淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

1、1淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)高新強(qiáng)高新強(qiáng) 副教授副教授 博士博士石家莊鐵道大學(xué)石家莊鐵道大學(xué)2011年年1月月LOGO第2頁隧道設(shè)計(jì)與施工的重要理念v“愛護(hù)圍巖愛護(hù)圍巖”v“內(nèi)實(shí)外美內(nèi)實(shí)外美”v“重視環(huán)境重視環(huán)境”v“動(dòng)態(tài)施工動(dòng)態(tài)施工” ” LOGO第3頁一、淺埋偏壓隧道定義二、淺埋偏壓隧道施工三、淺埋偏壓隧道施工實(shí)例1四、淺埋偏壓隧道施工實(shí)例2主要內(nèi)容主要內(nèi)容LOGO第4頁一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義qphH5 . 22 pHqh淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第5頁式中式中 hq等效荷載高度值（等效荷載高度值（m)；

2、S圍巖級(jí)別，如圍巖級(jí)別，如級(jí)圍巖級(jí)圍巖S=3； 圍巖的容重圍巖的容重(kN/m3)； 寬度影響系數(shù)，寬度影響系數(shù)， ； B隧道寬度，以隧道寬度，以m計(jì)；計(jì)； iB每增加每增加1m時(shí)，圍巖壓力的增減率時(shí)，圍巖壓力的增減率(以以B5m為為基準(zhǔn)基準(zhǔn))，當(dāng)，當(dāng)B5m時(shí)取時(shí)取i=0.2， B5m時(shí)，取時(shí)，取i0.1。 且要結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判斷。且要結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判斷。 在礦山法施工的條件下，在礦山法施工的條件下，級(jí)圍巖級(jí)圍巖 級(jí)圍巖級(jí)圍巖1245. 0Sqhww51 Bi一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義qphH5 . 2qphH2淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓

3、隧道施工技術(shù)LOGO第6頁 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的圍巖壓力相差較大或不對(duì)稱荷載隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的圍巖壓力相差較大或不對(duì)稱荷載作用的隧道。作用的隧道。 公路隧道斷面一般呈馬蹄形，由于公路隧道斷面一般呈馬蹄形，由于地形不對(duì)稱地形不對(duì)稱、地質(zhì)地質(zhì)巖層、施工等巖層、施工等因素，造成隧道結(jié)構(gòu)兩面荷載不對(duì)稱，就因素，造成隧道結(jié)構(gòu)兩面荷載不對(duì)稱，就形成了偏壓。形成了偏壓。 總體上講，產(chǎn)生總體上講，產(chǎn)生“偏壓偏壓”主要有兩種原因：由于地形主要有兩種原因：由于地形條件條件(主要指隧道結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)覆土高度、圍巖級(jí)別、結(jié)主要指隧道結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)覆土高度、圍巖級(jí)別、結(jié)構(gòu)周圍相關(guān)建筑物以及不良地質(zhì)等構(gòu)周圍相關(guān)建筑物以及不良地

4、質(zhì)等)不同產(chǎn)生的不同產(chǎn)生的“地形偏地形偏壓壓”和由于施工方法和施工順序不同產(chǎn)生的和由于施工方法和施工順序不同產(chǎn)生的“施工偏施工偏壓壓”。一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第7頁 根據(jù)對(duì)偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形淺根據(jù)對(duì)偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形淺埋偏壓；在洞身段，偏壓較少，且多屬于地質(zhì)構(gòu)造偏壓。埋偏壓；在洞身段，偏壓較少，且多屬于地質(zhì)構(gòu)造偏壓。 由于淺埋偏壓隧道多屬于破碎、松散類圍巖。由于淺埋偏壓隧道多屬于破碎、松散類圍巖。鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10003-2005）給出

5、了偏壓隧道外側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度表）給出了偏壓隧道外側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度表（表（表4.1.5-1），），并規(guī)定了當(dāng)?shù)孛鎯A斜時(shí)，并規(guī)定了當(dāng)?shù)孛鎯A斜時(shí)，、級(jí)圍巖的單線隧道及級(jí)圍巖的單線隧道及級(jí)圍巖的雙線隧道外側(cè)拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值級(jí)圍巖的雙線隧道外側(cè)拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值時(shí)，應(yīng)按偏壓隧道設(shè)計(jì)。時(shí)，應(yīng)按偏壓隧道設(shè)計(jì)。 多車道公路隧道，其跨度往往大于鐵路隧道，多車道公路隧道，其跨度往往大于鐵路隧道，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D70-2004) 規(guī)定隧道可能產(chǎn)生偏壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)偏壓狀態(tài)和程度采取規(guī)定隧道可能產(chǎn)生偏壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)偏壓狀態(tài)和程度采取相

6、應(yīng)的治理措施。規(guī)范僅給出了偏壓隧道襯砌荷載的計(jì)算方法，但沒有相應(yīng)的治理措施。規(guī)范僅給出了偏壓隧道襯砌荷載的計(jì)算方法，但沒有指出何種情況下按偏壓隧道襯砌荷載計(jì)算，即沒給出地形偏壓臨界覆土指出何種情況下按偏壓隧道襯砌荷載計(jì)算，即沒給出地形偏壓臨界覆土厚度（偏壓隧道外側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度）。厚度（偏壓隧道外側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度）。 公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則（ JTG D70- 2010）給出了需按淺埋偏壓隧道設(shè)）給出了需按淺埋偏壓隧道設(shè)計(jì)的拱肩覆蓋層厚度限值。計(jì)的拱肩覆蓋層厚度限值。一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第8頁一、淺埋

7、偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第9頁一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖圍巖級(jí)別級(jí)別地面橫坡坡率地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:22020151510石石25252015土土302520453530表表13.4.8-2 需按淺埋偏壓隧道設(shè)計(jì)的拱肩覆蓋層厚度限值需按淺埋偏壓隧道設(shè)計(jì)的拱肩覆蓋層厚度限值(m)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第10頁一、淺埋偏壓隧道的定義一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖圍巖級(jí)別級(jí)別地面橫坡坡率地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:255443石石98

8、76土土1098151210表表13.4.8-3 需對(duì)地層進(jìn)行加固處理的偏壓隧道拱頂以上地層厚度限值（需對(duì)地層進(jìn)行加固處理的偏壓隧道拱頂以上地層厚度限值（m)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第11頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 圍巖條件和地層偏壓作用是隧道變形、坍塌的主要原因，因此隧道處于嚴(yán)重偏壓狀態(tài)時(shí)，應(yīng)采取措施避免隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生病害、失穩(wěn)。 施工期間的病害主要是偏壓一側(cè)壓力大，容易產(chǎn)生大變形，圍巖不穩(wěn)定容易塌方，噴混凝土?xí)a(chǎn)生開裂、掉快、嚴(yán)重的發(fā)生坍塌。運(yùn)營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生

9、開裂、滲漏等病害。 LOGO第12頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 對(duì)于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外對(duì)偏壓邊坡加固處理的方法較多，常見處理措施：削坡排水法、地下水?dāng)r截與疏通、回填反壓法、地表注漿法、設(shè)置抗滑樁(隧道前部和后部)、預(yù)應(yīng)力錨桿和混凝土擋墻等。我國公路規(guī)范公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范也提出了地表砂漿錨桿、地表注漿加固和墻式遮擋法等地層加固措施。但是各種方法之間經(jīng)濟(jì)效益差別顯著，取何種方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。LOGO第13頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道

10、施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (1)削坡排水法削坡排水法 該方法是最為直接的治理方法之一。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響。但是該方法的治理效果與開挖范圍密切相關(guān)。倘若開挖范圍小，則一方面無法起到很好的治理效果，另一方面則可能引起新一輪邊坡滑移的隱患；倘若開挖范圍過大，則不但增加了工程造價(jià)，而且大大影響了周圍環(huán)境。此外，邊坡開挖后應(yīng)進(jìn)行噴射混凝土防護(hù)以阻止土層的風(fēng)化和雨水侵蝕。 排水措施可以采用環(huán)形截水溝、樹枝狀排水系統(tǒng)、平整夯實(shí)自然山坡坡面等。LOGO第14頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓

11、隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (2)減載與反壓措施減載與反壓措施 這種方法是目前應(yīng)用最為廣泛的方法之一，通常施做明洞和反壓回填共同使用。施做明洞不但能夠有效抵抗偏壓邊坡的下滑力，而且不影響施工進(jìn)度，不增加工程造價(jià)。反壓回填則能夠改變偏壓地形地貌，增加隧道和邊坡的穩(wěn)定性。因此，當(dāng)偏壓程度不大時(shí)，此種方法應(yīng)首先推薦采用。LOGO第15頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (3)地表注

12、漿法地表注漿法 地表注漿亦是較為常用的治理方法之一。當(dāng)隧道淺埋且地層非常松散破碎、易發(fā)生大規(guī)模坍塌或失穩(wěn)時(shí)，可采用地表注漿加固。這種方法方便，及時(shí)，投入的工作量相對(duì)較小。但是，注漿量估算和控制比較難以把握，實(shí)踐表明這種方法的治理效果有限。 技術(shù)要求：注漿寬度為隧道開挖寬度兩側(cè)各35m，長(zhǎng)度應(yīng)超過偏壓段510m；注漿孔按梅花形或矩形排列，間距為漿液擴(kuò)散半徑的1.41.7倍，垂直地面鉆孔，孔深由地表至洞身輪廓線外，必要時(shí)可以穿越洞身。LOGO第16頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理

13、措施 (3)地表注漿法地表注漿法 注漿參數(shù)：注漿漿液通常采用單液水泥漿，特殊情況可以采用超細(xì)水泥漿、水泥水玻璃雙漿液或化學(xué)漿液。注漿管采用4248mm的鋼花管，或采用高壓PVC管。 為增強(qiáng)注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。LOGO第17頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (4)支擋措施支擋措施 根據(jù)偏壓坡體的性質(zhì)，支擋措施可采用抗滑擋墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索（桿）、鋼管樁以及錨索樁、格構(gòu)錨固等支擋構(gòu)造物，對(duì)偏壓坡體進(jìn)行整治，控制偏壓。 抗滑

14、樁抗滑樁是埋設(shè)于滑動(dòng)面上、下巖體中阻止滑體移動(dòng)的樁形結(jié)構(gòu)，是一種較理想的抗滑設(shè)施，能承受較大滑坡推力。它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動(dòng)面較單一、傾角小的滑坡中，且滑動(dòng)面以下為較完整的基巖，不適用于流塑性土體地層。抗滑樁具有抗滑能力大的特點(diǎn)，但是它污工數(shù)量大，造價(jià)相對(duì)較高，影響施工進(jìn)度。目前，抗滑樁由普通抗滑樁發(fā)展到預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁。LOGO第18頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (4)支擋措施支擋措施 預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力錨索是當(dāng)前較為流行的治理方法之一

15、。它的應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模十分廣泛，并不斷擴(kuò)大，它除在地下工程、邊坡工程、結(jié)構(gòu)抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)發(fā)展外，在重力壩加固、橋梁工程、抗地震工程中也有長(zhǎng)足的發(fā)展。 預(yù)應(yīng)力錨索具有治理效果好，不影響工程進(jìn)度等特點(diǎn)，但是它的工程造價(jià)相對(duì)較高。 適用于土質(zhì)、巖質(zhì)地層的邊坡，其錨固段宜置于巖層內(nèi)，以確保錨索工程安全可靠。置于土層中需要進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。 錨索可與其他支擋結(jié)構(gòu)組合使用，形成錨索樁、板、格構(gòu)、墻等。LOGO第19頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (4)支擋措施支擋措施 擋墻加

16、固主要應(yīng)用于洞口或半明半暗段，用以抵擋仰坡下滑、削弱山體偏壓力和增強(qiáng)端墻穩(wěn)定性的作用。擋墻加固是偏壓隧道洞口段常用的加固方式之一，如貴陽市小關(guān)隧道、云南思小高速的曼歇4號(hào)隧道、麻地河1號(hào)隧道等。LOGO第20頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理（一）常用的洞外處理措施措施 (5)地表砂漿錨桿地表砂漿錨桿 加固范圍：加固范圍：加固寬度：破裂面法進(jìn)行計(jì)算?？v向加固范圍：為淺埋偏壓段長(zhǎng)度或加固埋深2B的隧道長(zhǎng)度。加固深度：為310m，最大15m；拱部加固深度至隧道開挖輪廓線外50cm左右，兩側(cè)加固深度至隧道兩

17、側(cè)破裂面下1.52.0m。45+/245+/2LOGO第21頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施 (5)地表砂漿錨桿地表砂漿錨桿 砂漿錨桿的技術(shù)參數(shù)：砂漿錨桿的技術(shù)參數(shù)：材料采用16 22 的鋼筋；間距為100200cm；錨桿孔徑50mm，錨桿長(zhǎng)度小于5m時(shí)，孔徑為5060mm，錨桿長(zhǎng)度大于10m時(shí)孔徑為100120mm。 插入錨桿后填充M20水泥砂漿。LOGO第22頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （

18、二）常用的洞內(nèi)處理措施（二）常用的洞內(nèi)處理措施 對(duì)于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外施工時(shí)采取的措施主要采取超前支護(hù)、隧道分部開挖、加強(qiáng)初期支護(hù)、加強(qiáng)二次襯砌強(qiáng)度、及早施做二次襯砌等方面減少偏壓對(duì)隧道施工和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。另外偏壓隧道若隧道地基承載力不足，應(yīng)采用加固地基的措施，如基地注漿、鋼管樁等。加強(qiáng)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)。 LOGO第23頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （二）常用的洞內(nèi)處理措施（二）常用的洞內(nèi)處理措施 超前支護(hù)的措施：超前支護(hù)的措施：加長(zhǎng)加密超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿，超前長(zhǎng)管棚，超前全斷面帷幕注漿等。 隧道分部開挖：

19、隧道分部開挖：全斷面法在偏壓隧道開挖時(shí)要謹(jǐn)慎使用。通常采用多臺(tái)階法、弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法、CD、CRD、單側(cè)壁導(dǎo)坑、雙側(cè)壁導(dǎo)坑等分部開挖方法，即將大斷面開挖變換成多次小斷面開挖。開挖時(shí)注意先開挖隧道偏壓一側(cè)，再開挖另一側(cè)。縮短開挖循環(huán)進(jìn)尺、減少裝藥量，避免對(duì)圍巖的過度擾動(dòng)。LOGO第24頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （二）常用的洞內(nèi)處理措施（二）常用的洞內(nèi)處理措施 加強(qiáng)初期支護(hù)的措施：加強(qiáng)初期支護(hù)的措施：加長(zhǎng)加密徑向錨桿（特別是在偏壓一側(cè)）、偏壓一側(cè)施作徑向小導(dǎo)管注漿，適當(dāng)增加偏壓一側(cè)噴混凝土的厚度，并增加初噴混凝土

20、厚度或采用噴纖維混凝土，加強(qiáng)或加密初支鋼架及鋼架之間的縱向連接，并加強(qiáng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架之間的焊接，充分發(fā)揮聯(lián)合支護(hù)的作用。并注意初支及時(shí)封閉和用噴混凝土封閉開挖掌子面。 加強(qiáng)偏壓段隧道施工的監(jiān)控量測(cè)：加強(qiáng)偏壓段隧道施工的監(jiān)控量測(cè)： 特別是洞內(nèi)變形、及地表沉降的監(jiān)控量測(cè)，適當(dāng)加密量測(cè)斷面和量測(cè)頻率，及時(shí)處理量測(cè)信息、特別是位移信息，根據(jù)拱頂下沉和洞內(nèi)收斂值、速度、加速度判斷偏壓段隧道的施工是否安全，并采取相應(yīng)技術(shù)措施。LOGO第25頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二 （二）常用的洞內(nèi)處理措施（二）常用的洞內(nèi)處理措施 地基

21、注漿加固注漿小導(dǎo)管LOGO第26頁增加明洞長(zhǎng)度，增加隧道洞口埋深增加明洞長(zhǎng)度，增加隧道洞口埋深淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二LOGO第27頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二LOGO第28頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二超前注漿小導(dǎo)管超前注漿小導(dǎo)管超前錨桿超前錨桿超前錨桿超前錨桿LOGO第29頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工

22、常用的處理方法二二超前長(zhǎng)管棚超前長(zhǎng)管棚L(fēng)OGO第30頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二超前管棚施工超前管棚施工LOGO第31頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二超前帷幕注漿超前帷幕注漿LOGO第32頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土 CD、CRD法法LOGO第33頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法淺

23、埋偏壓隧道施工常用的處理方法二二雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法LOGO第34頁淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理1、隧道位置及規(guī)模 獅公巖二號(hào)隧道為武廣客運(yùn)專線雙線鐵路隧道，行車速度目標(biāo)值為350km/h。雙線隧道凈空有效面積100m2，設(shè)計(jì)為無碴軌道。該隧道全長(zhǎng)392m，隧道進(jìn)口里程為DK1985+162，出口里程為DK1985+554。隧道最大埋深約22m，全隧道均為淺埋大斷面隧道。 其中隧道進(jìn)口明挖段長(zhǎng)17m，其余均為暗挖法。隧道圍巖為IV級(jí)、級(jí)。LOGO第35頁 在DK1985+280DK1985+340線路左側(cè)約15

24、m有一孤立山頭，高約10m，山頂為一信號(hào)塔，在施工過程中應(yīng)注意保護(hù)。淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理LOGO第36頁LOGO第37頁圖圖2-1 獅公巖二號(hào)隧道平面圖獅公巖二號(hào)隧道平面圖 LOGO第38頁LOGO第39頁2、工程特點(diǎn) (1)隧道斷面大隧道斷面大。最大開挖面積達(dá)156.62m2，最大開挖跨度14.96m，最大開挖高度12.84m。 (2)淺埋偏壓明顯淺埋偏壓明顯。獅公巖二號(hào)隧道最大埋深22m，均為淺埋，級(jí)圍巖占隧道長(zhǎng)度的91%。另外，隧道大部分地段均處于山坡邊緣，從而因地形原因而造成偏壓。 (3)地質(zhì)條件差

25、地質(zhì)條件差。隧道全長(zhǎng)392m，其中級(jí)圍巖35m，級(jí)圍巖357m，圍巖軟弱破碎，特別是全風(fēng)化泥巖、灰?guī)r，上部硬塑，下部多呈軟塑，浸水極易軟化。且大部分均處于淺埋偏壓狀態(tài)，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖易坍塌。 所以，該隧道雖長(zhǎng)度較短，但圍巖軟弱破碎、自穩(wěn)能力差、淺埋偏壓狀態(tài)明顯、施工難度大，在隧道施工過程中如何保證施工安全和工程質(zhì)量成為該隧道建設(shè)主要問題。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第40頁3、總體施工方案 根據(jù)施工場(chǎng)地條件和運(yùn)輸條件，隧道開挖從出口往進(jìn)口方向單向掘進(jìn)。由于隧道出口覆土淺，地形復(fù)雜，因此計(jì)劃采用三臺(tái)階法

26、結(jié)合30m長(zhǎng)大管棚進(jìn)洞。進(jìn)口段地形開闊，覆土埋深無法滿足暗挖施工要求，根據(jù)地形情況，在進(jìn)口段17m范圍內(nèi)，采用明挖施工。洞門按設(shè)計(jì)進(jìn)口采用斜切式，出口采用端墻式。 洞身段各級(jí)圍巖全部采用三臺(tái)階法施工，在級(jí)圍巖及其加強(qiáng)段須結(jié)合小導(dǎo)管注漿技術(shù)進(jìn)行開挖施工，以確保工程安全。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第41頁4、出口段暗挖施工 出口采用三臺(tái)階法配合出口采用三臺(tái)階法配合30m30m長(zhǎng)管棚聯(lián)合套拱輔助工法進(jìn)洞。長(zhǎng)管棚聯(lián)合套拱輔助工法進(jìn)洞。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道

27、施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第42頁5、洞身段施工技術(shù) 洞身均采用三臺(tái)階法弧形導(dǎo)坑法施工。洞身均采用三臺(tái)階法弧形導(dǎo)坑法施工。 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第43頁5、軟弱圍巖顯著偏壓段施工技術(shù) 在洞身顯著偏壓地段，隧道實(shí)際施工過程中，曾發(fā)生嚴(yán)重變形，支護(hù)最大侵限達(dá)85cm。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析并經(jīng)多次專家現(xiàn)場(chǎng)討論認(rèn)為其主要原因有：(1)淺埋、偏壓、軟弱地層是大變形發(fā)生的內(nèi)在原因淺埋、偏壓、軟弱地層是大變形發(fā)生的內(nèi)在原因埋深僅20m左右，約為1.5倍洞跨，屬于典型淺埋隧道；隧道上覆地層主要為粉質(zhì)粘土和全

28、風(fēng)化泥巖、頁巖。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣和室內(nèi)試驗(yàn)，所取巖樣性質(zhì)接近粘土；該段地表橫坡明顯，屬顯著偏壓地層。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第44頁(2)連續(xù)大雨的天氣情況是大變形發(fā)生的客觀原因連續(xù)大雨的天氣情況是大變形發(fā)生的客觀原因 在施工過程中，從2007年2月14日開始，施工現(xiàn)場(chǎng)連降大雨，持續(xù)時(shí)間達(dá)1個(gè)月之久。此時(shí)，正值隧道偏壓段開挖施工，由于隧道埋深相對(duì)較淺，加之上覆泥巖、頁巖地層風(fēng)化嚴(yán)重、裂隙發(fā)育并彼此連通，為地表水的滲入提供了有利條件，這種巖性地層遇水后軟化勢(shì)必導(dǎo)致隧道開挖變形加劇和影響邊坡穩(wěn)定。(3)隧道開挖施

29、工效應(yīng)是造成大變形現(xiàn)象發(fā)生的直接原因隧道開挖施工效應(yīng)是造成大變形現(xiàn)象發(fā)生的直接原因 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第45頁 在實(shí)際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂縫，裂縫縱向有主裂縫34條，小裂縫密布，最大縫寬1520cm，并拌有明顯坍陷臺(tái)階。靠左側(cè)較大，至右側(cè)懸空處依次減弱。 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第46頁6、整治措施、整治措施 隧道施工至DK1985+360時(shí)開始連續(xù)降雨，當(dāng)施工至DK1985+342時(shí)，隧道支

30、護(hù)發(fā)生嚴(yán)重變形，最大侵限位移達(dá)85cm，開挖工作被迫停止，進(jìn)行相應(yīng)的大變形整治。在嚴(yán)重變形區(qū)段，整治工作先后采取以下幾種處理措施：(1)將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實(shí)；單側(cè)加長(zhǎng)錨桿和增設(shè)水平將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實(shí)；單側(cè)加長(zhǎng)錨桿和增設(shè)水平鋼支撐鋼支撐 在大變形發(fā)生的最初階段針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況采取如下應(yīng)急措施：三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第47頁 將地面沖溝填平，裂將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實(shí)隙夯填壓實(shí)，在隧道頂部進(jìn)行8cm厚6鋼筋網(wǎng)（間距3030cm）噴混凝土鋪噴混凝土鋪砌砌，鋪砌范圍為中線左側(cè)20m至右側(cè)坡邊

31、，鋪砌兩側(cè)做成斜坡狀，設(shè)置橫向設(shè)置橫向和環(huán)向地表截、排水溝和環(huán)向地表截、排水溝，加強(qiáng)排水。如圖5-6所示。 圖5-6 隧頂?shù)乇矸忾]處理三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第48頁 在DK1985+340+370段設(shè)置橫向設(shè)置橫向I20鋼支鋼支撐撐，間距1.2m，工字鋼上下二排，中間等間距設(shè)三道豎向支撐，工字鋼兩側(cè)與型鋼鋼架焊接，并將所有工字鋼在縱向用22的鋼筋連接成一體。如圖5-7所示。 圖5-7 洞內(nèi)布設(shè)工字鋼水平支撐三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓

32、隧道施工技術(shù)LOGO第49頁 在DK1985+340+375段左側(cè)隧道邊墻采用左側(cè)隧道邊墻采用10長(zhǎng)長(zhǎng)52自進(jìn)自進(jìn)式注漿預(yù)應(yīng)力錨桿式注漿預(yù)應(yīng)力錨桿，水平間距1，豎向布置3排(圖5-8)。 圖5-8 10m長(zhǎng)自進(jìn)式注漿預(yù)應(yīng)力錨桿 DK1985+320+370段襯砌采用偏壓式襯砌加強(qiáng)支護(hù)采用偏壓式襯砌加強(qiáng)支護(hù)。 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第50頁(2)坡頂減壓坡頂減壓,坡腳填方反壓措施坡腳填方反壓措施 在采取加長(zhǎng)錨桿、增設(shè)橫向鋼支撐的措施下，隧道變形得到了基本控制，但變形仍有緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，為保證邊坡穩(wěn)定和施工

33、安全，經(jīng)多方論證，決定采取洞頂減壓采取洞頂減壓卸載，坡腳反壓增阻的措施卸載，坡腳反壓增阻的措施，加強(qiáng)坡體的穩(wěn)定。具體方法為：在洞頂上方采取挖方措施，以減輕坡體下滑動(dòng)力，在洞頂上方采取挖方措施，以減輕坡體下滑動(dòng)力，挖方深度視地形條件為挖方深度視地形條件為47m不等，所挖巖土回填至坡腳，不等，所挖巖土回填至坡腳，并在坡腳設(shè)置頂寬并在坡腳設(shè)置頂寬1.0m的漿砌片石擋墻，形成反壓護(hù)道，的漿砌片石擋墻，形成反壓護(hù)道，以達(dá)增阻之目的以達(dá)增阻之目的。處理后的坡面形式如圖5-9所示。 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第51頁三

34、工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第52頁(3)抗滑樁措施抗滑樁措施 為保護(hù)線路左側(cè)既有構(gòu)筑物(信號(hào)塔)，并防止山體的繼續(xù)滑移，在線路左側(cè)孤立在線路左側(cè)孤立山頭下方設(shè)置山頭下方設(shè)置8根直徑根直徑1.0m的鉆孔灌注樁的鉆孔灌注樁，間距38m，樁深35m，嵌入穩(wěn)定基巖2.0m以上，在樁頂設(shè)系梁以加強(qiáng)整體性。如圖5-10所示。 三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第53頁(4)侵限支護(hù)拆換措施侵限支護(hù)拆換措施 由于前期施工過程中部分支護(hù)結(jié)構(gòu)變

35、形較大，局部初期支護(hù)侵限嚴(yán)重，為保證二次襯砌厚度，確保施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)侵限部分的支護(hù)進(jìn)行換拱處理。具體換拱作業(yè)方法如下： 小導(dǎo)管注漿加固地層小導(dǎo)管注漿加固地層。由于圍巖軟弱，為確保換拱過程洞室穩(wěn)定和作業(yè)安全，在換拱作業(yè)前進(jìn)行小導(dǎo)管注漿加固地層，小導(dǎo)管采用42鋼管，邊墻長(zhǎng)度1.5m，拱部長(zhǎng)度3.0m，環(huán)向間距30cm。 爆除原有混凝土結(jié)構(gòu)爆除原有混凝土結(jié)構(gòu)。爆破采用密眼、少藥的原則，減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)。 架設(shè)拱架架設(shè)拱架。鋼架工字鋼采用22，拱架間距60cm。鋼架長(zhǎng)度視具體需要拆換支護(hù)長(zhǎng)度及原鋼架接頭位置具體加工。當(dāng)拱墻支護(hù)均需要拆換時(shí)，先換拱圈再換邊墻，為避免掉拱現(xiàn)象發(fā)生，在拱腳接頭處施作6根鎖腳

36、錨桿進(jìn)行穩(wěn)定拱圈，鎖腳錨桿采用42鋼管，長(zhǎng)度4m。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第54頁 錨噴混凝土施工錨噴混凝土施工 待拱架架立完成后，施作錨噴支護(hù)，支護(hù)參數(shù)同原設(shè)計(jì)，新噴混凝土應(yīng)與原混凝土面保持平順。 經(jīng)過以上幾種措施的綜合處理，隧道變形和坡面穩(wěn)定隧道變形和坡面穩(wěn)定得到了極大的改善和較好的控制效果得到了極大的改善和較好的控制效果，確保了工程施工安全和施工質(zhì)量。三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第55頁 在偏壓嚴(yán)重段，隧道發(fā)生

37、了嚴(yán)重變形，且變形均偏向低壓在偏壓嚴(yán)重段，隧道發(fā)生了嚴(yán)重變形，且變形均偏向低壓力一側(cè)力一側(cè)；左側(cè)水平位移一般大于水平收斂，說明左側(cè)發(fā)生了較大背向山坡一側(cè)位移，而右側(cè)發(fā)生朝向洞內(nèi)的較小位移；在采取了洞內(nèi)橫撐和長(zhǎng)錨桿后，變形增速減緩，但隨后還有發(fā)展的趨勢(shì)。 在采取了大變形控制系列措施后，在采取了大變形控制系列措施后，進(jìn)行了初期支護(hù)拆換作業(yè)，拆換后初期支護(hù)變形穩(wěn)定，未出現(xiàn)初期支護(hù)開裂現(xiàn)象。此時(shí)隧道最大拱頂下沉41mm，變形得到了抑制。變形得到了抑制。如圖7-6為典型斷面初期支護(hù)拆換后拱頂下沉?xí)r間曲線。 7、監(jiān)控量測(cè)、監(jiān)控量測(cè)三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓

38、隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第56頁 DK1985+355處最最大地表沉降達(dá)大地表沉降達(dá)119.49mm，基本在隧道的正上方；最大水最大水平位移達(dá)平位移達(dá)82.35mm，位于隧道左側(cè)高坡處。地表沉降及水平位移地表沉降及水平位移三工程實(shí)例工程實(shí)例1 1獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理獅公巖二號(hào)隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術(shù)淺埋偏壓隧道施工技術(shù)LOGO第57頁裂縫觀察裂縫觀察 隧道洞內(nèi)一般地段支護(hù)效果較好，未出現(xiàn)初期支護(hù)裂一般地段支護(hù)效果較好，未出現(xiàn)初期支護(hù)裂紋紋。 在隧道偏壓嚴(yán)重段，洞內(nèi)出現(xiàn)初期支護(hù)開裂、掉塊現(xiàn)偏壓嚴(yán)重段，洞內(nèi)出現(xiàn)初期支護(hù)開裂、掉塊現(xiàn)象象；洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)縱向裂縫34條，小裂縫密布；橫向裂縫2條，在掌子面前方。出現(xiàn)問題后及時(shí)采取了系列針對(duì)措施，并最后進(jìn)行了初期支護(hù)拆換，拆換后初期支拆換后初期支護(hù)效果良好，未出現(xiàn)初期支護(hù)開裂現(xiàn)象護(hù)效果良