在钻孔每完成一孔后, 取出套筒前即进行钢花管安装。每根钢管的长度为6 m, 安装时根据实际深度将钢管进行现场焊接连接, 焊接要保证焊缝饱满、密实, 保证不漏浆。地表压注水泥浆, 为保证平行作业, 提高工程进度, 缩短工期, 在完成一定数量的钢花管安装后, 即进行注浆施工。注浆前先进行注浆现场试验, 根据地表钻孔取芯情况确定每个孔的注浆量, 注浆的其它参数通过实际情况确定。

3.1.3 洞顶地表封闭加固

由于地表松散, 为防止地表水渗入隧道围岩, 破坏围岩的稳定性, 必须对山体表面进行防水处理 (上述的地表注浆对于山体表层防水基本上无效) 。具体内容:采用7.5#浆砌片石框格作为骨架 (框格规格为3.0 m×3.5 m) , 框格断面尺寸为40 cm×40 cm。在框格的交叉点上采用长度3.0 m, Φ22砂浆锚杆进行加固。在框架内施作长度1.5m的Φ22砂浆锚杆, 锚杆间距2×2m。网格上部挂Φ6.5单层钢筋网, 网格间距20 cm×20 cm。挂网完成后, 喷射15 cm厚C20混凝土进行封闭。在此方案中7.5#浆砌片石框格、长度为3.0 m的Φ22砂浆锚杆和地表注浆用Φ108无缝钢管构成不可移动的稳定的刚性骨架, 长度为1.5 m的Φ22砂浆锚杆将Φ6.5单层钢筋网和C20喷射混凝土产生的下滑力进行均匀的分配。

3.1.4 反压土石方及反压挡土墙

在进洞口左侧平台上靠近路基左幅路基右侧排水沟外侧原隧道弃渣堆上砌筑10#浆砌片石挡土墙, 挡土墙高度与隧道拱顶开挖线平齐, 在挡土墙与山体之间进行反压土石方回填。回填的土石方及原隧道弃渣均可以对隧道的偏压起到反压作用, 保证偏压山体隧道施工过程中和隧道在运营过程中的稳定。

3.2隧道洞内处理方案

3.2.1 管棚施工

由于在洞顶局部进行了注浆处理, 管棚全部成孔, 管棚施工顺利完成。

3.2.2 隧道开挖及支护

台阶法预留核心土开挖施工工艺流程见图2。

3.2.2.1 上导坑的开挖及支护

在隧道边仰坡及地表的加固处理后, 开始进行进洞作业。由于围岩稳定性差、岩石破碎、风化严重、地下水发育, 施工时特别要注意塌方的防止, 初期支护要紧跟掌子面。在开挖前拱部138°范围内采用超前小导管注浆进行超前支护 (在超出管棚作业面的位置) , 超前导管具体施作:风钻钻孔, 超前小导管环向间距30 cm, 采用5°～30°的仰角打入, 孔深5 m, 每1.5 m 1环, 搭接不小于1 m。钻孔完成后, 用Φ20 mm小钢管制作吹风管, 将吹风管插入孔中, 用高压风射孔, 将孔内石渣等清理干净, 将小导管插入 (小导管为Φ42×4 mm, 在小导管壁按20 cm 间距成梅花形布置加工注浆孔, 注浆孔直径为5 mm) , 必要时用风钻顶入, 注浆采用双液压浆机, 压注水泥-水玻璃双液浆。

超前支护做好后进行开挖, 开挖采用“台阶法预留核心土开挖”, 每步开挖完成以后, 立即进行相应的支护处理, 具体的开挖和支护步骤见图3。上导坑开挖、支护完成后, 核心土开挖前进行径向注浆小导管以加固围岩 (偏压、浅埋段系统锚杆取消, 而采用径向注浆小导管纵横间距0.5×1.0 m, 孔深4 m, 其施工工艺与超前小导管相似) , 必要时施作临时仰拱形成闭合环。

1.上导坑部分开挖;2.上断面支护;3.核心土开挖;4.临时仰拱施工;5.下断面单侧边墙导坑开挖;6.边墙支护;7.下断面另侧边墙导坑开挖;8.边墙支护;9.下断面核心土开挖;10.仰拱支护;11.二次衬砌混凝土施工;12.路面施工

在上导坑支护时, 上导坑钢架与Φ42的小导管或锚杆头焊接, 以形成联合支护体系。上导坑支立的I20工字钢拱架在拱脚处, 随着开挖进尺施作由4根Φ22钢筋和速凝混凝土垫块作为钢拱架支撑作用位置, 以保证在进行下导坑开挖时拱架不下沉。当拱架连接钢筋连接就位后, 立即喷射混凝土至设计厚度, 并保证钢架有不小于2 cm的保护层, 使之构成共同受力结构, 达到加强初期支护, 控制围岩变形的目的。

为了增强上导坑的整体性, 减少上导下部拱架由于偏压造成的向内收敛, 在上导坑初期支护基本完成后, 用16号工字钢做成临时仰拱支撑在上导坑的拱架底部, 每条临时仰拱之间用Φ22螺纹钢筋, 间距1 m且纵向连接, 将临时仰拱连接成整体结构之后浇筑C30混凝土。

3.2.2.2 下导坑的开挖及支护

在进行下导坑开挖前, 在偏压一侧施做超前注浆小导管;下部开挖后, 及时施作下部初期支护[3], 其施作次序为:初喷3 cm厚混凝土、钢拱架安装、钢筋网、补喷混凝土将钢架覆盖等。在进行仰拱闭合施工时, 考虑到隧道有可能会在围岩偏压的情况下进行位移, 所以在仰拱软弱基底段进行竖向注浆小导管加固措施, 竖向注浆小导管采用Φ42×4 mm, 长度为4.5 m (可根据现场实际情况取值) , 在小导管壁按照20 cm 间距成梅花形布置加工注浆孔, 注浆孔直径5 mm;注浆参数和径向注浆小导管注浆参数相同。在完成下导坑的全部初期支护之后, 拆除上导坑的临时仰拱部分。

3.2.2.3 爆破施工要点

1) 钻孔。

要本着“准、齐、平、直”的原则进行, 严格按测量人员标出的眼位 (依据钻爆设计) 钻眼, 保证眼位和角度的准确性, 是实现理想爆破效果的关键[2]。周边眼要确保打眼外插角方向和深度, 保证炮眼平行。全部炮眼 (除掏槽眼外) 眼底要在同一平面上;掏槽眼深度要深于其它炮眼20 cm, 以保证掏槽效果。控制钻孔首先必须保证进钻位置的准确, 尤其对周边眼和掏槽眼进钻位置精度要求比其它眼高, 开眼误差要控制在3～5 cm。周边眼开钻时, 开眼定位在轮廓线上, 钻杆保持水平, 并平行于隧道轴线, 稍微外插3°, 开挖台阶控制在10 cm以内。掏槽眼钻孔精度要高, 严格控制炮眼间距、深度和角度, 严禁炮眼打穿、相交或眼底位置左右不对称。其它辅助眼要按钻爆设计要求均匀分布, 为便于孔内排水, 钻孔可略微向上倾斜 (倾角不大于1°) , 孔眼间保持互相平行。底眼应向下倾斜, 但眼底不得超过开挖底轮廓线10 cm。

2) 装药。

采用光面控制爆破技术, 严格按钻爆设计药量控制装药量, 尽量减少对围岩的扰动, 周边眼采用不偶合间隔装药结构, 将药卷按一定间距均匀缚于竹片上, 中间以传爆线连接, 其他炮眼采取连续装药结构, 全部炮孔均采取反向起爆方式。装药作业应分片、分组进行, 装药前用高压风将炮眼吹净, 并按规定捣实, 炮眼要用炮泥堵塞, 堵塞长度不小于20 cm, 以保证爆破效果。

连接起爆。

起爆雷管采用非电毫秒延期雷管, 严格按钻爆设计段数跳段使用。非电雷管分片成束连接, 每簇10根左右, 管束间用同段即发 (或1段) 雷管连结。起爆网络为复式网络 (每簇间交叉连接) , 以保证起爆的可靠性, 避免出现瞎炮。连接时要注意, 导爆管不能打结、拉细或断裂, 各类炮眼非电雷管连接次数应相同。引爆使用双火雷管, 将引爆火雷管用黑胶布包扎在离一束导爆管自由端10 cm以上处。爆破施工作业流程见图4。

需要说明的是, 由于浅埋软弱围岩变形的范围有限, 应该充分保护和发挥围岩的自承载能力, 是控制而不是释放地应力, 所以需及早施工初期支护和二次衬砌[4], 这与普通深埋硬岩隧道是不同的。

4 结束语

在该隧道偏压、浅埋破碎段处理方案的选择中, 结合了现场条件, 通过制定多套方案, 经过分析讨论, 选出最优的处理方案。实践证明, 采用砂浆锚杆配合小导管注浆加固边仰坡、偏压处反压回填、地表注浆配合管棚成型、台阶法预留核心土开挖、洞内拱部超前注浆小导管、径向注浆小导管、锁脚小导管注浆及临时仰拱支护等项技术, 在浅埋、偏压等围岩严重破碎的不利地质条件下, 实现了安全进洞, 保证施工的安全, 确保工期, 同时也节约了项目开支。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.JTJ026-90公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社, 1990.

[2]中华人民共和国行业标准.JTJ042-94公路隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 1994.

[3]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2000.

偏压隧道顶部山体稳定性数值分析 篇9

关键词：偏压隧道,稳定性,数值分析

0 引言

在相应国家“西部大开发”政策的过程中,我国交通现代化建设事业迅猛发展,公路建设取得了举世瞩目的成就。然而由于西部山区面积幅员辽阔,使得公路建设也异常艰难。很多公路需要以隧道的形式贯穿山体,这就引发了一系列地质问题的产生[1,2,3,4,5]。例如,在山坡中开挖隧道,就会破坏山体的稳定性,从而引起隧道受偏压,极易产生隧道塌陷,隧道塌陷又会进一步引起山体垮塌或者滑坡,造成交通中断和人民财产的巨大损失。因此,分析偏压隧道顶部山体的稳定性成为一个新的课题,具有极大的工程意义。

1 工程概况

1.1 地质情况

SHS特长隧道位于陕西鱼洞子乡境内,是十天高速(湖北十堰—甘肃天水)控制性工程。隧道左线长5 431 m,右线长5 434 m。隧道出口位于河流右岸山体斜坡处,地形坡度较陡,坡角40°。隧道穿越5个断层破碎带,岩石强度低,地下水丰富,地质复杂,隧道地质主要为微风化薄层灰岩、微风化千枚岩、微风化厚层灰岩和微风化片岩,裂隙杂乱,岩体呈碎石状松散结构。不良地质占总长度的54%。该隧道自2009年8月15日正式施工,一直是十天高速汉中西段能否按时通车的“咽喉”工程。隧道进口实景图见图1。

1.2 开挖加固措施及原理

在隧道掘进过程中,防止灾害发生的方法是采用超前小导管注浆进行隧道工作面的加固。

超前小导管在小管棚超前支护施工中主要起到锚杆作用、注浆通道作用和棚架作用。本次隧道掘进中的塌方治理,正是这三种原理的综合作用。

小导管与注浆的共同作用能够在拱顶形成一种伞状的超前支护体系,使支护抗力大大增强,可以有效抑制围岩松弛变形。洞内施工情形见图2。

1.3 存在问题

虽然在施工中坚持“管超前、短开挖、严注浆、强支护、快封闭、勤量测”的原则,也采取了一系列施工措施来加固工作面。然而由于SHS隧道所穿越的山体地质情况恶劣,在施工过程中还是不断会发生工作面塌陷的事故。

分析事故原因如下:

1)开挖隧道处于Ⅳ,Ⅴ级围岩交界带,岩体被多组节理分割成碎石状松散结构,节理裂隙间层面光滑。在隧道钻爆开挖扰动影响下,围岩失稳导致塌方。

2)隧道塌方部位距离过沟处较近,围岩埋深很小;而且偏压情况严重。由于地下开挖导致边坡应力场重分布,在边坡和坡脚引起应力集中,大大降低了边坡的稳定性。

3)地下(表)水丰富且隧道开挖使围岩产生应力重分布,形成一定的塑性区,若初期支护不及时或强度不足时,塑性区就会扩大,形成不同方位的贯通裂隙,为地下水流动提供通道。使岩体强度急剧降低,使得塑性区进一步扩大,致使地下水继续发育,二者相互促进,共同导致岩体失稳、塌落。

隧道上部的山体是否存在潜在的滑坡可能性,是否影响山坡上及山坡下的群主生命安全,需要进行分析研究才能确定。

2 数值分析

2.1 数值软件

有限元法已成为求解复杂岩土工程问题的有力工具,本次数值模拟选用大型有限元软件ANSYS来进行。

大多数岩土工程问题,都涉及无限域或半无限域,处理这些问题通常是在有限的区域内进行离散。为了使这些离散不会产生大的误差,必须取足够大的计算范围,并应使假定的外边界条件尽可能地接近真实状态。

2.2 数值模型建立

为使数值模拟过程简单化,在尽量不影响数值模拟结果的前提下,将地层进行一定程度上的简化处理。简化后的岩土物理力学参数见表1。

建立的数值模型依据以往的经验,在将模型的模拟范围取为开挖洞径3倍～4倍的基础上,并且计算机性能满足的情况下,尽可能地扩大数值模拟选取范围,来进一步确保分析的正确性。模型的底部采取固端约束,右边的切割面上采取法向约束。建立的数值模型见图3。

2.3 数值分析结果

根据分析偏压隧道顶部山体稳定性的需要,分别选取了X应力、Y应力和剪应力来进行研究。分析结果见图4。

从图4中可以看出,隧道结构受力很不对称,在靠山侧出现最大轴力,而靠山脚一侧出现最大弯矩。隧道顶部成为应力集中区域,容易发生塌陷,在施工中要进一步加强工作面的支护方可保证山体的稳定性,从而避免造成更大的施工事故和社会、经济损失。

3 结语

通过对偏压隧道失稳原因分析和对顶部山体稳定性数值分析得到以下结论:

1)浅埋偏压隧道结构受力不均匀,靠山侧出现最大轴力,而靠山脚一侧出现最大弯矩。若不采取超前支护措施而直接开挖,很容易导致岩体失稳坍塌。

2)有限元数值模拟结果表明,在隧道开挖过程中,进行预加固处理能够最大可能保证开挖掘进工作安全进行。

3)在施工时应该采取信息化施工,勤测量,并将测量数据分析整理,及时反馈指导工程施工。

参考文献

[1]张琨,谷拴成,毛巨省,等.隧道塌方治理原理及其应用[J].煤矿安全,2010(12):61-63.

[2]陈文俊,陈正元.那沙岭隧道塌方原因与处理方案[J].公路隧道,2010(2):29-31.

[3]鲁荣钢.超浅埋偏压隧道加固前后施工力学分析[J].岩土工程,2007(1):93-95.

[4]宋刚.浅埋偏压隧道洞口变形机理及治理措施研究[J].山西建筑,2010,36(1):346-347.

偏压隧道 篇10

1 工程概况

青岛市某区间隧道在施工时, 在地表处距离隧道中心线一定距离存在居民楼。楼高15层, 地下3层, 基础形式采用0.8-1.0m的独立柱筏板基础, 建筑物为框架剪力墙结构。隧道顶板距离地表12m, 隧道断面形状为三心曲墙拱形, 采用复合衬砌暗挖结构, 施工时采用矿山法施工。在隧道穿越建筑物区域, 地质概况较为复杂, 地层由上到下依次为杂填土、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。建筑物基础中心在水平方向上距离隧道中心线16m。

2 数值模拟计算及分析

2.1 数值模型建立

将上部建筑结构荷载经过计算以条带式荷载的形式施加于地面, 荷载沿隧道纵向方向均匀布置, 荷载值为40Gpa。利用有限差分软件FLAC3D建立数值模型 (图1) , 根据空洞开挖对围岩的扰动范围[4,5]建立数值模型尺寸为:长×宽×高=50m×50m×50m。

模型总共33200个单元, 96300个节点, 模型边界条件为:上部带有局部条形荷载的自由面, 两边是固定形式为水平链杆约束, 下部为固定约束。地层材料按照勘察地质资料概化为五层, 均服从摩尔库伦破坏准则。

2.2 开挖顺序模拟

按照隧道实际施工顺序, 确定了模拟中隧道的施工方法为:隧道分上下台阶开挖, 每循环进尺0.5m, 每开挖4m为一个计算时步, 施工步序为:隧道开挖1m, 喷射混凝土, 打锚杆, 架设临时支撑→隧道开挖4m后, 浇筑初衬→隧道开挖6m后, 浇筑二衬, 以此循环开挖穿过建筑物。

2.3 开挖结果分析

在垂直应力方面 (图2) :在地表处可以看出, 建筑物均布荷载分布的地方出现了应力集中, 并且应力有向两边扩散的趋势, 应力集中值最大值为40Gpa, 与计算的建筑无荷载大小相同;在隧道靠近偏压荷载的一侧, 应力值明显增加, 说明在隧道开挖时建筑物荷载影响了围压的应力分布状态;偏压荷载应力在下部传递时并不是沿建筑物基础的中心线呈对称分布的, 说明隧道开挖形式扰动了应力传递路径, 表现出应力传递的不确定性;有隧道支护锚杆的受力情况来看, 靠近偏压荷载的一侧, 锚杆出现了压应力, 说明上部荷载的传递使隧道左侧岩体向隧道内部涌动, 对锚杆造成挤压;隧道顶部的锚杆全部为受拉状态, 即顶部围岩下沉, 锚杆起到加固作用。应在靠近偏压荷载的一侧, 重点对打设的锚杆加强监测, 注意锚杆受力状态的变化, 及时采取相应措施。

在沉降位移方面 (图3) :在地表处建筑物的地方, 竖向位移最大为-15mm, 并且在建筑物的两侧土体有隆起的趋势, 隆起量为2mm;在位移传递的过程中, 向隧道一侧传递的较为明显, 由于上部荷载的存在, 隧道顶部沉降最大值达到了-4mm, 而在没有荷载影响到的范围内, 隧道围岩最大沉降值仅为-2mm;在隧道周围, 位移沉降规律没有对称特点, 在隧道底部位置沉降量为-2mm, 未出现底板鼓起现象。应重点加固隧道靠近偏压荷载方向的岩土体的移动, 控制关键位置的位移沉降, 必要时采用围岩周围注浆或者加厚二衬的尺寸。

3 加固措施

工程建设中, 重要的指标之一是不均匀沉降值, 如何将建筑结构包括隧道及建筑物的不均匀沉降控制在安全范围之内是首要考虑的。隧道在开挖中, 由于初始地应力的改变, 隧道周围的地层发生变形, 对埋深较浅的隧道来说, 隧道周围地层的变形将会传递到地表, 从而引起上部建筑物的变形。

3.1 建筑物加固措施

(1) 建筑物的跟踪注浆, 跟踪注浆是指在隧道施工中根据现场监控量测结果, 当建筑物倾斜超过警戒值时, 对建筑物基础底部土体进行注浆加固。跟踪注浆法多用于建筑物是条形基础或者柱下独立基础, 依据监测建筑物的倾斜值, 对建筑物的基础下进行分层注浆加固, 以调整建筑物的不均匀沉降并减少沉降量。 (2) 建筑物基础托换, 基础托换是指对建筑物基础进行钻孔灌注桩、人工挖孔桩或树根桩加固, 将建筑物荷载传至地层深处刚度较大的地基或隧道底部隧道开挖影响以外的地层, 以减小基础沉降幅度。

3.2 隧道加固

(1) 建筑物与隧道之间进行旋喷桩加固, 工艺流程:管线探测一定位孔一钻孔一放置喷浆管一制浆一喷射浆液一提升旋转一成桩结束一移至新孔位。施工时, 首先依据设计要求制备浆液, 根据浆液的密度调整水泥的用量。喷射浆液时, 选择合适的喷射压力, 喷射后逐渐提升注浆管, 如果在喷射过程中发生故障时及时停止喷射, 检查故障, 若发现浆液不足而导致成桩直径不够时, 应进行复喷。 (2) 地面锚杆预支护加固, 暗挖法进行隧道施工时, 由于隧道两侧受到建筑物荷载不对称而产生偏压, 为了防止地面沉降和土层位移过大, 可以在施工前沿隧道纵向从地面打入预支护锚杆进行地层加固。

4 结束语

对青岛某区间隧道穿越既有建筑物的情况, 发现在靠近建筑物的一侧是围岩的危险范围, 并提出了建筑物的跟踪注浆、建筑物基础托换及旋喷桩加固和地面锚杆预支护加固的措施, 对相似工程施工具有重要意义。

参考文献

[1]姚晓红.城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制[J].隧道地下工程, 2006, 01 (5) :31-33.

[2]陈红山, 姚淑婷.地铁隧道下穿建筑物的桩基托换设计[J].工程技术, 2015 (4) :45-47.

[3]王新定, 孙宝俊, 佘才高.地铁建设对城市环境的影响及其对策[J].城市轨道交通研究, 2004 (3) :88-89.

[4]王丹, 张海波, 王渭明, 等.拱盖法地铁车站施工沉降规律及控制对策研究[J].隧道建设, 2015 (01) :33-40.