偏压隧道的施工技术

2024-09-10

偏压隧道的施工技术（共9篇）

偏压隧道的施工技术篇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。

偏压隧道的施工技术篇2

关键词：浅埋；偏压；隧道；桥梁；施工技术

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0142-02

在隧道工程的施工过程中，必须保证新建隧道的安全与既有结构物的稳定，从而需要对隧道下穿既有桥梁问题进行深入的研究，避免出现因施工不慎出现桥梁垮塌的情况。

1 浅埋偏压隧道下穿工程的基本情况

当前，我国的研究领域针对浅埋偏压隧道下穿既有桥梁的研究文献非常的少，因此，人们对于在对隧道进行施工时，既有桥的力学行为的特点是什么以及怎样确定浅埋与深埋等问题仍然不是很清楚。因此，为有效的对隧道下穿既有桥梁这一隧道施工中的关键性问题进行研究，本文以某一高速公路出口的浅埋段隧道下穿既有桥梁段为研究对象，按照先进行施工浅埋与施工深埋的数值计算方法，对隧道施工过程中出现的地表沉降、桥梁受力等问题进行了深入的研究。

新建的隧道线路和已经建好的高架桥相交而穿过，如图1和图2所示，经过第五号和第六号桥墩的是左线隧道，经过第四号和第五号的桥墩的是右线隧道。

已经建好的桥梁跨径的布置是7×30 m的共一联，受预应力控制的混凝土小箱梁属于上部结构，需要先进行简支，然后再开展结构连续工作；柱式墩和灌注墩一般用于隧道的下结构的结构桥墩；U形桥台在这里会发挥很大的作用。通常情况下，会将隧道的路面宽度设置为8.5 m左右，设计为单线二车道，建筑的界限宽度约为10 m左右，高度约为5 m左右，而隧道的初衬厚约为27 cm左右，2衬厚约为50 cm左右。

隧道附近的地层结构一般比较复杂，围岩的稳定性也非常的差，因此，其稳定性非常的差，极易发生松动变形和小塌方等情况，进而会发展成大塌方，后果非常的严重。

为了有效的确保隧道施工中既有桥梁的安全，必须对桥墩进行深孔注浆，同时对隧道拱形进行深孔注浆与超前小导管加固。

2 浅埋偏压隧道下穿工程的数值计算方法

按照对隧道施工图和勘探资料的研究，我们建立了数值计算的模型，来对工程施工中所需要的数据进行科学的计算。由于隧道埋深的比较浅，因此，最好以自重应力场进行计算。通常情况下，隧道开挖时会有很强的边界效应，因此，建议将桥的左右结构设置在210 m左右，高度设置距仰拱底部40 m左右，将拱顶进行实际埋深。下边界施加竖向约束是最好的办法，水平约束左右边界。通过对隧道基本的分析研究，建议采用平面应变的分析方法，按照均质弹塑性对隧道围岩材料进行考虑。

围岩力学参数的基本依据是进行工程地质勘查，同时需要对施工段的隧道施工进行监控，深孔注浆区与小导管加固可以通过提高围岩物理力学的参数来实现。

3 浅埋偏压隧道下穿工程的数值计算结果分析

3.1 地表沉降结果分析

通过分析研究，我们发现先施工浅埋侧和先施工深埋侧的地表沉降曲线基本一致，最大的地表位移在隧道两洞拱顶上方，而后行洞施工对先行洞上方地表的最大沉降值却并没有太大的影响，这也是地表沉降被上半断面中的导洞开挖的主要原因所在，沉降量也就基本上完成了。经过研究分析我们发现，五号墩与六号墩之间的地表沉降与范围大于四号、五号桥墩之间的地表沉降与范围。由此可知，对五号和六号桥墩之间监测点的可设置小间距，而且也要将隧道中导洞与两侧弧导洞施工的监测频率提高。所有施工结束之后，右洞拱顶的上方为最大地表位移，先施工浅埋侧是15 mm，而先施工深埋侧是17 mm。

3.2 桥墩位移分析

四号墩到六号墩的桥墩水平侧移情况，在进行先施工浅埋侧时，墩底、墩身和墩顶的位移变化明显，有着越来越小的趋势。受桥梁上部的结构水平刚度比较大的影响，墩顶的侧移实际上就是0，但是墩底受桥桩基的带动作用的影响，会发生侧移，因而产生的位移是最大的。水平方向侧移最大的是六号墩，量值高达3.91 mm，位移最小的为四号墩，只有1.53 mm。在施工的过程中，桥墩水平位移的最大值为5 mm左右。

通过对施工中各个桥墩的侧移历史情况分析，不难看出，隧道的上半断面的两侧弧开挖是桥墩侧移的最大增量的形成区域。四号墩侧移受隧道左洞的施工的影响极小。跟着右洞施工不断增大的是五号墩，在上半断面施工结束后隧道的位移就不会再发生很大的变化。侧移在左洞施工后会慢慢的减小，最终的侧移会指向右洞，向右洞方向发生0.69 mm的位移是六号墩底。六号墩的侧移在左洞施工结束后会出现增大的现象，侧移在左侧断面结束后会达到3.86 mm的最大值，然后慢慢的趋于平稳。

在进行施工深埋侧时，通过对四号墩到六号墩的水平侧移情况的观察、研究以及分析，我们发现位移沿桥墩和先施工的浅埋侧的位移变化规律是一样。六号墩的侧移量在施工完成后处于最大值，大约为4.3 mm，与先施工的浅埋侧相比，最大了很多；发生了两次转向的是五号墩的侧移，先在施工的时候偏向左洞洞身，五号墩偏向左洞的位移在右洞施工时会慢慢的减小，右洞施工结束后，墩底的位移是最小的，只有3 mm。

4 结语

综上所述，隧道的施工会受到地表沉降、受力以及桥梁位移的影响，因此，在进行施工时，最好采用先开挖浅埋侧的施工方案，把施工重点放在监控量测中的桥墩之间的梁体，认真观察施工过程中桥墩位移的变化状况，从而确保隧道施工的安全。

参考文献：

浅析偏压连拱隧道的施工技术篇3

关键词：浅埋偏压,连拱隧道,开挖施工顺序,变形

1 设计概况及特点

双连拱隧道是在高速公路通过的山势不高、纵向长度较短、横坡较陡、公路上下行线在此分离不开的地段设置的双跨连拱隧道。其单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中墙为复合式曲线中墙。单跨净宽10.25m左右,净高5.0m左右,上下行线隧道通过厚3.05m的钢筋混凝土中隔墙相连。初期支护根据地质情况分采用不同间距的工字钢拱架支护形式,注浆钢花管(￠42×4mm)、砂浆锚杆(￠22mm)、注浆中空锚杆(￠25mm)、挂钢筋网、喷混凝土与单跨隧道基本相同,二衬采用衬砌台车模筑钢筋混凝土结构。

连拱隧道通过地段地质条件的特殊性决定了其在设计和施工上具有以下特点:(1)埋深浅、长度短。(2)偏压。(3)地质条件复杂。(4)跨度大。

2 双连拱隧道的开挖方案

2.1 主洞全断面施工方案

在中导洞贯通后利用主洞开挖台车进行钻眼,全断面一次爆破开挖两侧主洞,并进行初次支护。该法适用于比较稳定的围岩。

2.2 主洞台阶施工方案主洞开挖采用正台阶分层开挖,先拱后墙进行初次支护。分层数一般为2~3个。

2.3 双侧导洞施工方案

又称“三导洞法”。即在两个主洞的外侧各开挖一个导洞,导洞超前主洞一定深度或整个不良围岩。侧导洞按初次支护设计施工。导洞的尺寸以装渣、运渣方便为度。

2.4 主洞台阶、两侧导洞施工方案

该法是上述台阶法和两侧导洞法的组合方案,即在两侧导洞基础上,主洞剩余部分再采用台阶法,先进行拱部支撑,再开挖下部。该法适用于围岩稳定性较差的隧道。

3 中导洞的设置与施工

3.1 中导洞的位置

根据与中隔墙的位置关系,中导洞位置有:(1)对称布置:中导一侧作为施工通道,通行比较便利;较窄的一侧作回填用,可减少回填工作量。(2)非对称布置:二者的中线相错一定距离。

3.2 中导洞顶板岩层稳定性的保护

中导洞最先施工,顶板岩石将受到中导洞及左右主洞开挖的多次爆破扰动,中导洞顶板的稳定是一个关键。施工的基本要求:(1)搞好光面爆破,少装药,浅孔爆破,减少初次炮震的影响,减少围岩松动范围;(2)适当加强顶板支护,保证支护质量。

3.3 中导洞的宽度与高度

宽度应根据中隔墙的宽度并考虑掘进出渣、通行及回填的要求确定。高度主要依据中隔墙的高度以及主洞施工时的接顶要求而定。应尽量减少中隔墙顶部与中导洞顶板之间的高度,以减少圬工充填。

3.4 中导洞顶部的防水

中隔墙与拱结构之间存在着纵向施工缝,是隧道防水的薄弱环节,在施工中应保证防水质量。施工要求有:(1)中隔墙顶部要充填密实;(2)所有施工缝位置要设置橡胶止水带和止水条;(3)必要时可预埋导管将渗水引至隧道底板排水沟内。

4 各部分之间的施工顺序

4.1 中导洞与中隔墙的施工顺序中隔墙一般在中导洞贯通之后施工。

4.2 中隔墙与主洞的施工顺序

中导洞贯通之后即可施工两侧主洞和中隔墙。中隔墙一般从洞口开始由外向里施工,并超前正洞30~50m,以保证中隔墙混凝土有一定的养护时间,达到一定的承载能力。

4.3 左右主洞的施工顺序一是两侧同时开挖,同时扣拱,同步进行,齐头并进;二是两侧主洞先完成一洞,再施工另一洞。

4.4 中隔墙的稳定措施

在双连拱隧道施工中,当采用两侧正洞不同步开挖时,为保持中隔墙的稳定和安全,根据不同的工况条件,可采取种措施,常用的有:

4.4.1 加侧向支撑。目的:平衡偏压。

方式:(1)单侧支撑。(2)双侧支撑。

4.4.2 回填:回填的主要作用是抵抗弯矩和水平位移,回填一般采用片石混凝土,片石可用正洞开挖的渣石。

4.4.3 两侧主洞大致同步施工、对称开挖,两掌子面不要离得太

远,以使中隔墙受力及早得到平衡。实际工程中大多采用非对称开挖,先施工一侧主洞,再施工另一侧主洞。

4.4.4 在中隔墙位置布置底板锚杆,锚杆与中隔墙钢筋连接成整体,以防止发生水平位移。

4.4.5 及早施工仰拱,将中隔墙基础部分加以固定,限制其发生水平位移。

5 结论与建议

(1)中导洞宜采用非对称性布置,以方便通行和采取保持稳定的措施。(2)中隔墙宜在导洞全洞贯通后再施做,以提高中导洞的施工速度。(3)中隔墙与正洞宜相错一定距离同时施工、平行作业,以缩短隧道施工期。(4)为保持中隔墙的稳定,采用回填的方法。

6 结语

双连拱隧道施工中,中墙的稳定既是一个关键性的问题,又是一个复杂的问题。围岩稳定性、施工工艺、施工方案不同,中墙的受力状况也不相同;中墙的受力状况随着施工进度的不同,受力大小、稳定状态也都不一样。所以,施工时要根据具体情况进行分析,采取有关的措施,保证工程安全。

参考文献

[1]周玉宏,赵燕明,程崇国.偏压连拱隧道施工过程的优化研究[J].岩石力学与工程学报,2002(5).

[2]Itasca Consulting Group Inc.FLAC3D User Manuals(Version2.1)[R].Minneapolis,Minnesota:Itasca Consulting Group Inc,2002.

偏压隧道的施工技术篇4

小半径曲线偏压连拱隧道假拟洞门法施工技术

结合小平羌沟隧道地质环境和工程地质条件,通过分析和评价影响隧道的工程地质条件,提出了工程措施和建议,从而为隧道设计和施工积累了相关经验.

作者：付波 FU Bo 作者单位：中铁五局集团第四工程有限公司,广东,韶关,512031刊名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：36(11)分类号：U452.11关键词：隧道工程地质条件工程措施建议

偏压隧道的施工技术篇5

1 工程概况以及特点

1.1 工程概况

广州市增从高速公路十三标小迳凹隧道由中铁十九局集团第五工程有限公司承建,隧道洞身处于大金岭西南、小迳村以西,横穿小迳凹山体。属低山地区,隧道北侧大金岭山顶标高340.1m,隧址内小迳凹最高标高为257.7m,隧道洞身地面标高最大255.6m,隧道洞口标高92.08m,相对高差最大165.62m。山体走向基本与线路垂直,山坡植被主要为灌木、乔木和果树,洼地农作物以水稻为主,居民稀少。本区地处南亚热带海洋性季风气候带,气温受偏南季候风影响,夏长冬短,炎热多雨。施工过程中可能遭到台风暴雨的影响和破坏。

12工程特点

该工程地质条件差,间距小。本隧道左、右间距较小仅为18m,根据施工经验及模拟计算分析当左、右洞测设线间距小于22m时,施工按小净距隧道施工。施工难以避开雨季,难度较大,根据当前施工实际情况,左、右线增城端进洞施工集中在6～8月,此时雨季已开始,增大了施工难度。洞口段地形覆盖层浅、偏压严重,现场复测原地面洞口段埋深为ZK6+910～ZK6+930里程为2.91m至7.56m,且左右侧土体高差较大存在严重偏压现象;右线YK6+900～YK6+920里程段埋深均为6.92m左右,洞口段埋置层较浅。

2 施工方案的分析

2.1 浅埋偏压情况勘察

隧道进出、口端覆盖层埋深较浅,并且岩体空隙裂隙水发育,下雨时容易形成洞内拱部淋雨状,极易产生冒顶坍塌现象,隧道出口端山坡自然坡度较陡,洞身段围岩级别低,易产生滑坡或崩塌现象。整个隧道全长范围勘察分析,山体坡度向线路右侧倾斜,左侧偏压。

2.2 洞口浅埋段处理方案

2.2.1对山体表面植被清理,进出口地段纵向25米,横向左洞拱脚至右洞拱脚范围内,进行山体注浆加固,采用Φ89钢管压浆,管身按梅花状布眼。间距1米,按梅花形布置。注浆压力2.0～25mpa,钢管端部插入初期支护范围,隧道开挖施工时与钢支撑施焊连结。确保洞内施工安全,施工中,短进尺,强支护。

2.2.2同时洞内施工加强辅助措施,在原设计的基础上加强为双层Φ42mm超前小导管加强,环向间距40cm,纵向间距调整为1.0m;钢支撑加强为20b工字钢,间距调整至50cm。

2.2.3 偏压对洞身影响

由于隧道洞身受到承载力相差较大,特别是左洞室,整个洞室受力不对称,支护结构承受显著不对称的围岩压力,将造成支护结构开裂,整个隧道净空断面变形。由于整个山体全部作用于隧道左洞室,且围岩较差,那么整个山重荷载作用在支体上,即中隔墙土体上。因此偏压处理是一个关键,将关系到整个隧道质量能否达标的关键。

因设计为小间距隧道,固中隔墙土体的承载能力对偏压处理至关重要。为加强中隔墙土体的承载能力,现场采用中隔墙土体注浆加固方式,使分散、软弱土体形成凝结形成整体以提高承载能力。

2.3 雨季防水施工措施

由于隧道处地表汇水面积大,雨季大量的雨水由隧道纵向侧山体向隧道口边两侧山凹处汇集,加之右侧山凹高程高于洞口高程,同时隧道洞口施工时正处雨季,更增加了施工的难度。因此做好雨季防雨工作是洞口施工成败的关键。

2.3.1 地表水的拦截

在洞口边、仰坡开挖边缘线外5～10m处按设计施工截水沟一道,截水沟不仅在施工时可有效拦截地表水,保护洞口施工安全;在施工完成后仍可发挥可靠的拦截边仰坡以上地表汇水的作用。同时在开挖边、仰坡过程中及时对坡面采取防护措施,如覆盖防雨彩条布或喷射混凝土等措施临时防雨措施,避免雨水冲刷边、仰坡,并对洞门段地下水补充。

2.3.2 隧道内下渗地表水的疏解

由于隧道设计为开放式排导地下水方式,因此,地下水的水压力对支护结构的影响一般不予考虑,采用Φ108mm长导管结合Φ542mm小钢管结合方式引导排水,Φ108导管长40米同洞口管棚加工制作相同,施工长管棚时一并施工“不注浆”,提前将洞口段的裂隙水导出;Φ42mm小钢管长5m,按注浆小导管的加工制作要求制作,在施工系统锚杆时一并施工“不注浆”环向每侧2～3根,设置在拱脚以下;纵向根据裂隙发育情况设置,此法从监控量测看效果比较好。

2.4 地表加固

在偏压隧道进洞施工中,由于施工方法不当而引起山体滑移或二次衬砌开裂的现象很多,因此,为确保安全进洞,首先对地表进行预加固,采用Φ42注浆小导管打入浅埋段进行注浆加固,使土体稳定。水平注浆小导管长6.0米,管壁四周钻6mm压浆孔,但尾部1m不设压浆孔。施工时小导管平行于大管棚打入地表土体,间距为1.0米,呈梅花形布置。镜像注浆小导管拟定长度为3.0至6.0米,根据具体埋深已以注浆加固至长管棚顶部为原则,施工时间距定为间距为1.0米,呈梅花形布置,现场根据具体加固情况适当调整。

25施工中其他注意问题

在偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工中,一般须进行超前支护。软弱围岩承载力低、稳定性差,易发生坍方,再加上处于偏压、浅埋段,因此,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。套拱与回填的贫混凝土形成整体支护作用,有效地保证了洞口段及边仰坡施工的安全。根据新奥法施工原理,监控量测是隧道施工的重要环节,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。

结语

近年来国家越来越重视公路建设的安全问题,因此在隧道施工中尽量减少对工程附近的建筑、居民生活、生产和生态环境的不良影响,着实提高隧道施工质量,因此要加强监管,做好隧道开挖、初期支护及防排水等各项工作。

摘要：公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一,随着高等级公路向全国各地延伸,公路隧道建筑规模也越来越大,技术要求也越来越复杂。公路隧道施工是在浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中,由于施工技术运用或处理不当,经常会造成较大面积的坍方,由此带来人身伤害、财产损失及工期延误等是无法估量的,本文主要研究公路隧道中浅埋、偏压及雨季条件下施工技术的应用和注意事项。

关键词：公路隧道,浅埋,偏压,防水

参考文献

[1]李荣峰,文建军,陈小辉.天河梁隧道工程地质勘察与评价[J].山西建筑,2006(21).

[2]曲海锋.扁平特大断面公路隧道荷载模式及应用研究[D].同济大学,2007.

[3]宋占波.深圳地铁浅埋暗挖施工技术[D].天津大学,2004.

偏压隧道的施工技术篇6

关键词：隧道,浅埋偏压,洞口,施工技术

某隧道全长388m, 在出口段存在11m的明洞, 全隧道均属于V级围岩, 地形的起伏不大, 基本属于浅丘地貌, 高程160—225, 相对的高差为5—65m, 最大的埋深55m。隧道区的山体整体较为平缓, 坡面生长的多为灌木。在隧道的出口段右侧存在边坡顺层, 这里采用两根加固桩对其进行加固。

1 洞口段施工顺序及加固措施

1.1 洞口段施工顺序

(1) 在洞口的边坡顺层处设置两根预加固桩, 桩截面为2m×3m, 长度为21m与23m; (2) 根据设计施工的要求在洞口设置排水系统以及天沟; (3) 当开挖洞口段的上半断面至明暗交界处, 同时注意对临时边仰坡、直立开挖面的防护措施; (4) 进行暗洞大管棚施工; (5) 对明洞的下半段进行开挖, 直到明暗分界处, 同样要进行防护工程施工; (6) 明段衬砌施工; (7) 当明洞衬砌达到预定设计强度后进行回填层施工; (8) 最后进行暗洞段施工。

1.2 加固措施

针对于出口右侧的边坡顺层段要使用预加固桩施工措施以防止边坡发生滑坡;在洞口段隧道的拱顶的覆土较薄, 为此在开挖之前要通过水泥土回填反压, 回填到隧道衬砌外轮廓不能小于2m;在拱顶要设置Φ108×6mm的大管棚, 间距为0.4m, 环向39根, 长度为35m, 并在管内设置钢筋笼。

2 预加固施工

2.1 施工流程

预加固施工流程为:进行施工准备工作、锁口护壁、开挖岩石与土体并进行护壁施工、桩体的钢筋绑扎、混凝土浇筑、制作混凝土试件以及最后的混凝土养生。

2.2 施工注意事项

施工注意事项:在开挖之前要地面排水的顺畅以及做好锁口;隧道口的两根预加固桩要分别施工开挖, 当第一根桩灌注24h后并强度达到设计强度的80%后方可对另一根实施开挖;要注意在开挖中分节开挖, 并且每一节的长度不能大于2m, 尤其是不能在土石变化处以及滑动面分开, 同时要在一节开挖完毕后及时的进行护臂浇筑。当上一节终凝后再实施下一节的开挖, 并且在护臂浇筑24h后才能拆除护壁模板;在施工中要注重对于桩井断面的检查, 桩井的端面不能小于设计端面, 同时要实时的监测井内是否发生变形等现象, 否则要立即的采取措施补救。此外还要指出的是在施工中要密切的关注地质情况是否与设计相符, 如果发现地质情况出入较大的现象要立即向设计部门反应;最后还要指出的是整个施工过程要严格的按照设计与规范执行, 以确保施工安全性。

2.3 洞口天沟、边仰坡、排水系统开挖及防护施工

(1) 首先要按照施工设计图画出边、仰坡开挖轮廓线, 并做好洞顶的截水天沟, 从而有效的防止由于地表水的冲刷所导致的边仰坡失稳坍塌。其中要注意截水天沟要结合现场的实际地形, 并将沟内的虚土等杂物清理干净, 然后实施钢筋混凝土结构的浇筑, 保证坡面顺畅并防止漏水。

(2) 其次在实施边、仰坡的开挖时要采用自上而下的逐段以及分层开挖, 每层的厚度控制在2—3m, 并在边坡开挖时预留20—30cm用人工刷坡。在实施刷坡的施工过程中要控制超欠挖, 严格的按照放线实施开挖。土方与石方的开挖分别使用挖掘机与钻爆法施工, 当开挖到最下面的大管棚下下部1—1.5m时停止开挖, 修筑平台以便于大管棚施工。

(3) 边仰坡防护如下图1所示。防护方式采用自上而下的与开挖同步的防护, 在洞身开挖轮廓的范围内使用长度为6m的复合纤维砂浆锚杆, 而在次以外使用长度为9m的Φ25砂浆锚杆。锚杆孔直径一般为Φ91mm, 在孔内的水泥沙浆使用M30, 保持注浆的压力为0.4MPa。

在洞身的开挖轮廓之外使用钢筋网以及喷射C20混凝土形成厚度为10cm的混凝土外面层。喷射混凝土要通过两次喷射, 首先喷射4cm厚的C20混凝土, 进行锚杆施工, 保证间距为1.2m。在此基础上设置20cm×20cmΦ8的钢筋网, 最后喷射6cm厚的C20混凝土。在洞身以内仅使用C20混凝土而不增加钢筋网, 厚度控制为8cm。但是混凝土的喷射同样分为两步, 每次喷涂4cm。

2.4 大管棚施工工艺

下图1与图2分别为大管棚施工的正面示意图与大棚管的导管示意图。

(1) 钢架混凝土导向墙施工。在明暗交界地段设置纵向长度与厚度分别为1m与0.8m的C20导向墙, 同时导向墙的基础需要具有足够的承载力;导向墙嵌入管棚作业平台的长度不小于0.5m, 并且可以在此基础上进一步的加固或者加深嵌入长度。在导向墙的内部增设两榀18号工字钢拱架, 并在拱架之间使用Φ22的钢筋实施连接。此外在拱架之间同时增设长度为1m的Φ132×4mm导向钢管, 外叉角度大致为1—3度。为了保证孔口管轴线与管棚设计的轴线一致以及孔口管的牢固, 要在安装孔口钢管安装前进行准确的放样定位, 满足设计要求。

(2) 大管棚施工。大管棚使用Φ108×6mm的无缝钢管, 在实施钻进过程中要防止钻孔偏斜。在下管之前要首先将要顶进的钢管搭配到设计长度, 并保证同一断面内街头的数量不大于50%, 然后根据钢管节顶进。这一阶段要事先在钢管上设置间距为20cm、孔径为10—16mm的梅花形注浆孔, 并在末端设置不小于1m的止浆段。

(3) 大管棚注浆。水泥浆的配比为1∶1, 浆液的强度等级要大于M10。施工中使用BW—250/50型双液注浆, 遵循先稀后浓以及注浆量先多后少的原则。

2.5 暗洞段施工

暗洞段施工一般采用大拱架脚台阶法施工, 施工的工序不再论述, 下面就这一施工的注意事项进行简要说明。

隧道施工遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤测量”的原则, 钢架之间的纵向连接钢筋要及时的连接牢固;复合式衬砌在施工中要实时的进行监控测量, 及时调整灌注二次衬砌的时机及参数;遇到岩体破碎或者稳定性差的情况可采用喷混凝土来封闭掌子面的方式, 并在上台阶预留部分核心土;如果边墙的钢架发生内移要临时架设横撑, 而如果拱顶钢架下沉要在上台阶设置临时竖撑, 同时实施系统支护补强;在实施仰拱开挖之前务必完成钢架锁脚的锚管施工, 每次的支护进尺要控制在3m以内。

3 结束语

隧道洞口的施工质量对于隧道施工质量具有重要意义, 为此要根据施工的围岩情况、工期、施工环境、经济性等综合考虑, 以保证进洞段施工顺利进行。以上施工技术方案经过实际的应用发现, 期间没有出现沉降或者开裂现象, 说明技术方案是可行的。

参考文献

[1]陈建勋, 姜久纯, 罗彦斌, 等.黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析[J].中国公路学报, 2008 (5) .

[2]徐建国, 王复明, 蔡迎春.隧道收敛变形监测及围岩特性参敷反演[J].中国公路学报, 2008 (3) .

浅埋偏压连拱隧道的施工方案选择篇7

中龙隧道位于江西泰和县中龙乡境内,设计为一座双向四车道连拱隧道,隧道起迄桩号为:K148+145~K148+665,隧道长度为520米,该隧道属曲墙式连拱短隧道。隧道处于平曲线中,曲线半径为1900米,隧道纵坡变坡点桩号为K148+550,其前后纵坡分别为1.966%和-1.800%,左右线的坡率一致。隧道超高为2%,进、出洞门均为端墙式洞门。

隧道区域为构造剥蚀低山区,地形起伏较大,微地貌简单,隧道进洞口位于低山山脚,沿山凹进入山体,山体坡度较陡;出洞口位于山脊一侧山脚地带,纵向坡度较缓,横向坡度稍陡,出洞口右侧为一山间冲沟,最宽处约30米,围岩级别为Ⅳ~Ⅴ级。

为便于分析,本文将深埋侧称为左洞,浅埋侧称为右洞。

2 隧道设计

2.1 净空

本隧道为四车道高速公路连拱隧道,建筑限界净宽10.25m,净高5.0m,经综合分析比较,采用三心圆曲墙式衬砌。

2.2 洞口

根据地形条件,结合防排水要求,以“早进洞,晚出洞”为原则确定洞口位置。由于隧道跨度较大,净空较高,一般情况下成洞面处边坡及仰坡高度接近或超过10米,如果地形横断面偏斜则边坡高度更高。为了保证边仰坡的稳定,尽量恢复洞口自然景观,进出口均接出3.5米的明洞,以利于套拱和管棚的施工。明洞段边坡二级以上部分在施工过程中采用锚杆加喷砼防护。本隧道洞口地段地质条件较差,洞口段全为Ⅴ级围岩,且相对埋置深度较浅,不易成洞。为了实现“早进晚出”的原则,在隧道洞口均设置了超前长管棚,以保证成洞面和浅埋地段开挖的稳定与安全。

2.3 衬砌

根据隧道埋深及荷载类型的不同共设计了5种衬砌形式:

明洞衬砌:S0

复合衬砌:S7、S5、S4、S3

明洞衬砌S0用于进出口明挖段,采用C25钢筋混凝土结构。在进行结构计算时,设计荷载考虑回填土荷载、结构自重及施工荷载,仰拱及采用浆砌片石回填的边墙部分考虑地基弹性抗力。在明洞基础小于420Kpa的承载力时,采用石渣回填,并按路基施工标准压实加固。在进行明洞施工过程中,应严格按图施工,边墙部浆砌片石回填密实,顶部回填土应对称回填,不容许超过设计回填厚度并及时回填土横坡,以保证结构工作条件与结构设计模式的吻合。

复合衬砌参数首先根据围岩级别,工程地质水文地质条件,地形及埋置深度,结构跨度及施工方法等以工程类比拟定,定性地掌握围岩及结构的应力发展与变形破坏过程,进一步调整支护参数。

初期支护:对于Ⅴ级及Ⅳ级浅埋段的衬砌S7,S5由H18工字钢拱架,径向锚杆,钢筋网及喷射混凝土组成,对于Ⅳ级围岩一般段的衬砌S4采用H15钢格栅,径向锚杆,钢筋网和喷射混凝土组成,而对于Ⅲ级围岩的衬砌S3则由径向锚杆,钢筋网及喷射混凝土组成。工字钢拱架具有刚度大,发挥作用快的特点,这一点对于岩体自稳能力差,跨度大的隧道特别重要。每榀工字钢钢拱架之间用准22的锚杆连接,并与径向锚杆及钢筋网焊为一体,与围岩密贴,并与岩体一起,形成承载结构。

二次衬砌:一般在围岩较差段采用钢筋混凝土,在围岩较好段采用素混凝土,以确保隧道结构的安全。二次衬砌施作的合理时间应根据施工监测数据并结合施工步序确定,试验和经验表明,后开挖洞爆破对先行洞衬砌影响距离约12米,故先行洞达到强度的二次衬砌要至少领先后洞开挖面12米,尽可能发挥初期支护的承载能力,但又不能超过其承载能力。

钢拱架结构按容许应力法进行强度校核,外缘保护层厚≥4.0cm,内缘保护层厚≥2.0cm;必要时可以波浪形喷射,钢拱架处加厚保护层。钢筋网净保护层厚≥2.0cm;钢筋混凝土结构安全系数2.0,钢筋净保护层≥3.5cm;混凝土抗压安全系数取1.8,混凝土抗拉安全系数取2.5。

3 施工方法及过程

3.1考虑到东洞口施工场地限制,本隧道从吉安端西洞口(出洞口)反方向单向掘进。由于进口端地质条件差,地形条件偏压严重,偏压段长度较长,故施工前必须认真制定合理施工方案。

本隧道要求在施工前,先对K148+625~K148+661段右侧施工偏压挡墙,偏压挡墙因施工时受到较大的山体推力和倾覆力矩,故要严格按设计配筋,基底应力要达到设计要求。偏压侧墙采用台阶的形式。施工完偏压侧墙后,按设计要求,对洞口一段浅埋部分用片石混凝土进行回填,以利于超前支护压浆。回填完成后,可先施工中导洞,出渣先填偏压侧墙墙脚侧。中导洞施工完后,再施工偏压明洞、主洞,初期支护要紧跟开挖,开挖采用短台阶法,小心翼翼。

隧道K148+450段,左洞前后10米范围存在偏压和浅埋,施工时要加大超前支护力度,该段要先安排左洞施工,待左洞支护完毕后再施工右洞。

不仅如此,本隧道整段范围内,都建议先施工浅埋侧的右洞,始终保持右洞领先左洞开挖。左右洞开挖距离每一循环要相错40米左右。

本隧道唯一弃渣场设计在隧道旁边,弃渣时要根据实际情况,灵活安排弃渣步骤,优先安排抵抗山体偏压侧渣土;弃渣前,要施工好部分有条件地段的截水排水设施,以免造成人为泥石流灾害。

3.2在进行洞口段开挖施工前必须施作好洞顶截水沟、明洞洞底拉槽盲沟等排水系统,防止地表水体渗入开挖面影响明洞边坡和成洞面的稳定;在进行开挖过程中,边坡防护必须与边坡开挖同步进行,开挖到成洞面附近时要求预留核心土体,待洞口长管棚施工完成后再开挖进洞。

隧道施工开挖在Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩(含Ⅵ级围岩)采用挖机或人工挖掘作业,在Ⅰ~Ⅲ级围岩要求拱部采用光面爆破,边墙部采用预裂爆破,以最大限度地保护周边岩体的完整性,同时减少超挖量,提高初期支护的承载能力。在Ⅴ级围岩地段要求采用超短台阶法施工,台阶长度控制在5~10米,保证初期支护及时落底封闭,以确保初期支护的承载能力。由于二次衬砌是按主要的承载结构设计,因此二次衬砌应紧跟开挖面:在初期支护落底后应及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层,然后施作二次衬砌。在Ⅳ级围岩地段要求采用短台阶法施工,台阶长度控制在10~15米,注意上半断面及基础锁脚锚杆的施工质量。由于二次衬砌是按承受少量荷载进行设计,因此二次衬砌的施作可滞后开挖面20~30米,在初期支护基本稳定后施作,但是二次衬砌仰拱和仰拱回填层应紧跟初期支护。在Ⅲ级围岩地段推荐采用超前导坑法施工,当机械化程度较高,各道施工工序能及时完成时,也可以采用全断面法施工。Ⅲ级围岩地段必须确保系统锚杆的施工质量。对于围岩稳定性能较好的地段可以调整开挖工序和开挖方式。

地下工程属于隐蔽工程,局部钻孔及物探等勘探手段难以有效准确地反映全隧道情况,隧道施工必须做超前地质预报,加强监控量测,及时防范风险。

4 结语

4.1浅埋偏压连拱隧道的进洞方案非常重要,不同施工工序对结构的影响程度差别较大,选择先开挖浅埋侧洞室时,结构转换对衬砌结构受力较为有利。

4.2浅埋偏压连拱隧道洞口偏压段施工是关键,可采用偏压侧墙、反压回填开挖、套拱管棚支护等措施。

4.3本隧道采用中导洞先行,待完成中墙后,采用双侧导洞法开挖主洞,较好地控制了拱顶下沉,是行之有效的。

4.4监控量测是施工中动态管理的核心,隧道施工过程中应加强和重视监控量测,有效及时的监控量测能够较好地反映围岩及结构状况,有效保证施工安全及质量。

摘要：中龙隧道位于江西省泰和县中龙乡,是泉州至南宁国家高速公路江西石城至吉安段C4标的一座地形地质较为复杂的连拱隧道。隧道在出洞口段,右侧近100米长度存在较大偏压,其中约40米埋深较浅,隧道出露冒顶,洞口段围岩级别较差,多为比较破碎的碎石土或强风化岩石,围岩自稳能力差,给设计和施工带来了一定的难度。本文结合工程实例,对隧道结构的薄弱部分加强和优化设计,对隧道施工提出合理的方案。

浅埋偏压隧道进洞施工关键技术篇8

宁屏公路蕉城段是省道303线的一段, 该公路的建设对改善闽东山区交通条件和投资环境、完善路网布局、促进地方经济发展、扩大闽东沿海港口的经济腹地具有积极意义。同时该公路也是闽北山区通往闽东沿海的便捷通道和战备迂回线, 满足国防交通保障和地方经济发展的要求, 该路的建成意义重大。

山葫芦隧道是宁屏路控制性工程, 是座单洞双向行车公路隧道, 全长432米。隧道设计纵坡为3.0%, 进出口均采用城墙式洞门。建筑界限:净高5.9米, 净宽10.5米, 其中行车道9.0米, 人行道宽度2*0.75米, 采用自然通风, 净空界限以外的空间设置排水及必要的照明设施等。山葫芦隧道布置如图1所示:

(1) 隧道地质构造。山葫芦隧道穿越一座呈北东65°鞍妆山脊, 属于山岭重丘区。进出口围岩为Ⅱ类, 以残、坡积地土及花岗岩、弱风化流纹岩为主, 地层覆盖较薄, 存在严重偏压, 并且进出口段受风化影响, 围岩呈碎石状压碎结构, 节理较发育, 稳定性差。

(2) 工程特点。场地空间狭窄;洞口上方十分陡峭, 地层覆盖薄, 且严重偏压, 存在崩塌危险, 进洞十分困难;工期紧, 任务重。

2 隧道进洞施工方案选择

山葫芦隧道洞顶覆盖层只有0~12m, 山体自重荷载与隧道洞口轴线成45°斜角走向, 存在浅理和严重偏压问题。根据实地考查, 进行方案比较, 最后采取上半断面预留核心土环形开挖, 在成洞面挂ф6的钢筋网片, 喷射C20砼, 插打锚杆进行加固, C20砼套拱施工, 长管棚超前支护, 洞身按新奥法原理施工, 采用上下导坑两头掘进, 上导坑开挖, 喷射C20砼、U25型钢拱架和Φ25中空注浆锚杆相结合初期支护加强, 下导坑开挖, 仰拱钢拱架与上部钢拱架闭合成环作为偏压进洞方案, 克服浅埋和偏压的不利因素, 保证隧道施工的安全。

3 施工方法及安全技术措施

根据山葫芦隧道进洞施工方法的特点, 采取“先排水, 快进洞, 短掘进, 多循环;早支护, 形成环;强支撑, 策安全;勤监测, 细分析;速反馈, 及时衬砌”的原则组织施工, 采用大管棚超前支护, 上半断面预留核心土环形开挖、下半断面采用中间拉槽, 左右马口预裂爆破跟进开挖, 挂网喷锚初期支护, 辅以钢拱架加强支护, 衬砌紧跟开挖面。为了使初期支护及早形成闭合环, 防止衬砌下沉并保证结构的整体性, 仰拱超前衬砌施作。

施工工艺流程:

上半断面预留核心土环形开挖———成洞面挂钢筋网片———插打锚杆———喷射混凝土———套拱施工———长管棚超前支护———上导坑开挖———挂钢筋网片———喷射混凝土———中空注浆锚杆初期支护———U25型钢支撑架———下导坑开挖———仰拱钢拱架与上部钢拱架闭合成环。

3.1 成洞面加固

山葫芦隧道洞口工程选择在雨水比较少的旱季开始施工, 在进行开挖过程中, 边坡防护与边坡开挖同步进行, 开挖到成洞面附近时预留核心土体, 洞口成洞面加固挂网锚喷支护, 采用长5m, 间距为1m梅花形ф22的加固锚杆, 挂ф6的钢筋网片, 网格间距为20×20cm, 然后喷射10cm厚的C20砼支护。加固锚杆使松动区的节理裂隙、破裂面等得以联结, 因而增大了锚固区围岩的强度, 有助于裂隙岩体和松动区形成整体, 成为“加固带”, 预防洞顶围岩崩塌和坠石。成洞面加固如图2:

3.2 长管棚超前支护施工

山葫芦隧道洞顶覆盖层较薄, 山体严重偏压, 为了保证进洞施工的安全, 在进洞口先做套拱, 采用片石砼做套拱基座, 套拱内埋设4榀U25型钢, 浇注C20砼, 套拱作为长管棚的导向墙。长管棚长30m, 环向间距50㎝, 共计30根。管棚采用108㎜热轧无缝钢管, 壁厚6㎜, 节长4m及6m。钻孔孔径比管棚钢管直径大20-30㎜, 钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钢管前端加工成尖锥状, 尾部焊接加劲筋补强。有孔钢花管上入岩部分梅花形布置10㎜注浆孔, 注浆孔间距20㎝, 交错布置。钢管方向与路线中线平行, 钢管倾角为仰角2度, 超前长管棚注浆支护作为浅埋段施工辅助措施。长管棚超前支护施工如图3所示:

3.2.1 长管棚施工方法如下

长管棚注浆水灰比0.5∶1, 浆液扩散半径:不小于0.5M, 注浆压力:0.5~1.2M。管棚施工采用C20砼套拱做为长管棚导向墙, 套拱在洞口衬砌外轮廓线以外施作, 套拱内埋设四榀U25型钢, 型钢与管棚钢管焊成整体。管棚套拱施工时, 要预留核心土, 用钻机钻孔, 并顶进长管棚钢管。管棚按设计位置施工, 先打有孔钢花管, 注浆后再打无孔钢管, 无孔钢管可作为检查管, 检查注浆质量。钢管接头采用丝扣连接, 丝扣长15㎝, 保证受力的均匀性, 钢管接头纵向错开。

3.2.2 长管棚超前支护在隧道施工过程中主要起梁的作用, 壳的作用和改变地质条件的作用, 从而克服隧道浅埋和偏压的不利因素

梁的作用表现为长管棚超前支护的结构是一个沿隧道纵方向的梁结构, 发挥一个刚性梁的效果, 可以保证安全、快速进洞施工。

壳的作用表现为长管棚超前支护在施工工作面前方形成一个壳结构, 结构的厚度和刚性可以保证隧道施工的工作面及周边岩石的稳定。

改良地质条件的作用即长管棚将隧道施工工作面周围围岩的强度加以改善。

3.3 初期支护加强

洞身开挖出来后要及时进行初期支护, 浅埋和偏压地段初期支护加强主要采取了挂网、Φ25中空注浆锚杆, 喷射C20砼和U25型钢拱架相结合的施工措施。

3.3.1 锚杆初期支护

⑴初期支护均布置钢筋网, 钢筋网采用ф6钢筋, 钢筋抗拉强度550MPa, 网片间距为20×20cm, 钢筋网在洞外钢筋加工棚加工后搬运至现场安装。浅埋地段采用Φ25中空注浆锚杆, 单根母体抗拉断力不小于180KN;锚杆锚固抗拔力不小于100KN。中空注浆锚杆在初喷砼后及时进行, 钻孔用风钻进行。钻孔前应根据设计要求布置孔位, 作出标记, 孔位偏差小于15mm。钻孔深度不得小于设计要求, 钻孔应圆而直, 钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。钻孔后应用砂浆作底座, 使锚杆安装后其垫板与底座密贴, 并与锚杆垂直。锚杆安装后螺母应拧紧。其施工工序为:布孔———钻孔———冲孔———做砂浆底座———安装锚杆———注浆。前3M锚杆范围作为锚固端, 浆液必须充填满, 待达到设计强度后才能施加预应力, 最后再次注浆填充, 锚杆要求配置PVC注浆管, 注浆浆液为C20水泥浆, 注浆压力控制在0.7~1.0mpa。锚杆初期支护如图4所示:

⑵锚杆的作用效果

(1) 支承围岩。锚杆限制约束围岩变形, 并向围岩施加压力, 从而使处于二维应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三维应力状态, 因而能制止围岩强度的恶化。

(2) 加固围岩。由于系统锚杆的加固作用, 使围岩中松动区的节理裂隙、破裂面等得以联结, 因而增大了锚固区围岩的强度, 有助于裂隙岩体和松动区形成整体, 成为“加固带”。

(3) 提高层间摩阻力, 形成“组合梁”。对于水平或缓倾斜的层状围岩, 用锚杆群能把数层岩层连在一起, 增大层理间摩阻力, 从结构力学观点来看, 就形成了“组合梁”。

(4) “悬吊”作用。是指为防止个别危岩的掉落或滑落, 用锚杆将其同稳定围岩联结起来, 这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体。

3.3.2 喷射砼初期支护

⑴初期支护喷射砼采用C20 (钢纤维砼) , 砼的喷浆采用湿喷施工。喷射砼的重量配合比:水泥: (砂+石) =1/4~1/4.5;水灰比0.4~0.45;含砂率:45%~55%;水泥用量350~420kg/m3喷射砼顺序先墙后拱, 岩面不平时, 应先找平。在边墙部分为自下而上, 从左到右或从右到左, 并注意呈螺旋轨迹运动, 一圈压半圈, 纵向按顺序进行, 旋转半径一般为15cm, 每次蛇行长度为3~4m。在拱部拱脚至拱腰处, 自下而上, 拱腰至拱顶由里向外喷射砼进行。喷射砼时, 其喷射砼速度不宜太慢或太快, 适时加以调整。喷射时严格控制厚度和平整度, 厚度控制采用埋设钢筋头的方法。

⑵喷射砼的作用与效果

(1) 支承围岩作用。喷层能与围岩密贴和粘结, 并给围岩表面以抗力和剪力, 从而使围岩处于三向受力的有利状态, 防止围岩强度恶化, 此外, 喷层本身的抗冲切阻止不稳定块体的塌滑。

(2) “卸载”作用。喷层属于揉性, 能有效地使围岩在不出现有害变形的前提下, 进入不敷出定程度的塑性, 从而使围岩“卸载”;同时喷层的揉性也能使喷层中的弯曲应力减小, 有利于砼承载力的发挥。

(3) 填平补强围岩。喷射砼可射入围岩张开的裂隙, 填充表面凹穴, 使裂隙分割的岩块层面粘连一起, 保持岩块间的咬合、镶嵌作用, 提高其间的粘结力、摩阻力、有利于防止围岩松动, 并避免或缓和围岩应力集中。

(4) 覆盖围岩表面。喷层直接粘贴岩面, 形成防风化和止水的保护层, 并阻止节理裂隙中充填物流失。

(5) 阻止围岩松动。喷层是紧跟开挖, 及时进行支护的, 早期强度较高, 因而能及时向围岩提供抗力, 阻止围岩松动。

(6) 分配外力。通过喷层把外力传给锚杆、网架等, 使支护结构受力均匀。

3.3.3 钢拱架初期支护

⑴钢拱架使用U25型钢支撑架, 每榀间距为0.5米。为了安装方便, 每榀钢拱架可分段, 段与段之间用联结钢板通过螺栓连接牢固。钢支撑设计考虑10cm的预留变形量, 安装之前先初喷4cm钢纤维砼。钢拱架按设计位置现场测量定位, 拱架平面必须与隧道中线垂直, 钢拱架架立通过垂球吊线的方法控制垂直度。拱架各节连接牢固, 安设位置正确、稳固并垂直隧道中线, 允许偏差:与线路中线位置30mm, 垂直度5%, 前后拱架间距±100mm。拱架之间纵向用纵向钢筋连接, 并与锚杆外露端焊牢, 拱架与岩壁之间用钢楔块楔牢、焊死、并与锚杆、钢筋网焊牢。钢楔块沿拱架大致均匀布置, 间距不宜过大。

⑵钢拱架为钢性拱架, 支撑的刚度和强度大, 可承受较大的围岩压力, 并且架设后立即承载, 充分发挥其力学作用。U25型钢支撑架施工如图5所示:

3.4 仰拱钢拱架与上部钢拱架闭合成环

山葫芦隧道采用上、下导坑台阶法开挖施工, 台阶长度10~15米, 每次开挖进尺不得大于2.0米, 上台阶采用光面爆破, 下台阶采用预裂爆破, 下台阶开挖后迅速安装边墙和仰拱钢拱架, 并与拱部钢拱架联结牢固, 形式钢架支撑闭合环, 接着挂Φ6钢筋, 网片间距为20×20cm, 并喷射C20砼, 形成整个隧道的初期支护闭合环。

4 结束语

山葫芦隧道通过对成洞面加固、超前长管棚支护、初期支护加强、仰拱钢拱架闭合成环, 改良地质条件, 刚性支护和柔性支护相结合, 及时向围岩提供抗力、加固围岩、增加强度, 阻止围岩松动、强度恶化、约束围岩变形, 有效地克服了浅埋和偏压的不利因素, 安全快速地进洞施工。

参考文献

[1]《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003)

[2]《公路隧道设计规范》 (JTG D07-2004)

浅埋偏压隧道洞身施工技术初探篇9

1 工程背景

某浅埋偏压隧道穿过山地丘陵,半路半隧,长104 m,隧道埋深最大约20 m,为单洞两车道,设计行车速度80 km/h,位于直线上,地震动峰值加速度系数为0.1g。隧道净宽10.25 m,建筑限界高5 m,内轮廓净高6.97 m,内轮廓净宽10.86 m。地处山地丘陵,山体走向总体呈近东西向,地面标高230.3 m～268.9 m,丘陵脊线明显,山体地形陡峻,南西高,北东低,进口端坡度32°～37°,坡向近东;出口端坡度30°～35°,坡向近北东。隧道施工区无断层出露,隧道区岩体片理化发育,隧道围岩地下水与上覆盖层分布和厚度及构造裂隙发育有关,山体范围内地下水的主要类型有坡残积层中的第四系松散层孔隙水和岩石裂隙中的基岩裂隙水。

2 隧道浅埋偏压洞身开挖方法

某隧道Ⅴ级围岩采用C.R.D法开挖,开挖顺序①→②→③→④,从地形上为先施工靠山体外侧,后施工山体内侧洞室,开挖时应使①部超前,初期支护紧跟开挖面,及时闭合成环;各部开挖应相互错开,初期支护紧跟,各自独立闭合成环。Ⅴ级围岩段施工必须遵循“短进尺、少扰动、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则,开挖方式以人工开挖为主,减少对围岩的扰动。开挖高度为Ⅴ级围岩加强段①,③部4.757 m,②,④部5.611 m。开挖后先初喷4 cm厚混凝土封闭围岩,打锚杆挂网,架立Ⅰ20a钢支撑和Ⅰ18中隔墙、临时仰拱的钢架,施工超前钢插管或双层短管棚,随即喷至设计厚度,及早形成封闭的受力环。必须用C20喷混凝土喷实,不得有空隙和用片石填充。Ⅴ级围岩加强段按规范要求预留沉降量10 cm,开挖轮廓线按设计开挖轮廓线进行开挖。开挖循环进尺:视围岩情况进尺以0.5 m～1 m为宜。某隧道LK90+525～LK90+545段施工采用C.R.D法开挖,开挖施工步骤如图1所示,LK90+444～LK90+525段81 m范围的施工采用C.R.D法开挖。

2.1 开挖顺序

1)①部超前支护;

2)①部开挖和初期支护(含中隔墙临时支护及临时仰拱初期支护);

3)②部超前支护;

4)②部开挖初期支护(含中隔墙临时支护及仰拱初期支护);

5)③部超前支护;

6)③部开挖和初期支护(含中隔墙临时支护拆除及临时仰拱初期支护);

7)④部超前支护;

8)④部开挖初期支护(含临时仰拱初期支护拆除及仰拱初期支护);

9)拆除中隔墙临时支护;

10)仰拱回填混凝土施工、防水层及拱墙二次衬砌施工。

工序安排注意事项:

1)临时支撑拆除后,仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作,二衬与掌子面的距离一般为20 m～30 m。2)两侧导坑的距离宜为5 m～10 m。3)施工中必须严格配合围岩变形测试等量测工作的开展。4)开挖上台阶时,初期支护钢拱架或钢格栅拱脚部位应设置锁脚锚杆。

2.2 施工注意事项

1)施工开挖时加强监控量测,当变形量超标准时应及时加强施工措施。2)各部分开挖时应尽快闭合成环,各部开挖相互错开,各自闭合成环。3)Ⅰ18中隔墙、临时仰拱的钢架与Ⅰ20a钢支撑连接时,严格按节点连接。4)临时仰拱和二次衬砌紧跟,确保隧道施工安全。5)初期支护形成闭合环并拆除中隔墙、临时仰拱后应及时施作二次衬砌,一次拆除不宜太长,应以监控量测所得的围岩变形情况控制拆除长度。

3 超前支护

3.1 超前钢插管

3.1.1 施工工艺

超前钢插管施工工艺流程见图2。

3.1.2 施工准备

超前钢插管采用长度4.5 m、每环33根,外径42 mm,壁厚4.0 mm热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊上ϕ6加劲箍,超前小导管施工时,钢管以70～100的外插角打入围岩,钢管环向间距40 cm,超前钢插管应保持1.0 m的搭接长度。

3.1.3 钻孔打钢插管

1)测量放样,在设计孔位上作标记。

2)用钻孔台车或手持风钻钻孔后,将钢插管沿孔打入,如地层松软可用游锤或钻孔台车或手持风钻直接将钢插管打入。

3.2 双层短管棚

3.2.1 施工工艺

施工工艺程序同超前钢插管类似。

3.2.2 施工准备

1)双层短管棚采用长度5 m和4.5 m、每环33根,外径42 mm,壁厚4.0 mm热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊上ϕ6加劲箍,管壁钻6 mm压浆孔,尾部1 m不设压浆孔,短管棚施工时,第一排短管棚长5 m、每环33根,以6°外插角打入围岩,第二排短管棚长4.5 m,以15°外插角打入围岩,短管棚环向间距40 cm,双层短管棚应保持1.0 m的搭接长度。

2)双层短管棚注浆采用M30水泥浆液,注浆参数如下:

水泥浆液水灰比:1∶1,注浆压力:0.5 MPa～1.0 MPa。

3)当注浆压力达到设计终压力并稳压。

3.2.3 钻孔打短管棚

1)测量放样,在设计孔位上作标记。

2)用钻孔台车或手持风钻钻孔后,将短管棚沿孔打入,如地层松软可用游锤或钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。

3.2.4 注浆

一般按设计采用单液注浆,注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏浆,钢管内积杂物清理干净,然后再注浆,注浆顺序由下向上。

4 结语

本文对浅埋偏压隧道洞身的施工技术方案进行初步探讨,分别阐述了洞身开挖方法和两种超前支护的施工工艺。该隧道现已安全贯通,经过实践证明,该施工技术方案切实可行,同时为此类隧道的洞身施工提供一定的技术参考。

参考文献

[1]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].