淺談軟弱圍巖隧道洞口段失穩(wěn)與安全進(jìn)洞

1、淺談軟弱圍巖隧道洞口段失穩(wěn)與安全進(jìn)洞高戰(zhàn)飛中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司重慶401122摘要：軟弱圍巖隧道易出現(xiàn)涌泥、突水、塌方、洞口失穩(wěn)等風(fēng)險(xiǎn)，為確 保安全進(jìn)洞，需采取措施進(jìn)行預(yù)控。木文以某淺埋隧道為例，探討了軟弱圍巖隧 道安全進(jìn)洞的技術(shù)。關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；安全進(jìn)洞；洞口失穩(wěn)一、工程概況某隧道全長(zhǎng)4176m,為三級(jí)公路隧道，單洞雙車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度gokm/h, 設(shè)計(jì)斷面凈寬910m(715m+2×0175m),凈高5m,隧道采用單心割圓內(nèi)輪廓。 該隧道出口端位于淺埋偏壓、高烈度地震區(qū)，洞身穿越高地應(yīng)力、大變形、巖爆 等不良地質(zhì)地段。此隧道出口端上覆崩坡積層，黃灰、黑灰色塊石土

2、或塊碎石土, 由山前滑坡、崩塌等坡積、崩積物及少量坡面洪流形成的洪積物組成，主要成分 為巖屑砂礫、角礫、亞粘土等。隧道施工易引起地面下沉、開(kāi)裂，危石下落，造 成洞口失穩(wěn)。針對(duì)該工程病害情況，對(duì)洞外坡體及隧道結(jié)構(gòu)予以綜合整治。二、軟弱圍巖隧道安全進(jìn)洞技術(shù)(-)坡體整治除在地表設(shè)置排水系統(tǒng)、夯填裂縫、防止雨水下滲導(dǎo)致坡體的力學(xué)指標(biāo) 下降外，還在坡體前緣設(shè)置抗滑扌當(dāng)土墻，坡體采用錨索加固，加固后的坡體穩(wěn)定性 系數(shù)為1口,這對(duì)于隧道襯砌整治及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是很關(guān)鍵的。(二) 超前支護(hù)？1、鋼格柵、錨噴支護(hù)方案說(shuō)明開(kāi)挖前首先對(duì)形成的掌子面及邊墻頂拱進(jìn)行噴混凝土支護(hù)，掌子面噴5 cm厚混凝土，兩側(cè)邊墻噴15

3、cm厚混凝土，然后再對(duì)圍巖頂拱及開(kāi)挖面周邊采 用暢錨桿，l二4.5 m,環(huán)向間距40 cm，間排距1.0m進(jìn)行超前支護(hù)，錨桿按軸線 方向布置，與澗軸線夾角分別為5°和150°,不同夾角的錨桿沿圍巖邊、 頂拱間隔分布。格柵間距50cm,連接采用φ25鋼筋，間距50 cm,格柵外側(cè) 掛φ8鋼筋網(wǎng)20×20 cm并噴c20混凝土 25 cm。鋼格柵與洞身周邊的 錨桿采用焊接加固。開(kāi)挖單循環(huán)進(jìn)尺控制在1m范圍內(nèi)，格柵與錨噴聯(lián)合支護(hù)方 式緊跟開(kāi)挖面進(jìn)行。本開(kāi)挖段設(shè)置筋φ502×2 m,

4、 l=3. 0 m排水孔， 梅花形布置。2、超前管棚隧道設(shè)計(jì)在進(jìn)洞施工前，在拱部設(shè)一環(huán)φ108管棚，管棚長(zhǎng)30m,環(huán) 向間距0.4m,外插角o°5°,以加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性，保證進(jìn)洞安全。鋼管布設(shè)在圓心角為144°00′00′范圍內(nèi)。鋼管環(huán)向間 距40cm o管棚施工誤差：鉆孔外插角l°（不包括線路縱坡）、孔距 ±30mm> 孑l深±50mm；采用φ108mm 壁厚 6mm 的熱扎無(wú)縫 鋼管，單節(jié)長(zhǎng)46m,用5或6個(gè)

5、絲扣連接成單根長(zhǎng)30m的管棚（絲扣采用 φ114mm壁厚6mm的熱扎無(wú)縫鋼管，絲扣長(zhǎng)度0.3m）,同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量 不得超過(guò)總鋼管數(shù)的50%；導(dǎo)向管采用φ140mm壁厚5mm的熱軋無(wú)縫鋼管， 節(jié)長(zhǎng)1.0m；鋼花管鋼筋籠由4根φ18鋼筋和固定環(huán)（φ42小導(dǎo)管,t=3.5mm） 焊接而成，固定環(huán)寬5cm,間距150cm, 30m管棚單根20個(gè)固定環(huán)。管棚施工主要工序有開(kāi)挖施作導(dǎo)向墻，鉆孔，清孔，驗(yàn)孔，安裝管棚鋼 管，注漿。拱架安裝保證拱架中線的準(zhǔn)確位置，其安裝的垂直度、內(nèi)凈空尺寸應(yīng) 控制在允許誤差范圍內(nèi)。兩棉拱架間以0.5米間距焊接

6、φ22鋼筋作為縱向聯(lián) 接筋，使兩棍拱架形成整體，拱腳處打設(shè)鎖腳錨管。在聯(lián)接好的兩棍鋼拱架上安 設(shè)管棚導(dǎo)向鋼管，長(zhǎng)度為1鋼管直徑140mm,導(dǎo)向鋼管數(shù)量、環(huán)向間距和外 插角與大管棚一致。長(zhǎng)管棚施工時(shí)，先由測(cè)量人員用紅油漆按設(shè)計(jì)標(biāo)定鉆孔位置, 然后自拱頂向兩側(cè)進(jìn)行，先打有孔鋼花管，注漿后再打無(wú)孔鋼管。鉆孔時(shí)，鉆孔立軸 方向必須準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確。鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常采用測(cè)斜儀量測(cè)鋼管 鉆進(jìn)的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求，及吋糾正。每鉆完一孔便頂進(jìn)鋼管。為使 鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)，編號(hào)為奇數(shù)的第1節(jié)鋼管采用3m鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第1節(jié)鋼管 采用6m鋼管，以后每節(jié)均采用6m長(zhǎng)鋼管。每頂進(jìn)一

7、孔鋼管后，進(jìn)行注漿。注漿 機(jī)械采用bw-7250/50型注漿機(jī)，灌注漿液采用水泥水玻璃漿液，水泥與水玻璃 的體積比為1： 0.5,水泥漿水灰比為1:1。擴(kuò)散半徑為0.6m。注漿壓力初壓0.5 l.ompa,終壓 20mpa°（三）正洞開(kāi)挖?？采用預(yù)留核心土三級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖（見(jiàn)圖1）,上導(dǎo)二次開(kāi)挖高度3.8m,中 導(dǎo)高度3m,下導(dǎo)高度3.0m,上、中導(dǎo)斷面相距5m-7m,中下導(dǎo)斷面相距10mo ?1、上導(dǎo)開(kāi)挖?？開(kāi)挖前采用小導(dǎo)管超前支護(hù)，開(kāi)挖時(shí)以人工風(fēng)鎬或挖掘機(jī)開(kāi)挖為主，需 要時(shí)輔以弱爆破，先由人工預(yù)留核心土開(kāi)挖弧心槽，然后由挖機(jī)配合進(jìn)行開(kāi)挖, 每一循環(huán)進(jìn)尺1.0m,開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)斷面后，立

8、即進(jìn)行初期支護(hù)施工，核心土的 開(kāi)挖必須在初期支護(hù)封閉成環(huán)后再開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)采用控制爆破措施以免損壞初期 支護(hù)。？圖1?正洞偏壓段上弧導(dǎo)預(yù)留核心土施工示意圖2、中、下導(dǎo)開(kāi)挖?？中導(dǎo)及下導(dǎo)的開(kāi)挖，采用左右錯(cuò)開(kāi)，分邊施工，若邊墻圍巖較好吋，可 將中、下導(dǎo)合并為一個(gè)導(dǎo)坑施工。施工吋采用鉆爆法施工，yt28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆 孔，光面爆破，下導(dǎo)接拱架采用左右錯(cuò)開(kāi)，單側(cè)視地質(zhì)情況跳槽開(kāi)挖，以人工風(fēng) 鎬下挖馬口方式施工，采用挖掘機(jī)扒確、出確。？第1、2步:拱頂在超前支護(hù)的“保護(hù)“下，進(jìn)行留核心土弧形開(kāi)挖，開(kāi)挖結(jié)束 后架設(shè)格柵噴檜，形成較穩(wěn)定的承載拱。第3、4步：在拱頂承載拱的支護(hù)下，分段擴(kuò)大拱腳，以一定的吋間差先后

9、按同樣方法進(jìn)行支護(hù)，使同同一斷面處暴露開(kāi)挖面僅限于一側(cè)。?第5步：拱部支護(hù)完成后中部拉槽。第6、7步：在已完成拱部支護(hù)后，分段左右開(kāi)挖馬口，以一定的吋間差作邊墻支護(hù)。第8步：下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)及仰拱栓，二次襯砌緊跟。(四) 測(cè)量控制1、地質(zhì)及支護(hù)狀況的觀察由專職人員進(jìn)行觀察，采用地質(zhì)羅盤(pán)、規(guī)尺等量測(cè)工具。在每次爆破和 初期支護(hù)后立即進(jìn)行，尤其在地質(zhì)情況發(fā)生變化、爆破參數(shù)發(fā)生改變吋對(duì)初期支 護(hù)和二次襯砌的變化加強(qiáng)量測(cè)，對(duì)觀察內(nèi)容作出詳細(xì)記錄，校核圍巖分類，并預(yù) 測(cè)前方圍巖性質(zhì)及可能出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造。2、凈空水平收斂量測(cè)主要采用收斂計(jì)，測(cè)點(diǎn)的縱向間距應(yīng)視需要而定，或在有代表性的地段 選取若干個(gè)測(cè)試斷面。

10、凡是地質(zhì)條件差或重要工程，均從密布點(diǎn)，其測(cè)試頻率如 表1所示。測(cè)點(diǎn)在觀測(cè)斷面距離開(kāi)挖面2.0m的范圍內(nèi)埋設(shè)，并在爆破后24小吋 內(nèi)下一次爆破前測(cè)讀初讀數(shù)。其測(cè)線布置為每10米一個(gè)斷面,每斷面2對(duì)測(cè)點(diǎn)。表1凈空收斂量測(cè)頻率表初測(cè)收斂斷面應(yīng)盡可能靠近開(kāi)挖面，距離宜為10米，收斂測(cè)樁錨桿應(yīng) 牢固地埋設(shè)在圍巖表面，其深度不宜大于20cm；收斂測(cè)樁在安裝埋設(shè)后予以保 護(hù)，避免因測(cè)樁損壞而影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因收斂計(jì)是機(jī)械式儀器，為了減 少觀測(cè)時(shí)的人為誤差，觀測(cè)吋由固定人員和觀測(cè)設(shè)備操作，并測(cè)讀三次取其平均 值，以保證觀測(cè)精度。3、拱頂下沉和仰拱隆起量測(cè)拱頂下沉和仰拱隆起觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀，測(cè)量觀察點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的 高差，從而計(jì)算出拱頂下沉量，觀測(cè)精度為(lmm)o拱頂下沉測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)與 周邊位移收斂一致，位于同一斷面上，拱頂下沉和仰拱隆起觀測(cè)頻率如表2所示。表2拱頂下沉觀測(cè)頻率表4、地表沉陷