公路偏压隧道施工（精选9篇）
公路偏压隧道施工 篇1
人们在进行交通建设时, 常常会遇到隧道施工。隧道能够帮助人类更加有效合理地利用地下空间, 主要包括主体建筑和附属设备。主体建筑指的是隧道中的洞身和洞门, 而附属设备则有避车洞、紧急通讯设备、消防设备和排水设备, 较长的隧道还会设置照明用和通风用的专业性设备。因为通常来讲高速公路在建设中都会遇到随山体结构变化而出现的浅埋偏压破碎地段的隧道施工, 这时若是没有采用合适的施工技术和方案对隧道中的围岩进行处理, 很容易出现塌陷事故, 对人员财产安全造成威胁。下面我们以某高速公路的浅埋偏压破碎地段的隧道施工为例, 探讨合理的施工技术。
一、工程概况
该高速工程位于所处城市的边缘地带, 在城郊结合处, 是分离式的双线隧道, 左线长370m, 右线长470m, 岩体通过实地勘测为V级围岩, 表现为比较明显的偏压破碎现象, 很不稳定。通过测量隧道洞顶地面标高可以看出, 左线的埋深非常浅, 最浅的位置不足10m。在该工程现场利用钻探的方式可以知道, 该施工区域的围岩是强风化状态的花岗岩, 节埋裂隙非常明显, 岩体多呈现裂块状, 在实际进行隧道挖掘施工时, 若是没有任何手段准备, 很容易出现大面积的塌陷事故, 甚至会造成冒顶, 是很严重的安全隐患。
综合参考施工现场的特点和基本状况, 施工单位认为该高速公路工程施工中的浅埋偏压隧道施工是最需要注重的环节, 应该采取科学合理的方法有效提升围岩的稳定性, 避免出现塌陷事故, 保证安全的隧道施工。
二、浅埋偏压施工技术
(一) 地表注浆加固技术
注浆加固法是公路施工中非常常见的加固手段, 具体的施工方法就是采用专业的技术设备和一定的压力将水泥浆送到需要加固的位置。在浅埋偏压隧道施工中, 就是将水泥浆注入到围岩中的裂缝中或是围岩的孔隙中, 来固定隧道挖掘区的围岩。注浆的过程要为水泥浆提供一定的压力, 这样才能更加有效地凝结松散的围岩, 使其成为一个整体。待水泥浆固化后, 就可以明显看出围岩的力学特性得到明显的提升, 更加方便隧道施工。
在哪些位置注浆, 注多少浆都需要施工人员严格遵照技术人员的实定数据, 技术人员在确认数据时则需要综合考虑施工用的手段、注浆浆体压力、围岩的孔隙率等因素, 并制定出一个合理的注浆范围。隧道的施工范围中, 各部分岩体的孔隙率明显并不是完全相同的, 这时我们选用的注浆量也明显不同。在注浆操作过程中, 施工人员要控制好注浆压力, 保证水泥浆的作用范围能够将工程中的影响有效包含进来, 并选择最合理的操作方式。在我国, 一般的高速公路施工中, 隧道围岩加固注浆的半径都是定为隧道挖掘半径的2倍到3倍之间。
针对上述工程实例, 我们的技术人员在综合分析探讨了隧道中的围岩孔隙率, 注浆压力和施工手段后, 将注浆范围定为90m×28.5m, 注浆孔的间距则定为1.5m2、注浆管选用型号为梅花状, 管壁为3.5mm的钢管。注浆孔要钻在管道的前端以保证均匀注浆, 综合参考该隧道工程的实际状况和加固要求后, 将注浆孔的直径定为1cm, 但是在导管尾部的位置就不设置注浆孔了。这样一来, 注浆的过程中各个注浆孔分布均匀, 水泥浆注入后能够按照注浆孔的大小及排列方式分布。
(二) 超前小导管注浆支护技术
注浆加固工作结束并且浆液完全凝固后, 可以开始隧道挖掘工作, 这时我们需要知道, 虽然已经进行了围岩加固, 但是因为围岩本身的结构问题, 破碎的特征还是表现的比较明显, 所以在隧道挖掘的过程中洞身塌陷和冒顶的威胁还是很大的。由于该工程的围岩是V级的强风化围岩, 其周围地质条件也很差, 非常不稳定, 即便进行了加固也需要在挖掘工程推进的过程中对挖掘范围周围的围岩进行有效支护, 这里我们采用的是超前小导管注浆支护技术来为拱圈加固。这种施工技术可以通过小导管和加固圈的围岩互相作用承载挖掘过程中围岩产生的应力, 保证隧道围岩结构的稳定性。考虑到施工中的进口段浅埋偏压现象非常明显, 小导管间的环向距离应该设定为35cm比较合适, 长度可以定为3.5m, 作为超前支护手段。
(三) 控制爆破施工技术
隧道施工中爆破挖掘是我国很常见的挖掘方法, 爆破能够有效改变隧道中围岩的应力应变, 对于浅埋暗挖隧道的影响就更明显了。但是, 若是爆破技术没有控制好, 对于施工人员及周遭环境的伤害也更大, 所以, 采用爆破的手段施工必须控制好爆破范围。
针对该高速工程, 技术人员分析过工程路况后, 认为每段的工程挖掘长度要控制在0.5-1.0m之间, 控制好炸药的量, 减低其对于周围围岩的干扰, 爆炸过后要及时清理掉岩渣, 并对围岩进行喷浆封闭加固。
爆破的安全管理中除了常规管理以外还要对爆破中安全进行管理。首先, 要对爆破施工过程中的主次范围分清楚, 按照工作人员施工技术能力的高低分配任务, 专业性较强的工作由经验更丰富、工作更熟练的工人担当;对爆破施工中的每个环节都做好记录跟踪控制管理, 记录施工过程, 保证标准化操作;爆破完成后要马上报告结果, 并对施工现场的质量进行检查, 统计爆破后的围岩特性数据, 并找出爆破出现问题的原因, 进行合理的修正;对工作人员提出科学合理的奖惩机制, 实行岗位责任制。
(四) 锚杆注浆支护技术
在隧道施工中, 应该设置径向系统锚杆, 分析现场工况后采用的是中空可注浆型锚杆, 长度为3.5m, 间距定为1×0.8m梅花形, 另外还要在尾部设置好垫板以加强锚固效果。
作为初期支护用的钢架, 可以采用I20型号的钢架, 在保证受力均匀的同时要加强自身的稳定性。同时, 在进行混凝土喷射时要采用湿喷的方式, 有效降低粉尘的污染, 充分利用所有的材料。喷射过混凝土后钢架能够在短时间内就承受起V级围岩的变形压力, 在开挖时能够有效保证稳定性。除此之外, 喷射施工时要控制好水灰比和速凝剂、随拌随喷、分组分层, 保证均匀合理的喷射。
(五) 超前地质预报技术
按照隧道的距离分类, 超前地质预报包括长距离预报和短距离预报, 主要需要对施工现场的不良地质对于隧道的影响范围、地下水状况、围岩级别等等进行探测, 二者搭配进行, 不同的预报方法比较来看, 特点各有不同, 具体可以参照下表。
隧道超前地质预报要在施工前成立专门的机构, 并安排专业技能较强的工作人员进行有效预报, 准确报告隧道围岩的物理特性、特殊岩层、断层、地下水的特点。
(六) 实时数据监测技术
施工中除了要进行超前地质预报, 还要对施工过程中的实时数据进行分析, 保证围岩支护的稳定, 并随时根据实测数据调整施工技术。
工程中会涉及到很多数据, 这里我们需要对各类的应力数据和变量进行实时测量, 采用先进的高精度机械和测量仪器, 工作人员对施工中用到的钢架、锚杆、混凝土等进行检验分析, 评价其实施支护效果, 若是超出了控制范围, 应及时调整并进行加固。
除了需要对应力应变的数据进行实时监测外, 还要对隧道围岩的变形量进行实时测量, 并通过洞内外的变形量来监控洞内的支护设备的稳定性, 主要测量的数据包括净空收敛、拱顶下沉和围岩内部位移以及地表沉降。
三、结语
尽管浅埋暗挖隧道施工存在一些困难, 围岩破碎较多, 但是只要选用了合适的施工方案, 采用了先进的施工技术, 就可以有效地实行隧道的安全施工, 保质保量地完成工程建设。在实际施工中, 除了要采用先进的施工技术, 还要对施工人员严格要求, 保证其严格遵照施工技术方案的指导进行施工, 提高工程的经济效益和社会效益。
公路偏压隧道施工 篇2
【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.
公路偏压隧道施工 篇3
隧道是是埋置于地层内的工程建筑物, 是人类利用地下空间的一种形式。隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成, 附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施, 长大隧道还有专门的通风和照明设备。在高速公路隧道工程建设中, 隧道山体地质条件变化无常, 地质结构复杂多样, 地形起伏较大, 特别是山岭地区, 大部分隧道处于浅埋偏压破碎地段, 在实现高速公路隧道的正常建设中, 就必须要对浅埋偏压破碎地段隧道的施工。但因其自身所具有的特殊性, 如果没有选择合理的施工技术方案或对围岩处理不当, 那么很容易造成隧道坍塌及人员伤亡事故。为了确保高速公路隧道的质量、安全、进度、环保、效益等, 必须要选择合理的隧道施工技术方案组织浅埋偏压破碎地段隧道的施工。
2 工程实例介绍
本文所分析的工程实例为贵州省惠水至安顺高速公路普定至安顺段暨安顺西绕城高速公路红龙山隧道。该隧道为连拱隧道, 隧道起讫桩号为K1+260~K1+545, 长285m, 最大埋深约36m;隧道平面线形位于半径为1300m的圆曲线上, 隧道纵坡为3%的上坡;该隧道围岩级别为V-IV, 围岩破碎严重, 围岩整体稳固性较差。该隧道当中需要地表注浆段长度为15米, 需要主意的是该隧道埋深较浅 (进口端最浅埋置深度为0m;出口端最浅埋置深度为3.1m) , 且偏压严重, 隧道进、出口处洞顶出露地表, 围岩为强至中风化白云岩, 岩体节理裂隙很发育, 岩体破碎, 呈碎裂结构。隧道进口端物探揭示有低阻异常带, 位于K1+325隧道顶板、底板附近, 推测为岩溶发育区, 隧道开挖至该段遇溶洞易发生突泥涌水。该隧道属于典型浅埋偏压隧道。
根据对该隧道设计图、设计地质资料、监控数据、实际情况等的分析判断, 该隧道极易出现大面积坍塌、冒顶等施工事故, 通过多次论证, 多种施工技术方案的选择与对比, 最终决定采用地表注浆技术来对该隧道浅埋偏压破碎段进行处理, 以期通过地表注浆技术来将改善固结破碎、松散围岩, 以提高围堰强度和整体稳定性, 以防事故发生。
3 地表注浆加固技术
3.1 地表注浆加固技术原理
地表注浆加固即是利用压力作用, 将水泥浆液通过钻孔注入到破碎的岩石孔隙当中, 注浆完成后通过对破碎围岩的挤压来使破碎围岩紧密的连接在一起, 当水泥浆液固化, 就将破碎的围岩粘连到一起, 从而使其变成一个整体, 达到加固松散围岩刚度的目的。在实际工作当中, 根据不同的施工情况其注浆加固技术的范围及其程度也有所不同。影响围岩注浆范围及其程度的原因主要有围岩地质孔隙度、围岩注浆压力和施工方法影响等。通常情况下, 注浆加固帷幕的大小与隧道开挖宽度成正比例, 其比例为:注浆加固帷幕半径:隧道开挖半径=3:1。
3.2 具体实施情况
根据红龙山隧道设计图、施工技术规范、实际情况等的分析, 其主要施工情况如下:
钢管注浆采用水泥浆, 注浆采用分段注浆, 施工前首先应进行钻孔和注浆试验, 并根据试验情况优化和调整地表注加固有关参数;地表注浆按固结钢管周围有限范围内土体设计, 浆液扩散半径不小于0.7δ (δ为相邻两根钢管的中心距离) ;
注浆范围:长15米、宽16米;
注浆孔间距:1.2×1.2米;
注浆孔分布;梅花状;
注浆导管规格:注浆管采用φ50壁厚4mm热扎钢管, 钢管周边设注浆孔, 注浆孔按间距30cm梅花形布设;
水泥浆水灰比:1:1;
注浆压力:初压0.5~1.0MPa、终压2.0MPa;
注浆量按地层填充率:5%。
注浆实施方法:在对围岩进行注浆时, 水泥浆会通过注浆导管之后再经过注浆孔进入到岩层之中, 注入完成后经过压力使破碎岩石之间更加紧密, 待到水泥浆固结之后, 就能够实现对破碎岩层的固定作用, 从而提高岩层的物力性能即整体稳定性。
4 洞身施工技术
4.1 隧道中隔墙施工
连拱隧道中隔墙采用复合式曲中墙, 其中Ⅴ级、Ⅳ级围岩段采用C25钢筋混凝土结构。中隔墙施工过程中应按主洞型钢拱架间距在墙顶预埋拱架焊接预埋件, 墙顶与中导洞临时支护之间空隙应回填密实, 必要时应预埋注浆管进行注浆回填。
4.2 超前大管棚施工
超前大管棚设置于隧道洞口, 管棚入土深度结合地形、地质情况确定。管棚钢管均采用φ108×6mm热轧无缝钢管, 环向间距40cm, 接头用长15cm的丝扣直接对口连接。钢管设置于衬砌拱部, 平行路面中线布置。要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm, 沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%, 相邻钢管接头数至少须错开1.0m。为增强钢管的刚度, 注浆完成后管内以M30号水泥砂浆填充。为了保证钻孔方向, 在明洞衬砌外设70cm厚C25混凝土套拱, 套拱纵向长2.0m, 套拱内设置φ127×4mm孔口管。考虑钻进中钻头下垂, 钻孔方向应较钢管设计方向上偏2~4°。钻孔位置、方向均应采用测量仪器测定, 在钻进过程中也必须用测斜仪测定钢管偏斜度, 发现扁斜有可能超限, 应及时纠正, 以免影响开挖和支护。大管棚注浆压力为1~2MPa, 压力稳定时间为1~5分钟, 浆液配合比及注浆量由现场地质情况进行调整。
4.3 隧道洞身开挖
隧道明洞段采用明挖法施工, 在确保洞口边坡稳定的条件下, 就地全断面整体模筑钢筋混凝土, 暗洞均采用新奥法施工, Ⅴ级围岩段采用三导洞法, 主洞正台阶法开挖, Ⅳ级围岩段采用中导主洞台阶法分部开挖。隧道施工中应严格控制每循环进尺, 上断面开挖时每循环进尺宜控制在1.5倍型钢拱架间距左右, 上断面开挖长度小于1.5倍洞径, 下断面采用左右交错开挖, 每次开挖长度为1.0~3.0米, 且不大于3榀拱架间距。在隧道洞口偏压段, 中隔墙施工完成后, 先行施工低侧主洞, 后施工靠山高侧主洞。
4.4 隧道支护及衬砌施工
该隧道洞身衬砌设计以新奥法原理为指导, 采用复合式衬砌, 即以系统锚杆 (或注浆钢花管) 、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护, 并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管等超前支护措施, 二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土, 在初期支护与二次衬砌之间敷设1.2mm厚EVA防水板及350g/m2无纺土工布作为防水层。
隧道初期支护由上而下, 采用先拱后墙法施工。对于二次衬砌, 采取先施作仰拱再施作边墙及拱顶部位二次衬砌的施工顺序。隧道的开挖、支护、二次衬砌施作及监控量测等要严格执行《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009) 及相关技术规程, 由于该隧道喷射混凝土采用湿喷工艺, 因此本次施工参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》进行施工。
隧道施工开挖时应少扰动岩体, 严格控制超、欠挖, 钢支撑必须尺寸圆顺, 架立准确, 密贴围岩面, 其横向和高程允许偏差±50mm, 垂直度允许偏差±2, 要求支撑紧密, 若有空隙, 须加混凝土预制垫块锲紧, 使初期支护及时可靠。二次衬砌采用混凝土运输车、输送泵和衬砌模板台车的机械化配套优化施工方案, 确保混凝土质量达到内实外光。
5 结论
综上所述, 浅埋偏压隧道是高速公路建设当中较为常见的隧道类型, 尽管浅埋偏压破碎地段会对隧道建设质量产生影响, 只要施工技术方案选择合理, 就可以解决对于隧道质量的影响。在实际施工中, 为了最大限度的保护隧道的通行质量, 除了要保证施工技术选择的正确性, 同时还要保证所有施工人员的施工行为都能够在施工技术方案的指导和约束下进行, 最大限度避免因施工不当而引起的人员安全和经济损失。随着隧道施工技术水平的发展, 浅埋偏压隧道的施工技术已经越来越好, 这从根本上就提高了浅埋偏压隧道的质量, 相信在不久的将来, 浅埋偏压隧道的施工技术水平还能够得到更大程度的提高。
摘要：在我国社会主义现代化建设和全面建成小康社会的大背景下, 随着我国经济社会的腾飞对于高效、便捷的交通需求逐渐增大, 为了满足经济社会发展的要求, 必须加快交通基础设施建设, 因此将交通基础设施建设引入高速发展阶段。隧道作为交通基础设施的重要组成部分, 因此隧道施工技术在高速公路施工技术中的地位日益明显, 特别是山区的隧道施工技术尤为重要。隧道施工技术方案的选择, 在很大程度上影响了隧道的质量, 尤其是地质复杂、浅埋偏压隧道这种特殊隧道, 更需要根据实际情况来进行施工技术方案的选择, 确保隧道工程质量、安全、工期、效益等。一个好的施工技术方案不仅具有施工方法简单、进度快、安全、环保、工程质量高等优点, 而且具有良好的经济效益和社会效益。文章借助贵州省惠水至安顺高速公路普定至安顺段暨安顺西绕城高速公路红龙山隧道建设项目为例, 通过对高速公路浅埋偏压隧道的施工技术进行分析、探讨, 以期能够对高速公路隧道施工技术在施工中应用水平的提升提供帮助。
关键词：高速公路,隧道工程,施工技术,探讨
参考文献
[1]薛志敏.高速公路隧道工程施工技术方法与对策[J].中华建设, 2013, 03:140-141.
[2]张拉柱.高速公路隧道施工技术的研究[J].中国高新技术企业, 2013, 19:111-112.
公路偏压隧道施工 篇4
摘要：结合小磨公路勐腊四号隧道工程实例，介绍洞宽11.3m的隧道在滑坡堆积带的进洞施工技术，包括增设抗滑桩和偏压墙、明洞暗作、引排地表水、大管棚和小导管超前支护及短进尺台阶分部开挖等。
关键词：山岭隧道；滑坡堆积带；进洞；施工技术
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(K1m)紫红色泥质粉砂岩、褐黄、褐红、紫红色砂岩和第四系残坡积(Qel+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。
浅埋偏压隧道施工技术 篇5
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)。
公路偏压隧道施工 篇6
1 工程概况
本工程在沪昆高铁云南昆明境内, 隧道全长395m, 洞身属剥蚀构造低中山地貌, 地层单斜, 依次揭露为基岩多裸露, 第三系泥岩, 泥岩隔水, 地下水不发育, 第三系泥岩夹石膏, 具有膨胀性, 断层角砾, 地下水对混凝土具侵蚀性。隧道进口处发现断层, 倾角约33°, 地表山体边坡坡比1.2~1.5, 仰坡坡比约0.8, 洞口明挖与暗挖交界处埋深约23m。
隧道断面按《高速铁路设计规范 (试行) 》 (TB10621-2009 J971-2009) 时速350km/h客运专线设计, 见图1。隧道进口为明挖抗震设防斜切式洞门, 出口为明挖抗震设防双耳墙明洞, 洞身采用CRD开挖支护结构按Ⅴ级0.4g活动断裂带衬砌及Ⅴ级0.4g抗震设防膨胀岩衬砌设计。
全隧道围岩定级为Ⅴ级, 洞身采用CRD工法施工, 采用Φ108大管棚并设大外插角Φ42小导管注浆超前加固, 拱部采用Φ108中空锚杆及4m超前注浆小导管支护, 边墙采用Φ22砂浆锚杆支护, 全环采用HW175型钢钢架。二次衬砌采用C35耐腐蚀钢筋混凝土, 仰拱填充C20混凝土。
2 模型建立
依据设计资料, 建立FLAC3D含断层的浅埋偏压隧道模型, 隧道以CRD工法开挖, 拱顶至坡顶距离40m, 边坡坡比1.5, 断层内夹岩厚度1m, 模型水平宽170m, 上下高113m, 进深2m, 网格划分如图2。
围岩服从摩尔-库伦屈服准则, 按勘察资料, 各岩层计算参数见表1。
砂浆锚杆、喷射混凝土与钢架、临时支撑均为线弹性材料, 其中砂浆锚杆弹性模量取40 GPa, 长4.5m, 直径2.5cm, 注浆后加固范围直径25cm, 锚杆系统法向刚度15MPa, 粘聚力为2MPa。喷射混凝土与钢架系统厚度为25cm, 弹性模量取9GPa, 密度2600kg/m3。临时支撑及临时仰拱厚30cm, 密度3500kg/m3, 弹性模量取9GPa。
按CRD工法施工, 其开挖与支护顺序见表2。
3 计算结果分析
各工序下围岩塑性区分布见图3。
从图3可看出, 软弱夹层围岩力学参数低, 工序1即处于塑性贯通破坏状态, 坡顶出现拉破坏, 坡脚处与断层形成贯通塑性区, 沿断层易形成整体滑动破坏体, 此外坡面也有部分区域的成片塑性区, 边坡稳定性较差。右拱腰塑性区开展范围最大, 沿断层向地表扩展, 拱部两个导洞开挖完后, 塑性区只有小范围发展, 断层同时也导致右边墙塑性破坏区较左边墙大。
图4为各工序下隧道特征点的位移曲线, 从图中可看出, 由于拱顶位于软弱断层附近, 拱顶沉降较地表大, 与地表沉降发展趋势大致相同。工序2拱部两个导洞开挖后造成的沉降最大, 临时支撑拆除也造成围岩有较大沉降发生。围岩水平收敛变化不大, 由于软弱层的存在, 隧道全断面开挖完成后水平收敛值有所减少。
围岩剪应变增长率见图5, 剪应变增长率最大的部位是右拱腰, 剪应变增长快的范围并不在软弱层全长范围内, 靠近隧道一定范围内的夹层围岩剪应变增长较快。从图6锚杆轴力分布情况也可看出软弱夹层与隧道交界面附近支护结构受力较集中。
以上分析表明, 夹层影响了围岩的稳定性, 有必要对断层内岩体进行加固。
4 加固措施分析
对夹层岩体进行注浆加固, 将夹层岩体参数提高到基岩标准, 按表3方案执行。
方案4对上、下部夹层围岩2倍洞宽范围加固, 方案5对夹层围岩全范围加固, 各加固方案下围岩塑性区见图7, 相比图3未加固条件下的围岩塑性区, 方案1减少了地表及边坡的塑性区, 对左拱腰及墙脚的塑性区也有一定程度的抑制, 对隧道右部塑性区影响不大。方案2阻断夹层围岩塑性区的贯通, 减小了隧道右拱部塑性区, 但直接导致左拱腰与坡面塑性区贯通, 围岩稳定性变差。方案3相比前面两种方案, 兼顾了隧道稳定和减少塑性区的目的, 方案4和方案5相比方案3差别则不明显。
在计算过程中监测到的拱顶沉降、地表沉降和水平收敛曲线见图8, 方案1能较大程度地减小拱顶和地表沉降, 但对水平收敛没有明显控制, 方案2相比方案1对地表沉降和拱顶沉降控制更强, 方案3、方案4和方案5相比前面两种方案地表沉降、拱顶沉降以及水平收敛值进一步减小, 但3种方案相差不大, 尤其是方案3和方案5差别更小, 从经济适用角度考虑, 方案3是最优方案。
5 结论
通过对软弱夹层围岩偏压高铁隧道施工过程进行模拟计算, 分析了各施工顺序下围岩及支护结构力学特征, 得出软弱夹层围岩对隧道稳定性的影响十分显著, 针对围岩和支护结构的受力性状提出了5种加固方案, 计算结果表明对1倍洞宽范围内的上、下部夹层围岩进行加固是最经济适用的方案。
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浅析偏压连拱隧道的施工技术 篇7
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
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浅埋偏压隧道变形后处理 篇8
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.
地形偏压隧道口处理措施 篇9
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。
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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。
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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