特長(zhǎng)隧道洞口淺埋段施工技術(shù)

1、特長(zhǎng)隧道洞口淺埋段施工技術(shù)摘要：福州京臺(tái)高速公路天龍山隧道出口為薄層殘坡積粘土層及較厚層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)圍巖段，選用合適的進(jìn)洞方案對(duì)保證隧道施工安全和快速進(jìn)洞有重要意義，文章就該條件下隧道洞口段進(jìn)洞施工方案進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞：特長(zhǎng)隧道淺埋 洞口1. 概述天龍山隧道位于京臺(tái)高速公路段，設(shè)計(jì)為雙洞分離式隧道，隧道間距19.8m ；左線長(zhǎng)6521 m，右線長(zhǎng)6551m,隧道開(kāi)挖斷面較大。隧道出口位于福州市閩侯縣荊溪鎮(zhèn)關(guān)西村，洞口為薄層殘坡積粘土層及較厚層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)圍巖段，洞口段埋深約為225 m ;隧道區(qū)位于侵蝕剝蝕高丘陵-中低山區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造存在5條巖性接觸帶、2條節(jié)理裂隙帶及2條斷層；洞口表層為全

2、風(fēng)化-強(qiáng) 風(fēng)化帶， 圍巖為全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，巖體較破碎，呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)。以左線為例，詳見(jiàn)圖10°血 土7-1227-12-3瘤士附hl慟閃1012。士畑軸I 刈10121対秋蝕酗燈1122圖12. 施工難度天龍山隧道開(kāi)挖跨度較大；洞口為薄層殘坡積粘性土層，花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化嚴(yán)重，巖體較破碎， 自穩(wěn)能力差，易坍塌，開(kāi)挖不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，隧道工期比較緊張，洞口段要求要安全快速展開(kāi)施工。選擇合理的進(jìn)洞方案，防止坍方，安全快速進(jìn)洞就成為承建天龍山隧道的首要課題。3. 施工方案比選洞口段施工應(yīng)在確保安全的前提下穩(wěn)步推進(jìn)。 經(jīng)過(guò)幾種可實(shí)施性方案的比較，確定了洞口段的施工方案如下：總體上維持設(shè)計(jì)方案；

3、 明洞段采用拱部明挖，墻部暗挖施工方案；加強(qiáng)地表排水和邊仰坡防護(hù)；洞口段設(shè)套拱、鋼支撐及40 m超前大管棚注漿；進(jìn)洞后改為超前小導(dǎo)管注漿；洞身開(kāi)挖采用CD法開(kāi)挖，拱墻仰拱格柵鋼架封閉成環(huán)支護(hù)，間距0.5m/榀；邊墻設(shè)系統(tǒng)錨桿，鋼筋網(wǎng)噴砼支護(hù)，厚度0.24 m ；防水和襯砌采用原設(shè)計(jì)。此方案得到了業(yè)主監(jiān)理組織的專家論證組的認(rèn)可，幾種方案的比選情況如下。3.1明洞開(kāi)挖方案比選明洞開(kāi)挖有拱部拱墻明挖法和拱部明挖，墻部暗挖兩種方法。拱墻明挖法有影響范圍寬、邊仰坡刷方及支護(hù)面積大、開(kāi)挖數(shù)量大、 邊仰坡易坍方等弱點(diǎn)，因此本隧道洞口明洞采用拱部明挖、墻部暗挖施工方法。3.2超前支護(hù)方案比選目前隧道超前支護(hù)主

4、要有超前大管棚注漿支護(hù)、超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)、超前錨桿支護(hù)3種形 式，對(duì)比如表1。表1超前支護(hù)形式對(duì)比表支護(hù)形式超前大管棚超前小導(dǎo)管超前錨桿工法安全性很安全較安全安全地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)強(qiáng)不強(qiáng)機(jī)械適應(yīng)性專門機(jī)械普通機(jī)械普通機(jī)械支護(hù)時(shí)效性好較好一般圍巖控制較差較好好施工工序多較多較多進(jìn)度造價(jià)進(jìn)度慢、造價(jià)高進(jìn)度較快、造價(jià)較高進(jìn)度較快、造價(jià)較低適用范圍洞口段，圍巖差，安全度要求高圍巖稍好，安全度要求高圍巖較好，安全度要求較高為安全保險(xiǎn)起見(jiàn)，本隧道洞口段采用套拱及40 m大管棚注漿超前支護(hù)，平穩(wěn)進(jìn)洞；洞內(nèi)軟弱圍巖段采用施工較為方便的小管棚注漿超前支護(hù)。大管棚采用0 108壁厚6 mm的熱軋無(wú)縫鋼管，管棚環(huán)向間

5、距中至中為 0.5 m；小管棚采用0 50的超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)3.5 m 環(huán)向間距0.5m, 縱向間距2.8m。3.3洞身開(kāi)挖方案比選該隧道洞口段開(kāi)挖寬度 13 m左右， 開(kāi)挖高度10 m左右， 開(kāi)挖后應(yīng)力分布變差， 底腳處應(yīng) 力過(guò)度集中， 拱頂承壓很大， 加上開(kāi)挖形成較大的松弛地壓，使洞身很不穩(wěn)定。 根據(jù)目前的施工技術(shù)水平， 適合大跨度隧道施工的方法主要有 ：臺(tái)階法、CD法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等。 這3種工 法比較如表2。表2 3種特大隧道洞身開(kāi)挖方法比較表開(kāi)挖方法臺(tái)階法CD法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法安全性不夠安全較安全安全地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)強(qiáng)不強(qiáng)機(jī)械適應(yīng)性大、中型中、小型小型支護(hù)時(shí)效性好較好好掌子面穩(wěn)定差

6、較好好圍巖控制較差較好好地表沉陷較大較小小工程造價(jià)較高較高高適用圍巖山、W級(jí)w、v級(jí)w、v級(jí)考慮到隧道洞口段已采用大管棚和超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)，支護(hù)效果較好，因而開(kāi)挖采用進(jìn)度快、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)且工程造價(jià)不是很高的CD法開(kāi)挖。3.4邊仰坡防護(hù)方案比選本隧道出口采用削竹式洞門，出口右洞成洞面為減少邊仰坡開(kāi)挖，洞口成洞面均采用正交進(jìn)洞，仰坡采用噴射砼、水泥砂漿錨桿及掛網(wǎng)加固設(shè)計(jì)；隧道出口仰坡和邊坡兩側(cè)采用液壓客土植灌草進(jìn) 行植物防護(hù)，其防護(hù)形式是根據(jù)邊坡坡率和圬工防護(hù)形式等具體確定的。4施工方法、工藝及要求4.1洞口段施工工序流程框圖（見(jiàn)圖 3）圖3洞口段施工工序框圖4.2地表排水和邊仰坡防護(hù)施工工藝及

7、要求4.2.1地表排水由于地質(zhì)松散， 圍巖裂隙，巖體極破碎，遇水后圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性必然降低，故必須采取有力的排水系統(tǒng)， 在洞頂仰坡以外及邊坡兩側(cè)設(shè)置底寬 50cm,深度60cm,厚度20cm的C20混凝土 截水溝和急流槽，并且溝底抹漿，防止大自然降水沖刷隧道邊仰坡及地表水滲入地層。4.2.2邊仰坡防護(hù)對(duì)仰坡進(jìn)行錨噴網(wǎng)加固，見(jiàn)圖4。導(dǎo)向強(qiáng)/f* 1側(cè)長(zhǎng)管棚圖4邊仰坡加固示意圖仰坡加固參數(shù)如下：錨桿：采用 22水泥砂漿錨桿，長(zhǎng)度5 m ,間距1.2 m X 1.2 m 梅花形布置，大致垂直于巖層走向安設(shè)于圍巖內(nèi)。鋼筋網(wǎng)：0 6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸20 cm X 20 cm。施工時(shí)按4 m x 4m加

8、工好成網(wǎng)片，鋼筋間點(diǎn)焊連接， 每?jī)善摻罹W(wǎng)搭接25 cm。濕噴混凝土 ：采用混凝土濕噴機(jī)械手噴漿，總厚度10 cm,錨桿錨入后噴5 cm,掛網(wǎng)后再噴5 cm。4.3超前支護(hù)簡(jiǎn)要工藝及要求洞口段利用洞口管棚及超前小導(dǎo)管來(lái)確保拱頂部分的穩(wěn)定。4.3.1大管棚施工簡(jiǎn)要工藝及要求采用C25混凝土套拱作為管棚導(dǎo)向墻，套拱內(nèi)埋設(shè)3榀工18型鋼工字鋼與管棚鋼管焊成整體，拱部設(shè)一環(huán)長(zhǎng)40 m的大管棚，環(huán)向夾角為144° 。長(zhǎng)管棚采用的是0 108壁厚6 mm的熱軋無(wú)縫鋼管， 管棚環(huán)向間距中至中為 50 cm，鋼管軸線與襯砌外緣線夾角13° ,管棚管加工成鋼花管（注漿孔孔徑為15 mm,間距

9、為20 cm，呈梅花型布置），管內(nèi)注0.5:1的水泥漿液， 注漿 壓力0.51MPa施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，必要時(shí)可加大至2.0MPa。工藝程序：施工準(zhǔn)備t搭設(shè)鉆孔平臺(tái)t架立鉆機(jī)t確定孔位t預(yù)設(shè)導(dǎo)向管t套管鉆進(jìn)t頂入鋼管t 取出套管t管內(nèi)注漿t進(jìn)入下道工序。4.3.2小管棚施工簡(jiǎn)要工藝及要求在洞頂150度范圍內(nèi)設(shè)0 50的超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)5 m,鋼管環(huán)向間距 50 cm，縱向間距2.8m，在其前部鉆注漿孔，孔徑8 mm,孔間距15 cm，呈梅花形布置，前端加工成錐形，尾部長(zhǎng)度100 cm,作為不鉆孔的止?jié){段，注漿采用0.5 : 1的水泥漿液，注漿壓力 0.51MPa4.4洞身開(kāi)挖施工工藝及要求

10、待超前支護(hù)注漿強(qiáng)度達(dá) 85%后，方可開(kāi)挖。 洞身開(kāi)挖采用 CD法，嚴(yán)格控制超欠挖， 拱部、 邊墻超挖部分需采取措施 （如留注漿管注漿等）回填密實(shí)，噴射混凝土必須密實(shí)， 不得留有空洞。 4.4.1開(kāi)挖方法及步驟（見(jiàn)表 5）隧道分為左、右導(dǎo)坑進(jìn)行開(kāi)挖，每側(cè)導(dǎo)坑又分為兩步臺(tái)階。為保護(hù)好圍巖，圍巖盡量采用機(jī)械 輔人工開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺按每榀鋼架間距0.5m。系統(tǒng)錨桿超前支護(hù)網(wǎng)噴砼+鋼支撐中隔壁臨時(shí)支護(hù)墻拱二次襯砌仰拱填充v級(jí)圍巖中壁法施工示意圖中壁法開(kāi)挖施工步驟圖施工步驟說(shuō)明施作左洞室拱部© 50超前注漿小導(dǎo)管 開(kāi)挖左洞室上臺(tái)階（循環(huán)進(jìn)尺0.5m） 及時(shí)施作初期支護(hù)，設(shè)置中隔壁臨時(shí) 鋼支撐（設(shè)

11、置臨時(shí)仰拱）開(kāi)挖左洞室下臺(tái)階（循環(huán)進(jìn)尺0.5m）,滯后于1部3 5m。及時(shí)施作下臺(tái)階初期支護(hù)及接長(zhǎng)中隔 壁臨時(shí)鋼支撐施作右洞室拱部© 50超前注漿小導(dǎo)管開(kāi)挖右洞室上臺(tái)階（循環(huán)進(jìn)尺0.5m）,滯后于2部1020m及時(shí)施作初期支護(hù)（設(shè)置臨時(shí)仰拱）開(kāi)挖右洞室下臺(tái)階（循環(huán)進(jìn)尺0.5m）,滯后于2部1020m施作下臺(tái)階及仰拱初期支護(hù)，及早形 成封閉受力環(huán)分段拆除臨時(shí)中隔壁，每次拆除長(zhǎng)度6m仰拱及矮邊墻初期支護(hù)基面處理及時(shí)鋪設(shè)仰拱及矮邊墻防水板，灌筑仰 拱填充及矮邊墻邊墻、拱部初期支護(hù)基面處理施作邊墻、拱部復(fù)合式防水板立模灌筑邊墻、拱部二襯鋼筋砼4.4 . 2中隔壁拆除在CD法中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是

12、拆除中壁，據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，中隔壁拆除時(shí)間應(yīng)在全斷面成環(huán)后，各 部位位移充分穩(wěn)定后，才能拆除，其要求如下。442.1 中壁拆除參數(shù)(1)拱頂下沉量：7d的增量小于2mm凈空收斂值：7d的增量小于4mm(拱頂下沉的2倍)。442.2安全管理參數(shù)管理水平管理階段中隔壁拆除中位移量(mm)中隔壁拆除后位移量(mn)1安全362注意6123危險(xiǎn)12244.5初期支護(hù)施工工藝及要求(1) 初噴： 洞身開(kāi)挖后，立即噴射第一層 4 cm 厚的混凝土進(jìn)行封閉，減緩圍巖的變形。(2) 系統(tǒng)錨桿：采用25正反循環(huán)中空注漿錨桿，環(huán)向間距 1.0m，縱向間距1.0m,錨桿安設(shè)垂 直于圍巖， 注M30泥砂漿。注漿后安裝錨墊板

13、，錨墊板與巖面密貼，間距均為0.75 mx 1.0 m(環(huán) X縱)。(3) 雙層鋼筋網(wǎng)：$ 6鋼筋， 間距20 cmx 20 cm,鋼筋網(wǎng)事先按 2 mx 2 m規(guī)格制作成網(wǎng)片， 初噴后再安裝。(4) 鋼架：采用格柵鋼拱架，縱向間距 0.5 m,鋼拱架全環(huán)按單元安裝。 初噴后安裝鋼架， 拱 墻仰拱封閉成環(huán)，安裝時(shí)應(yīng)加打鎖腳錨桿； 背后要用混凝土楔形墊塊墊實(shí)；垂直于隧道中線，其傾斜度不大于2。，鋼架與定位錨桿焊接在一起，各鋼架之間用設(shè)縱向連接筋連接。(5) 復(fù)噴： 錨桿、 鋼筋網(wǎng)、 鋼架施工后，進(jìn)行噴射混凝土覆蓋，每層噴射厚度56 cm至設(shè)計(jì)厚度24 cm。4.6監(jiān)控量測(cè)根據(jù)新奧法施工原理，監(jiān)控

14、量測(cè)是隧道施工的重要環(huán)節(jié)，施工中將圍巖監(jiān)控量測(cè)作為一道重要工序納入到整個(gè)施工過(guò)程中。施工中必測(cè)項(xiàng)目：洞身凈空水平收斂和拱頂下沉、洞口段地表下沉量測(cè)。淺埋地段地表下沉量測(cè)宜與洞內(nèi)凈空變化和拱頂下沉量測(cè)在同一橫斷面內(nèi)橫斷面方向應(yīng)在隧道 中線兩側(cè)每隔25m布設(shè)地表下沉測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面設(shè)置711個(gè)點(diǎn)，測(cè)量范圍在隧道開(kāi)挖影響范圍之內(nèi)。地表下沉應(yīng)與頂量測(cè)頻率相同，按設(shè)計(jì)量測(cè)頻率堅(jiān)持觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，繪制相關(guān)時(shí)態(tài)曲線，進(jìn)行回歸分析，反饋信息和提出相應(yīng)對(duì)策。*側(cè)抱【知2#1#I1拱頂沉降觀測(cè)點(diǎn)3#2#對(duì)測(cè)點(diǎn)1#對(duì)測(cè)點(diǎn)周邊位移觀測(cè)點(diǎn)隧道監(jiān)控量測(cè)布點(diǎn)示意圖4.7防排水結(jié)構(gòu)防排水：“以排為主， 防、排、截、堵相

15、結(jié)合”綜合治理原則。防水： 隧道采用復(fù)合式襯砌，初支噴砼圭寸閉巖面裂隙，二襯模筑S8防滲混凝土實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水；初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置復(fù)合防水層，EVA防水卷材的厚度為 1.2 mm 土工布單位質(zhì)量為300 g/m2。明洞防水除混凝土結(jié)構(gòu)自防水外，在結(jié)構(gòu)外鋪設(shè)EVA防水層+無(wú)紡布，回填土夯實(shí)，并在表面鋪一層黏土隔水層。疏排：在初支與二襯間沿隧道環(huán)向設(shè)置50HDPE單壁波紋管盲溝，隧道兩側(cè)墻底設(shè)置 10cm雙壁打孔波紋管縱向貫通全隧道，環(huán)向排水管均與墻底兩側(cè)縱向排水管相連，然后通過(guò)10cmPVC橫向排水管將水引入兩側(cè) 32.8cm雙壁打孔波紋管側(cè)式排水管或44.3cm雙壁打孔波紋管中央排水管排

16、出洞外，路面水通過(guò)路緣通逢式排水溝排出洞外，與洞外的天溝、排水溝、截水溝形成完整的 排水系統(tǒng)。沉降縫、施工縫防水：除施工縫外，在圍巖類別變化部位預(yù)留沉降縫；在沉降縫用橡膠止水帶防水,在施工縫處用遇水膨脹止水條防滲。4.8襯砌隧道洞口段采用加強(qiáng)襯砌，拱墻及仰拱均設(shè)置雙層鋼筋，拱墻采用C25防水混凝土，仰拱采用 C25普通混凝土， 二次襯砌采用移動(dòng)式全液壓模板臺(tái)車和泵送砼整體澆筑。仰拱是保持隧道穩(wěn)定的重要部分，應(yīng)盡早施工，施工中采用仰拱棧橋引導(dǎo)交通，仰拱先于邊墻 施工，及早成環(huán)。5結(jié)語(yǔ) 隧道洞口段一般圍巖軟弱破碎 ，地質(zhì)情況復(fù)雜，淺埋段更是如此； 長(zhǎng)大隧道施工工期一般較緊 ，洞口段施工順利與否直接關(guān)系到隧道施工形象進(jìn)度的快慢；選擇合適的進(jìn)洞施工方案至關(guān)重要 ,能夠確保隧道施工安全，加快施工進(jìn)度，合理控制成本，做到事半功倍。 長(zhǎng)大隧道在選擇進(jìn)洞方式時(shí)更應(yīng)結(jié)合隧道洞口特點(diǎn)和地質(zhì)情況，比較各種進(jìn)洞方式的各自特點(diǎn) ,選出適合本隧道特點(diǎn)的進(jìn)洞施工方案，這一過(guò)程中聽(tīng)取專家的意見(jiàn)尤為重要；地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道組織專家評(píng)審論證進(jìn)洞方案十分必要，也非?？尚?。 隧道洞口淺埋軟弱圍巖段要遵循“超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)，早閉合”的新奧法施工原則 施工中，將超前支護(hù)與錨噴支護(hù)緊密結(jié)合，超前大管棚、短管棚均與鋼架聯(lián)接成整體，能更好 地發(fā)揮