淺埋暗挖隧洞施工

/緒言由于淺埋段圍巖類型多為雜質回填土、全風化或強風化土層以及殘積層土積累，隧洞土體開挖面旁邊產生應力重分布，土體抗剪力內切角和膠體凝合強度小，在滲漏裂隙水的作用下，塊體失重，極易坍塌、掉塊，致使水工隧洞掘進具有相當的緊急性和施工技術難度也較大。淺埋暗挖法是參考新奧法的基本原理，開挖中接受多種幫助施工措施加固圍巖，充分調動圍巖的自穩(wěn)實力，開挖后剛好支護，封閉成環(huán)，使其和圍巖共同作用形成聯合支護體系，有效的抑制圍巖過大變形的一種綜合施工技術。淺埋暗挖法施工技術特點一、圍巖變形波及地表淺埋隧道施工中開挖的影響將波及地表。為了避開對地面建筑物及地層內埋設的線路管網等的破壞，愛惜地面自然景觀，克服對地上交通的影響，更好的適應四周環(huán)境的要求，必需嚴格限制地中及地表的沉陷變形。在變形量方面，不僅由于開挖干脆引起圍巖的沉降變形，還應計入由于圍巖的作用引起支護體系的柔性變形及施工各階段中基礎下沉變位而引起的結構整體位移。和變形量相對應而存在的地層塑性區(qū)的發(fā)展，除了對四周環(huán)境的影響外，還減弱了圍巖的穩(wěn)定實力，使施工更加困難。二、要求剛性支護或地層改良和深埋隧道可以給支護以適量變形不同。淺埋暗挖法施工時，其支護時間要盡可能提前，支護的剛度也應適當加大，以便抑制地中及地表的變形沉陷。除必需選用適當的開挖方法，支護方式及施工工藝外，還經常接受對前方圍巖條件進行改良及超前支護等作為限制地層沉降變形的基本措施。三、通過試驗段來指導設計及施工由于四周環(huán)境及隧道所處地段地質的困難性，往往須要選取地質條件和結構狀況有代表性的一段工程作為試驗段。在做出包括結構設計、施工方案、試驗及量測支配的設計后，先期開工。對施工過程中引起地中及地表沉陷變形態(tài)況、支護結構及圍巖應力狀態(tài)、對地面環(huán)境的影響程度等狀況進行視察、量測、分析和探討。試驗段施工中所取得的數據，還可以用反分析方法獲得更符合實際的圍巖力學參數，并在此基礎上進行力學分析計算。通過對試驗段施工的探討分析，除進行優(yōu)化設計及施工方案外，還對量測數據管理標準進行驗證。開挖方法及支護方式我參和的某引水工程主洞（K11+880~K11+920段）自某沖溝下穿過工程開工前通過對主洞（K11+880~K11+920段）拱頂進行固結灌漿，發(fā)覺該河段地表下4米為流沙及淤泥層，4米以下至拱頂部分為強風化泥巖層，由于長期浸泡在水中，泥巖已特別軟弱，滲水性強，不易成孔；同時接受套管鉆孔進行固結灌漿，由于主洞拱頂距離沖溝河底全部覆蓋層僅8米，河水較易滲透至隧洞中，由于主洞開挖面距離斜井出口較遠，給洞內排水帶來較大困難。淺埋暗挖法施工隧道工程時，應依據工程特點、圍巖狀況、環(huán)境要求以及施工單位的自身條件等，選擇適宜的開挖方法及掘進方式。必要時，應通過試驗段進行驗證。一、土洞開挖方式本工程由于覆蓋層較薄，地下水豐富，施工為盡量削減對四周土體的擾動，接受了分上下臺階，挖掘機協(xié)作人工開挖的方式。

在暗洞外圍維護項目施工完成后，即可進行暗洞進洞施工。隧道掘進擬接受小型挖掘機進行主體開挖，擴幫部分則接受人力風鎬掘除，每循環(huán)進尺總體限制在1m。洞口段可適當縮短進尺長度，以使薄弱的洞口段盡早封閉，確保平安。開挖分臺階進行，先用小型挖機挖上臺階核心土層，不出碴，后人工站立于上臺階風鎬或尖嘴鋤擴挖上臺階至設計開挖輪廓，然后挖機再挖下臺階墻部土體，擴挖仍用人工掘除到位。出碴在短距離內（隧洞進尺5~10m范圍內）接受小型挖機裝碴，倒運至襯砌洞口，再翻碴至運輸車輛上外棄。距離超過上述規(guī)定后，則由挖掘機翻松土層后，運輸汽車退進至掌子面，人工裝碴至汽車上外運?？紤]到土質地基易被水浸泡液化，要求地基層用塊片石鋪墊，便于車輛及人員進出。隧道開挖完成后，及早進行支護施工?？紤]到開挖后。出碴時間會較長，可考慮用小型挖機將碴體扒離掌子面確定距離后，即將支護材料如鋼架等運至洞內支立，而出碴和洞內支護同步進行，盡可能縮短出碴時間，如能做到出碴和洞內支護同步進行最為志向。二、支護方式淺埋暗挖法施工的隧道多接受復合式襯砌。支護設計時可分為三種狀況：初期支護承受全部荷載，二次支護（內層襯砌）僅作為平安貯備；初期支護和二次支護共同擔當荷載；初期支護僅作為施工期間的臨時支護，二次支護作為主要承載結構。設計時應將結構設計，施工方法及支護方式，幫助施工方法等進行綜合探討，并經試驗段進行驗證。在施工過程中依據量測數據不斷進行改善。對于地下水豐富的淺埋隧道，應接受洞內井點降水和周邊圍巖注漿等措施來改善施工條件。在地表允許的狀況下，也可結合深井降水和地面預注漿堵水等措施進行水的綜合治理，以削減水的危害，確保施工的平安和圍巖的穩(wěn)定。依據工程實際狀況，并經過試驗段驗證，對于土類支護主要以接受固結灌漿+鋼拱架+鎖腳錨桿+超前注漿小導管+系統(tǒng)錨桿+鋼筋網片+排水孔+噴射混凝土支護。開挖完成后，即進行支護施工。支護參數初定如下：鋼架：縱向榀間距0.4m，由于土層不穩(wěn)定，地板超挖78cm，接受=1\*ROMANI18工字鋼制作成弧形，和上部鋼支撐焊接成整體，然后接受C20混凝土回填封閉。鋼架縱向連接筋接受φ25螺紋鋼筋，環(huán)向間距0.5m。Φ42超前小導管注漿支護：小導管單根長3.5m，環(huán)向間距30cm，每環(huán)布置根，縱向排距0.4m，小導管緊貼鋼架外輪緣朝前鉆進，外插角宜限制在15°以內，外露尾端焊接于鋼架上,形成連接整體后注漿。徑向錨桿：接受φ25砂漿錨桿，長度3.3m，環(huán)向間距0.5m，縱向間距0.5m，錨桿也緊貼鋼架徑向打入，并將其外露部分和鋼架焊接成整體。此處特別應留意鎖腳錨桿的加強設置，在拱墻腳可接受夾焊鋼架的方法進行處理，充分發(fā)揮鋼架的支護實力。鋼筋網：接受φ8網片，網格間距20×20cm。網片可在洞外加工成小片，洞內施工時，鋪于鋼架上焊接成型。噴砼：C20號，每一循環(huán)進尺開挖完成后，立刻初噴5cm厚C20混凝土封閉，既便于隨時視察圍巖的穩(wěn)定性，同時也能通過封閉臨空面，使圍巖發(fā)揮自身成拱維持穩(wěn)定的作用。完成初期支護后，進行其次次20cm厚C20混凝土噴護，噴砼工作是將鋼架、小導管、系統(tǒng)錨桿和網片連接成整體的最終工作，要求按設計和協(xié)作比嚴格施工，確保初期支護的整體結構強度。三、施工排水

為同步對洞口段排水系統(tǒng)進一步完善，做好排水工作，確保山坡上方地表水不淌至洞內，特別是明洞口的截水橫溝和臨時集水池應盡快施做。將圍巖滲水及裂隙水收集匯流有組織地排出洞外,如裂隙水較大要實行止水措施。由于洞內地下水較多，地下水對本隧洞的結構平安和施工平安均構成不利影響，故施工時更應加強排水工作,洞內外均應設置集水池集中排水，避開由于水浸泡對圍巖和基底的弱化產生的滑塌現象。本工程淺埋暗挖段多位于強風化泥巖層中，地下水特別豐富，泥巖遇水易軟化形成淤泥。為了保證施工正常進行，削減隧洞開挖過程中因底板軟化導致施工機械無法運行狀況的發(fā)生，沿斜井軸線開挖降水坑，間距50m（實際間距依據施工現場狀況確定）。降水坑具體做法：寬3.9m，長2.0m，深1.5m，側壁接受25cm厚C20混凝土襯砌，為了便利施工機械和工人通行，接受間距30cm的18#工字鋼橫跨坑口，Φ25@200鋼筋焊接在工字鋼底部使其形成整體，工字鋼面層焊接5mm鋼板，鋼板上焊接Φ8@200鋼筋防滑，在坑口頂四周安裝一排間距50cm，長50cm的,50pvc排水管。限制沉陷變形及防塌一、現場監(jiān)控量測在淺埋暗挖法施工中將現場監(jiān)控量測作為一道工序來進行。應使施工現場每時每刻均處於監(jiān)控之中，以確保工程平安及限制沉陷變形。量測項目包括!（必測）和"（選測）兩類。現場量測數據應剛好繪制成位移—時間曲線（或散點圖）。曲線的時間橫坐標下注明施工工序和開挖工作面距量測斷面的距離。當曲線趨于平緩時，應進行數據處理或回來分析，以推算基本穩(wěn)定時間、最終位移值，駕馭位移變更規(guī)律。依據量測管理基準及隧道施工各階段沉陷變形限制標準進行施工管理。當量測值超過標準時，應探討超標緣由。必要時對已作支護體系進行補強及改進施工工藝。當曲線出現反彎點，即位移數據出現反常的急劇增長現象時，表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，應加強監(jiān)測和立刻對支護體系補強，必要時應立刻停止向前開挖及實行穩(wěn)定工作面的措施以確保施工平安。經妥當處理后，才能接著向前施工。該隧道設置了支護狀態(tài)目測視察、周邊收斂位移、拱頂下沉及洞口地表沉陷四項圍巖量測項目。測點沿開挖輪廓布置5個測點（見下圖），其中拱頂處設置1點，拱頂下1.5m設置2點，拱頂下3.0處設置2點，其中拱部測點為測量拱頂下沉之用，運用精密水平儀和水準尺進行；下面2組水平測點為測周邊位移收斂之用，運用SWJ—IV型收斂儀；壓力盒進行地表下沉量測。測點集中設在隧道中線地表處，和洞內測點位置對應。圖3.1圍巖量測測點布置圖二、量測管理基準及施工各階段沉陷變形限制標準的建立施工中主要接受位移量測數據作為信息化管理目標。管理基準值應依據現場的特定條件來制定。當地面建筑對地層沉陷敏感時，接受限制沉陷的多種措施（包括改善圍巖條件等）不易達到要求或極不經濟時，可以同時實行結構加固的措施，并建立相應的基準值。隧道施工量測數據管理基準值應細化為各施工階段限制標準。限制標準數值一般應分為三個限制水平。I級為平安值（相應平安系數為以上），II級為警戒值（平安系數為），III級為緊急值（平安系數1.1左右）。施工中量測數值處于III級時，一般應立刻停止向前掘進，補強已有支護體系使已施工地段快速穩(wěn)定，并探討改進向前施工的方案。結語通過接受上下導坑開、小型挖掘機協(xié)作人工開挖，小導管超前加固圍巖及工字鋼和網噴錨聯合支護，量測監(jiān)控圍巖狀態(tài)及仰拱緊跟下導這