浅埋偏压及软弱围岩隧道施工技术[].doc

论浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工技术论浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工技术泰赣经理部 熊华伦【【摘摘 要要】】 本文以泰赣高速公路下湾隧道施工为实例，具体介绍了高速公路浅埋、偏 压、软弱围岩隧道的施工工艺、施工方法，并提出了“亲嘴”进洞方案，此方案可减少对山体及 植被的破坏，同时更有效地保证施工安全 【【关键词关键词】】 浅埋 偏压 软弱围岩隧道 施工技术在浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中，由于施工技术运用或处理不当，经常会造成较 大面积的坍方，由此带来人身伤害、财产损失及工期延误等是无法估量的由我单位施工 的泰赣高速公路 C4 合同段下湾隧道属于路堑高边坡在施工过程中变更为隧道的工程项目， 整座隧道均处于严重浅埋偏压段，其中靠赣州端 98 米围岩极其软弱，且该隧道有效施工时 间仅三个月，如何保证施工工期成为整个高速公路能否按期实现通车的关键 1工程概况工程概况 下湾隧道位于泰赣高速公路 K203+545~K203+780 段左线（因该段为分离式路基） ， 长 235 米，最大埋深 21 米，最小埋深靠赣州端有 20 余米为半明半暗挖隧道，并在洞外接 长明洞 30 米隧道净宽 10.60 米。

该隧道段原设计为高达 87 米路堑高边坡，在第四、五级及第三级上半阶边坡防护施工 完毕、开挖平台距路基设计标高最大为 30 米时，因地质原因，为保证该处施工及运营安全 而将该段路基变更为单线隧道（右线仍为路基） 变更后的隧道横断面布置示意图详见图 11:0.25图图 1 下湾隧道横断面示意图（单位：下湾隧道横断面示意图（单位：m）） 埋深与线间距数据表埋深与线间距数据表里程桩号+580+600+640+680+700+715+725+735+745+750 埋深 h(m)12.4814.1917.5921.0020.8720.3510.015.060.88-2.50a 值(m)27.3026.1924.0121.7314.089.489.007.506.014.25 b 值(m)42.5041.4239.2136.9435.7834.8834.2933.7033.4133.41 根据地质调绘、钻芯取样、物探资料，下湾隧道围岩地层岩性主要为寒武系水石群 （∈3）变质岩性，岩性主要有两种： (1)、变质砂岩层：青灰色—灰黑色，厚层状构造，局部夹粉砂质千枚状板岩，硅质砂 岩，岩性坚硬致密，饱和单轴抗压强度 60~80Mpa，抗风化强，主要分布于K203+550~K203+670，为Ⅲ~Ⅳ类围岩。

(2)、千枚状板岩层：以黄绿色斑点板岩、粉砂质斑点板岩为主，偶夹灰黑色变余长石 石英砂岩，千枚状构造，岩性较软，强度低，抗风化能力差，主要分布于 K203+670~+780 段，为Ⅰ~Ⅱ类围岩 整个隧道段岩体节理裂隙发育，地下水较发育 2 2 工艺流程工艺流程 因该隧道均处于已破坏的高边坡范围，为保证施工安全，采取早进晚出的进洞方案， 即洞门修建应尽量避免对山体的扰动，尽可能减少边仰坡刷坡范围洞口处已有部分按路 基开挖，且边坡较高（约 55 米） ，不宜再破坏洞口边坡，就采取了回填贫砼反压、套拱、 超前长管棚等辅助施工措施，确保了施工安全 2.12.1 进洞套拱工艺流程进洞套拱工艺流程 该隧道进洞方案首次提出了“亲嘴”原理，其工艺流程如图 2：图图 2 2 套拱工艺流程图套拱工艺流程图 2.22.2 偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程 软弱围岩承载力低、稳定性差，易发生坍方，再加上处于偏压、浅埋段，因此，如何 对围岩进行预加固和消除偏压对隧道施工的影响成为关键其工艺流程如图 3：图图 3 3 偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程图偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程图 3 3 施工方法施工方法 3.13.1 套拱套拱 下湾隧道采用了在设计进行方案论证时由交通部蒋博士提出的“亲嘴”原理进洞，即 在洞外一定距离首先施作一个类似明洞的暗洞，逐步向洞内方向推进，直到完全嵌入山体。

该隧道采用 I16 工字钢作为内模支撑，再浇注 90cm 厚 C25#钢筋混凝土，将 I16 工字钢一 起浇注在混凝土中，并在浇注前预埋 Ф150mm 钢管作为超前长管棚施工的定位、定向套 管在套拱砼两侧回填贫混凝土至套拱外拱顶标高，然后回填土这样，洞口的边仰坡几 乎不会受到破坏，而且，套拱与回填的贫混凝土形成整体支护作用，有效地保证了洞口段 及边仰坡施工的安全 3.23.2 超前支护超前支护 在偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工中，一般须进行超前支护本隧道洞口采用局 部 及 基 础 开 挖安 装 型 钢 钢 架立 内 模帮 扎 钢 筋混 凝 土 浇 注养 生拆模回 填 贫 混 凝 土监 控 量 测预埋长管棚定位定向钢管立 外 模山体外侧回填贫砼超 前 支 护环 向 开 挖初 期 支 护安 装 型 钢 钢 架开 挖 核 心 土监 控 量 测加 强 支 护、 衬 砌锚 喷 支 护Ф108mm 热扎无缝钢管长管棚注水泥单浆液进行超前支护，导管长 20 米，节长 4 米，两节 之间用“V”型对焊，环向间距 40cm，注浆终压为 2Mpa（注浆孔孔径为 16mm，间距为 20cm，呈梅花型布置） 。

洞身Ⅱ类围岩地段采用 Ф42 热扎无缝钢管短管棚注水泥水玻璃双 浆液进行超前支护，导管长 4 米，环向间距 40cm，注浆压力为 0.8Mpa（注浆孔孔径为 6mm，间距为 15mm，呈梅花型布置 4 排） 3.33.3 开挖开挖 待超前支护注浆强度达 85%后，方可开挖考虑处于偏压、浅埋及软弱围岩段，虽已 进行超前支护，但也不能大意，因此,采用预留核心土开挖方法，即先沿隧道轮廓线开挖， 每循环进尺 0.5~1.0m，待锚喷支护达到一定强度后，再开挖核心土开挖外轮廓时，采用 风镐配合人工开挖，局部遇到坚石时，为减少对周边围岩的扰动，采用弱爆破将坚石震裂 后用风镐开挖核心土采用挖掘机开挖，局部坚石采用弱爆破将坚石震裂后用挖掘机开挖3.43.4 围岩量测围岩量测 根据新奥法施工原理，监控量测是隧道施工的重要环节，对围岩的监控量测的目的： ①掌握围岩动态，对围岩稳定性作出评价；②确定支护形式、支护参数和支护时间；③了 解支护结构、受力状态和应力分布；④评价支护结构的合理性和安全性在施工中，我们 通过对围岩周边收敛量测、拱顶下沉量测数据的分析，发现局部地段变形较快并出现细小 裂缝，通过及时修改支护参数，采取了加强支护措施，并及时施作仰拱，有效避免了安全 质量事故的发生。

3.53.5 初期支护初期支护 初期支护采用了常规的锚喷支护，即采用 I16 型钢钢架，间距 50cm，用 Ф22 钢筋环 向联接，钢筋间距 1m；系统锚杆采用 Ф22 钢筋，长 350cm，间距 80cm，呈梅花型布置； 钢筋网采用 ø8 钢筋，间距 20*20cm；喷射 24cm 厚 C25 混凝土在施工过程中，因局部围 岩变形，将围岩特软弱地段靠山体一侧的系统锚杆改为系统导管注水泥水玻璃双浆液，导 管长 450cm，注浆压力 0.5~0.8Mpa，增强了支护效果 3.63.6 防排水防排水 主要防排水措施：①排水：沿隧道纵向每 10 米环向设置一道 ф50mm 软式透水管， 并在透水管外铺设排水板；边墙底部以上 1.2 米处设置 ф100mm 软式纵向透水管，并用三 通管引至水沟排出洞外②防水：紧帖喷射混凝土表面铺设复合防水板；根据外国专家的 建议，每道工作缝均设置两条止水带；衬砌混凝土采用抗渗等级为 S6 的防水混凝土 3.73.7 衬砌衬砌 整个隧道均采用偏压加强衬砌，拱墙及仰拱均设置双层钢筋，混凝土为 C25 泵送混凝 土，采用行走式全液压衬砌台车衬砌。

4 结语结语 对于偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工，应注意以下几点： （1） 、施工前首先应制定详细可行的施工方案，处理好偏压问题，尽量减少偏压对隧 道施工的影响 （2） 、开挖要遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”的原则 （3） 、施工中，应将超前支护与锚喷支护紧密结合，超前长管棚、短管棚均应与型钢 钢架联接成整体，才能发挥更好地联合支护作用 （4） 、为保证钢架及锚喷支护的支护效果，要及时施工隧道仰拱 （5） 、要重视洞内文明施工，洞内裂隙渗水及施工用水要及时引排至洞外排水沟，不 能有积水浸泡隧底。