浅析浅埋土质隧道施工技术

1、浅析土质浅埋隧道施工技术（*，*公司）摘要：在浅埋土质隧道施工中，往往会出现初支开裂、剥落、掉块，钢架出现扭曲、弯折等变形现象，导致初支侵入二衬甚至是净空，影响隧道施工质量和安全。本文介绍了土质隧道初支变形处理及预防措施，为以后类似地质隧道施工提供参考。关键词：浅埋；土质隧道；初支变形；处理措施0 引言在隧道施工中经常会遇到一些不利于施工的特殊地质，如膨胀土、黄土、流沙等，各种因素都可能造成初支变形、侵入二衬，严重时发生坍塌，严重影响施工安全和质量。本文以膨胀土为例，结合云桂铁路新发一号隧道DK635+968DK636+003段初支变形处理经验，提出浅埋土质隧道施工注意事项及预防初支变形的控制措施。1 工程及地质情况*隧道位于云南省红河州境内，隧道全长582m，设计为双线隧道，最大埋深约30m，全隧均为级围岩。隧区属滇东南构造剥蚀丘陵地貌，隧道覆盖层为第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）粉质黏土、松软土；坡残积（Q4dl+el）黏土（弱膨胀土）；上第三系河头组（N1-2h）黏土（中等膨胀土）。下伏基岩为二叠系上统峨眉山组（P2）玄武岩。洞身DK635+968DK636+003段穿越黏土

2、及玄武岩（P2）全风化带（W4），均为膨胀土；该段设计采用拱部60中管棚超前支护，全环I20b钢架加强支护，钢架间距0.6m，采用CRD法施工。2 隧道施工情况2.1 初支变形情况施工中在拆除DK635+955DK635+961段临时竖撑，施作仰拱钢架，并完成仰拱钢架封闭成环后，发现洞内上台阶左侧DK635+957DK635+970段钢架基础接头处有水平纵向裂缝，右侧DK635+947DK635+965段上台阶钢架基础接头处有水平纵向裂缝，并伴有初支砼剥落现象，边墙与仰拱钢架接头处有初支砼剥落现象。同时，地表出现裂缝，裂缝宽度约35cm。出现上述现象后，立即进行临时加固，并观测初支变形情况，采取加固措施后初支变形趋于稳定，随后进行正常施工。当对DK635+973DK635+979段仰拱右侧进行开挖后，洞内变形开始增大，部分段落出现环向裂缝，中隔壁临时竖撑有扭曲现象，中隔壁喷砼局部剥落，临时竖撑出现局部扭曲及凸起。同时，地表出现新的裂缝。2.2 施工揭示地质情况开挖揭示岩性为玄武岩，棕红褐黄色，上台阶为全风化带（W4），围岩呈土状；下台阶为全风化带（W3），围岩呈碎块石土状，岩质软，强度

3、低，岩块易碎，用手可捏碎或折断，整体围岩呈潮湿、稍密状。2.3 监控量测据监控量测数据显示，DK635+968DK636+003段有不同程度的初支侵限情况，不能满足二衬设计厚度要求。其中最大侵限20.5cm，侵限最大位置出现在拱部及拱腰。3 原因分析根据监控量测及现场施工情况综合分析，地表开裂及洞内变形主要原因为：（1）隧道围岩差导致支护变形，DK635+968DK636+003段穿越岩层为膨胀土，强度低，稳定性差，开挖后在重力作用下易坍塌，使拱顶受挤压下沉，钢架发生扭曲、变形，导致出现裂缝和砼剥落现象。（2）支护不及时导致变形，经过分析，隧道上台阶、仰拱开挖为产生较大变形的工序，在开挖后未及时封闭成环，未能及时有效的提供初期支护的约束条件，造成围岩下沉。（3）裂缝首先出现在上台阶钢架基础接头处，洞内变形增大出现在仰拱开挖后，表明上台阶拱脚及拱墙与仰拱钢架接头结构过于薄弱,在拱脚压力作用下,承载基础因软弱而沉陷。（4）临时竖撑拆除的时机过早，没有掌握好临时竖撑拆除至二衬的距离，导致拱顶下沉。4 处理措施DK635+968DK636+003段初支已侵入二衬界限，影响二衬质量，须对本段落采

4、用换拱处理，考虑施工安全及换拱时机，对DK635+968DK635+997段采用先临时模筑衬砌，待隧道贯通后进行换拱处理，对DK635+997DK636+003段进行直接换拱处理。4.1 DK635+968DK635+997段处理措施考虑本段已完成下台阶开挖，局部段落已完成仰拱施工，直接换拱断面高度较高，风险较大，且处理时间较长，为保证施工安全，对本段采用先设置C30砼模筑衬砌，待隧道开挖贯通后再进行换拱处理，具体处理措施如下：（1）隧道贯通前：对本段采用临时横撑、竖撑及斜撑进行加固，待监控量测稳定后开挖仰拱，及时施作仰拱钢架，封闭成环，施作临时拱墙C30砼模筑衬砌。（2）隧道贯通后：先拆除拱墙C30砼模筑衬砌，对隧道拱墙采用42小导管径向注浆加固，原位拆除已侵限钢架，并嵌入新钢架，拱腰钢架接头处采用外扩大拱脚进行扩挖，以增加受力面积，并采用G32自进式锚杆进行加固，钢架基础采用75注浆钢花管加固。每拆换6m施作一次拱墙C35钢筋砼衬砌，直至衬砌砼施作完成。4.2 DK635+997DK636+003段处理措施考虑本段仅完成上台阶开挖，对本段采用直接换拱处理：先对本段拱部采取42小导管

5、径向注浆加固，于相邻两变形钢架之间凿槽嵌入全环I22b钢架，拆除侵限的钢架及初期支护，并进行扩挖，重新施作初期支护钢架。4.3 处理效果隧道贯通前临时模筑衬砌及换拱处理完成后，经观测，变形及沉降均处于正常范围内，后续施工中再未出现因初期支护变形过大而返工的问题；隧道贯通后及时对DK635+968DK635+997段作了换拱处理。经过处理，DK635+968DK636+003段二衬砼厚度及隧道净空满足设计要求，二衬砼亦无开裂现象，隧道质量符合设计要求。5 控制措施为有效控制土质隧道初支变形，确保隧道施工安全和质量，施工中应遵循“弱爆破、强支护、勤量测”的原则，施工中应注意以下事项：（1）尽量采用无爆破掘进法，以减少对围岩的扰动，并缩短开挖进尺，必要时下台阶可以采用放坡开挖或多台阶开挖。（2）支护要及时，开挖后应尽量缩短围岩暴露时间，及时封闭，使支护体系能及时、充分发挥作用，使围岩的变形和地表下沉得到有效控制。（3）必须将监控量测作为关键工序，以全面支护系统的变形情况，坚持动态设计、动态施工原则，及时调整施工工艺、方法及支护措施，避免盲目施工，降低施工风险。（4）合理选择工序步距，开挖工作

6、面距仰拱和填充的距离宜为20m30m，仰拱与拱墙衬砌之间距离宜为20m30m，当含水量大时应适当缩短距离。（5）合理掌握临时竖撑和横撑的拆除时机，仰拱开挖前应先拆除下部水平横撑，拆除长度应与仰拱长度一致，中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度根据量测结果确定，临时支护拆除后要及时施作仰拱和二次衬砌。（6）预留变形量要合理，要根据监控量测情况，合理调整后续预留变形量。6 结语总之，在类似土质隧道施工时，只要我们科学合理的组织施工，合理的施工方法，加强监控量测，用量测结果指导施工，及时调整支护参数，就能有效解决隧道初支变形过大的问题，将变形控制在正常范围内，以保证隧道施工安全和质量。参考文献：1 钱波.不良地质条件隧道施工技术M.北京:水利水电出版社，2012.2 何荣才.浅析不良地质条件下的隧道施工技术J.北京:城市建设理论研究，2012（4）.作者简介：张绪鹏，男，1985年8月出生，2010年7月毕业于湖北工业大学工程管理专业，现为中铁十八局集团有限公司云桂铁路云南段项目经理部助理工程师。通讯地址：云南省红河州弥勒市温泉路中铁十八局。电话：15126279729.邮箱：6324947063

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