不良地质隧道洞口段的施工技术

湖南交通科技　第３９卷第３期　Ｖｏ１．３９　Ｎｏ．３　２０１３年９月　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｓｅｐ．２０１３　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１３）０３—０１５２．０３　不良地质隧道洞口段的施工技术　郑小庆　（湖南省怀通高速公路建设开发有限公司，湖南怀化４１８１　１６）　摘要：山区隧道洞口段偏压、岩堆、浅埋软弱围岩等不良地质明显。以往不良地质的洞　口段施工，从施工准备到洞口段建成，施工周期长，主要原因是对地质情况认识不清，施工方法　不当，支护不及时、不到位，以致造成洞口段坍方，进洞困难。结合茅坪隧道出口施工实践，介　绍了山区隧道洞口处于古滑坡体上的施工技术方案。　关键词：隧道工程；滑坡地段；洞口施工　中图分类号：Ｕ　４５５．４　文献标识码：Ｂ　在以前我国多数隧道洞口段都是采用上导坑进　胶结，结构松散，处于“一触即溃”的极不稳定状态，　洞，钢拱架支护，超前小导管压浆的施工方法。这种　施工中除了要加强施工支护以外，还要特别注意拦　施工方法有几大缺陷，首先是拱圈易下沉开裂或受　截地表水。根据该洞口的地质情况，在施工时首要　侧压开裂，其次是为了让拱圈自然下沉需提高开挖　注意的是加固围岩、加强支护，克服了进洞困难、易　ｌ５～２０　ｃｍ，第三是围岩变形大，不利于隧道稳定。　塌方以及施工周期长的问题，使隧道洞口段能够稳　而现在隧道施工利用新奥法原理采取对地表预加固　定、安全、优质地建成。具体施工方案如下。　措施，增强洞口段围岩自稳能力，洞口段开挖后加强　２．１做好天沟排水系统施工　施工支护控制围岩变形，采用及时施工仰拱尽早封　隧道洞口截水沟施工前和洞口施工前，先检查　闭成环的方法避免拱圈下沉并有效抵抗侧压力，以　边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石。　使不良地质的隧道洞口段能够稳定、安全、优质地　然后根据设计并结合地形条件选择地面植被破坏　建成。　小、排水畅通的地方进行设置，水沟用Ｃ２０砼浇筑　１　工程简介　牢固。洞顶环向截水沟在隧道外顺地形接入隧道口　附近的沟道内。　茅坪隧道出口端洞口位于山坡下部的古滑坡体　２．２预加固桩加固　上，该滑坡体系基岩顺层面滑移堆积而成，滑坡体范　首先清除地表草木植被等影响施工的地面植　围较大，滑坡体面积大于ｌＯ万１ＴＩ　，体积大于２００万　物。然后施工预加固桩，左右线每个洞口设计２根　Ｉｎ　，，洞口处滑体厚度１８．５～２０．９　ｍ，地面坡度相对　预加固桩，布置在洞口两侧，桩长１８　Ｉｎ，桩径为　较缓，坡度２０。左右，洞口上方地表多为水田，滑坡　１．５　Ｉｎ×２　Ｉｎ，挖桩过程中按设计要求及时施工护壁　体主要成分为块石，冲填少量黏土，块石由强风化的　砼，保证施工安全；预加固桩采用Ｃ３０砼浇注，待桩　泥质页和中风化的石英砂岩组成，洞口下方长期有　砼达到１００％强度后再进行明洞下部开挖并施做套　泉水流出，表明滑体内地下水丰富，地下水活动频　拱、管棚。　繁，滑体稳定性较差。开挖过程中易产生坍塌、甚至　２．３边仰坡支护　冒顶，隧道洞口段有１１０　ｍ位于古滑坡堆积体内，开　洞口仰坡防护采用小导管压浆、挂钢筋网、喷射　挖前要对古滑坡体进行预加固处治。　砼进行加固防护，导管采用￣４２注浆小导管，长　２　洞口段施工方法　６　ｍ，布置间距１．５　ｍ，梅花型布置，钢筋网采用　８　钢筋网，网格尺寸２０　ｃｍ×２０　ｃｍ，然后喷射１０　ｃｍ　隧道洞口段通过古滑坡体时，其结构为较大碎　厚Ｃ２０砼。钢筋冷拉调直后使用，钢筋表面不得有　石、块石乱叠而成，细颗粒的泥砂较少，碎屑物间无　裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度为１～　收稿日期：２０１３—０８—３Ｏ　作者简介：郑小庆（１９８６－），女，主要从事高速公路建设与管理。　３期　郑小庆：不良地质隧道洞口段的施工技术　１５３　２个网格，采用焊接。钢筋网随受喷面起伏铺设，与　调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管　受喷面的间隙一般不大于３　ｃｍ，与钢管或其它固定　周围孔隙充填饱满。注浆从低向高进行、间隔注浆，　装置焊接牢固。喷射砼时，缩短喷头至受喷面的距　即：先灌注“单”号孑Ｌ，再灌注“双”号孔。浆液由稀　离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不得小于　到浓，一般单管达到设计注浆量作为注浆结束的　４　ｃｍ。　标准。　２．４管棚施工　２．５洞口开挖　进洞Ｋ２８＋８６１～＋８８９采用长管棚，管棚设计　由于洞口古滑坡地段围岩风化、破碎，稳定性　长度２８　ｍ，采用　１０８　ｍｍ热轧无缝钢管，壁厚　差，开挖掘进施工时严格按照“管超前、严注浆、短　６　ｍｍ；每个洞口环向设置３５根，钢管间距４０　ｅｍ。　开挖、强支护、早封闭、勤量测、控下沉”的施工原则　管棚施工采用顶进法施工，即先用管棚钻机钻大于　组织施工…。采用超前管棚注浆支护和注浆小导　管棚直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶　管支护，预留核心土法，分拱部、中层、下部三层台阶　进钢管。施工前应首先做好导向墙，导向墙长度　开挖，开挖循环进尺０．５　ｍ。上台阶环形导坑采用　２　ｍ，按设计位置布孔、并标注，架设管棚钻机，配备　人工持风镐开挖，核心土及下台阶采用人工配挖掘　电动油压钻机１台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立　机开挖，上下台阶开挖距离保持在６　ｍ左右。环形　轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。　导坑开挖完后，及时架立永久钢支撑，进行喷锚支　钢管接头采用丝扣连接，丝扣长１５　ｅｍ。各钻孔均　护，初期支护基本稳定后，开挖核心土。下半断面落　要做好施工记录。　底采取跳槽开挖，一次落底长度不大于２榀钢支撑，　管棚注浆量必须满足设计要求，浆液扩散半径　左右侧交错进行　。见图１。　不小于０．５　ｍ；若注浆量超限，未达到压力要求，应　＼　Ｉ　／／／　＂｜／／　，／１　／／／／／／／￣　＼　一　。＿＿　／／　／　上　｝疗　掌子　／　（　③　／　④＼　．　三二　　Ｉｌ　—＼＼＼＼＼＼＼＼／　／　＼＼、钢　支　卜］　／　卜———～　———————一　＼　　Ｊ　，＝＝　、、、～　９＂／／／／／Ｘ，／／／／／／／／／／／／／／／／／／／２　＼　＼仰拱及回填　ｌ５　ｍ内　施工步骤说明：①上导坑施工：ａ）施工掌子面超前支护；ｂ）开挖上导坑（留核心土弧形开挖）；ｃ）上导坑初期支护。②上导坑核心土体开　挖　③左侧下导坑施工：ａ）左侧下导坑开挖；ｂ）下导坑初期支护　④右侧下导坑施工：ａ）右侧下导坑开挖；ｂ）下导坑初期开护；ｃ）施做　钢支撑仰拱闭合．及时跟进仰拱及仰拱回填。⑤拱墙防水层及二衬施工。　图１　Ｖ级围岩开挖施工工序图　２．６初期支护　凝土的回弹量。同时由于隧道喷射混凝土厚度为　支护参数：Ｋ２８＋８８７～＋７８５段采用钢拱架支　２６　ｃｍ，施工时分两层作业。第二次喷射混凝土在第　撑，钢拱架采用Ｉ　２Ｏ，间距０．５　ｍ，超前采用双层　一层混凝土终凝１　ｈ后进行，需冲洗第一层混凝土　（／，４２小导管，长度为４．５　ｍ，３２根。钢筋网采用　８　面。二次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。　钢筋网，网格尺寸２０　ｅｍ　ｘ　２０　ｃｍ，喷射砼２６　ｃｍ进　２．７及时施作仰拱。形成全环封闭结构　行支护。　支护完成后，以６　ｍ的循环进尺及时完成仰拱　喷射混凝土作业采用分段、分块，先墙后拱、自　及仰拱回填开挖、衬砌砼浇筑，尽快形成全环封闭结　下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的　构。为加快施工进度，仰拱及仰拱填充砼施工时可　螺旋形运动，螺旋直径约２０～３０　ｃｍ，以保证混凝土　以考虑采用早强措施，施工采用机械运输、人工摊　喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少混　铺、机械振捣，同时做好养护工作。　ｌ５４　湖南交通科技　３９卷　２．８做好监控量测工作　２５　通过施工现场监控量测监视围岩的变化情况，　掌握支护结构在其过程中的力学状态和稳定程度，　、ｇ　２０　吕　　姗　２月　ｌ　６　㈣　０　５　以确保施工安全，通过数据处理，及时提供信息反馈　于施工　。　ｊ型１５　籀　ｌＯ　５　８　２　隧洞支护结构和周围岩体的变形、应力状态及　其稳定情况密切相关，隧道支护结构和周围岩体的　各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力　异常等，通过观测结果来验证支护结构效果，确定支　护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施　工方法提供依据。周边收敛位移及拱顶下沉是隧道　围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边收敛位　０　２８　３０　０２　０４　０６　０８　１ｏ　ｌ２　ｌ４　ｌ６　ｌ８　２Ｏ　２２　２４　２６　２８　３０　２　漫　”　慢　Ｏ　日　６月　７月　测量日期／２０ｌ３（月一日）　∞明　嘶　９　０　图４茅坪隧道出口右洞Ｋ２８＋８３５断面周边收敛累计时程　（　｛　加　一　曲线图　●　２　月　●　ＣＪ　日　）　过程，７月８日开始施工仰拱开挖时有一个短暂的　８　２　突变，在封闭成环后拱顶下沉及周边收敛都逐渐趋　于稳定，说明了及时封闭成环的重要性。　２　７　移及拱顶下沉可为判断隧道空间的稳定性提供可靠　的信息。在洞口段施工过程中及时布点进行了观　测，随时准备采取加强措施。　在经过长期的观ｉ贝４后，隧道在仰拱施工完毕、封　如　闭成环后没有发生任何变形问题，证明所采用的施　工方法和支护措施是安全、可靠的。　从地表沉降曲线（图２）来看，地表沉降在下导　坑施工及仰拱开挖时有一个短暂的突变外是一个徐　变的过程，但从下沉量变化可以看出围岩开挖暴露　后刚性支护不够及时，以致围岩变形和下沉值较大，　刚性支撑完成后下沉速率明显下降，也说明了及时　施作刚度较大的支护能有效地控制围岩变形和地表　下沉。　３　结束语　现代隧道施工已有上百年的历史了，但是由于　地质情况千变万化，对隧道的受力分析并没有形成　一套统一的完整的计算方法，尤其是对不良地质及　软弱围岩，更不可能有“包治百病”的施工方法，只　有弄清地质情况后，根据实际情况采取相应的施工　三　量　、　措施才可能保证施工安全，从而保证隧道施工有序　进行。在浅埋、滑坡及堆积体隧道洞口段，我们认为　施工时关键的是强调对围岩变形的控制而不是围岩　ｊ堡　世　士　变形的释放，也就是说：①初期支护必须有一定的　刚度，不能光强调其柔性；②二次衬砌要及时施工，　不能拘泥于某些技术规程中关于施工二衬混凝土时　围岩变形速率必须小于０．１　ｍｍ／ｄ的规定。经过隧　图２茅坪隧道出口右洞Ｋ２８＋８３０地表沉降累计时程　曲线图　道施工的实践也证明了我们应用的施工原则和采用　的施工方法是完全正确的、妥当的。　参考文献：　［１］高虎军，王木群．浅埋软弱地层（滑坡体）隧道进洞施工技术研　究［Ｊ］．公路工程，２０１３，３８（３）：２３３—２３６．　［２］蒋正华．隧道洞口地形偏压段的新型设计与施工方法［Ｊ］．公路　工程，２０１０，３５（２）：８９—９１．　从拱顶下沉曲线（图３）和周边收敛曲线（图４）　来看，仰拱施工成环之前，围岩的变形是一个徐变的　７０　兰６０　三５０　血ｌ　４０　莲３０　２０　ｌ０　Ｏ　［３］段献礼．浅埋偏压隧道洞口段加固方案计算分析［Ｊ］．公路工程，　２０１ｌ，３６（４）：１９９—２０２．　［４］史晓琼．青坪隧道浅埋偏压及滑坡处治安全监测研究［Ｊ］．公路　ｌ７　２４　０ｌ　ｌ０　工程，２０１２，３７（１）：１５７—１６０．　６月　７月　澜０量日期／２０１３ｆ月一日）　图３茅坪隧道出口右洞Ｋ２８＋８３５断面拱顶下沉累计时程　曲线图