零埋深进洞在隧道施工中的应用

第21卷 第4期 石家庄铁道学院学报(自然科学版) v。1．21 No．4 2008年12月JOURNAL OF SHIJIAZHUANG RAILWAY INSTITUTE(NATURAL SCIENCE) D。 ．2008 零埋深进洞在隧道施工中的应用 路 杨 ， 王 琪 。 郑二璞 (1．陕西省交通建设集团公司，陕西 商洛 711400；2．陕西省高速公路建设集团公司，陕西 西安 710054) 摘要：依托柞水至小河高速公路杨家湾隧道右线工程，针对隧道入口处围岩为强风化板岩， 节理、裂隙发育、岩体破碎、围岩稳定性差等特点，提出“零埋深进洞”，即“零开挖”的设计、施工 理念。即按“早进洞、晚出洞”的原则，最大限度地缩小洞口施工对自然边仰坡原始植被的破坏 程度，稳定边仰坡美化环境。工程实践证明，所提方法对于隧道洞口围岩条件较差的情况是比 较适合的。 关键词：零埋深进洞；隧道施工；大管棚超前支护 中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1674 0300(2008)04—00102—04 在传统的隧道施工中，为保证洞口有足够的覆盖层厚度，在洞口位置进行大范围的边仰坡开挖，对洞 15位置的生态环境造成了很大的破坏，同时增加了施工成本 。¨ 。依托陕西“柞小高速公路”隧道工程，在 隧道施工中提出了“零埋深进洞”也就是“零开挖”的设计、施工理念。在施工隧道洞口时，根据洞口的实 际地形条件，采取必要的加固措施，减少或不开挖边仰坡，形成与周边生态环境相和谐的隧道洞口。即按 “早进洞、晚出洞”的原则，最大限度地缩小洞口施工对自然边仰坡原始植被的破坏程度，稳定边仰坡美化 环境。故在“零埋深进洞”施工过程中必须遵循“少破坏、多保护，少扰动、多防治”的原则。 隧道洞口地质概况 根据“零埋深进洞”施工MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714796961753_1的原则以及杨家湾隧道右线地质情况，设计图纸洞口里程为 RK91+380 (洞15横断面见图1)，明暗交接点里程为 RK91+400，从实际测量的横断面图上可以看出，该段里程为半 明半暗段，隧道左侧覆盖层较厚，设计围岩为强风化板岩，节理，裂隙发育，岩体破碎，围岩稳定性差，同时 又处于偏压位置，是进洞施工的薄弱环节。根据对现场地质的调查情况及经过测算，遵循“早进洞，晚出 洞”的设计原则，保证施工的安全性，从减少扰动围岩的角度，采取跳槽开挖施工，即先施工暗洞，进入暗 洞施工后返回施工半明半暗段。根据现场实际测量数据，将暗洞施工里程调整为 RK91+398(洞口横断 面见图2)，充分利用现有地形，尽量缩短明洞长度，最大限度地保护洞口原有植被，减少对环境的破坏。 地 633．657 图 1 RK91+380洞口横断面(单位~cm) 图2 RK91+398洞口横断面(单位：cm) 收稿日期：2008—08—29 作者简介：路杨 男 1976年出生 工程师 第4期 路杨等：零埋深进洞在隧道施工中的应用 103 2 隧道右线进口进洞方案 2．1 洞口跳槽施工 传统洞口施工中，在进洞时，一般都是在确定进洞里程后，先开挖边仰坡，再进行临时支护，保护围岩 及施工暗洞时的安全性，此种施工方法，一是开挖边仰坡难免会对洞口位置围岩进行大刷大挖，既降低了 围岩的稳定性，又对 自然环境造成了影响，二是洞口段围岩都比较松散，在开挖完边仰坡后，如果防护不 挡，或者在施作暗洞时对洞口围岩的扰动较大时，很容易造成洞口段的塌方，增加了暗洞施工难度 卫¨J。 如果按照传统进洞方案施工，由于在杨家湾隧道右线地表上有一条冲沟，加上杨家湾隧道右线进口半明 半暗段施工里程长达20 m，同时该段又处于偏压位置，在开挖边坡后，对围岩扰动相当大，进入暗洞施工 时，超前支护施作安全性不能保证，“零埋深进洞”方案可以先施作暗洞超前支护，在保证进入暗洞施工安 全性的前提下，再施工半明半暗段，这样既减少了对边坡的开挖，保证了施工时围岩的稳定性，又保护了 洞口原始植被，半明半暗段大体施工方案为，在原边坡边墙下用机械开挖0．7～1．1 m宽、2 m长的沟槽， 根据开挖轮廓线预留核心土，将钢拱架顺山体坡向密贴于山体上，在开挖完成后，立即进行初喷及仰供的 施作，从而减少山体对洞口段的压力。 2．2 施工套拱 根据设计要求，V级围岩浅埋洞口段纵向设置 2 m套拱，套拱厚 60 em，套拱内预埋 中108 X4导向钢 管。套拱施工在暗洞超前支护施作前施工。在洞外不开挖山脚岩体的情况下，采用机械开槽的方法施工 套拱钢拱架，其架立三榀 I20工字钢，问距60 cm，用连接筋焊成一个整体，套拱在仰坡外面紧贴，采用 22 砂浆锁脚锚杆固定，在钢拱架上按照设计大管棚间距安装长 2 ITI的导向管与管棚位置方向一致，在浇注 60 em厚的 C25混凝土 。 。 2．3 管棚超前支护施工 洞口采用 中89大管棚( 89×5 mm热轧无缝钢管)超前支护。中89大管棚只用于洞口第一环超前支 护，第一环以后的洞内超前支护采用 qb50小导管。大管棚设置于衬砌拱部，L=20 m，环向间距40 em， OL一1。，一环共 33根，外插角 1～3。，搭接长度大于 1 m。管心与设计衬砌外轮廓线间距大于 30 em，平行 路面中线布置。按照设计在掌子面画出隧道中心线及衬砌外轮廓线，并定出管棚孔眼(33个)位置，搭脚 手架形成管棚操作平台，调整管棚机角度，保证管棚孔眼外插角正确。 按设计孔位用管棚钻机钻孔后用钻机将管棚钢管顶人，按设计要求打好管棚钢管上的注浆孔， 10 注浆孔间距 15 em交错布置，并在管尾焊上法兰盘，以与压浆管前端法兰盘连接。注浆采用注浆泵后退式 分段压注，首先将压浆管插入钢管内，距离压浆面 5～10 cm，然后随着压浆时间及压浆量，将压浆管逐步 往后拉，保证管棚各部位注浆均匀。采用利用法兰盘牢固连接压浆头，防止压浆管退出伤人。注浆材料 为水泥净浆，水泥浆水灰比 1：1，浆液扩散半径不小于0．5 ITI，注浆压力为0．5～1．0 MPa。在孔口处设置 止浆塞，止浆塞应能承受最大注浆压力。注浆前进行现场试验，以确定最终的注浆参数。注浆结束后及 时清除管内浆液，并用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度 J。大管棚施作完成后开始进洞开挖。 2．4 管棚注浆 注浆采用 1：1水泥浆液，当每孔注浆量达到设计注浆量时，结束注浆，在施工中根据注浆效果调整 参数，注浆 口管棚和导向管间隙采用止浆塞止浆。管棚注浆的质量好坏将直接影响管棚支护质量与隧道 施工的安全，因此在施工时必须严格按操作流程进行，需要特别注意的事项有：钢管尾段必须焊接与钢拱 腹部，以增强共同支护作用；注浆前检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止注浆液冲出伤人。注浆时 密切监视压力变化，发现异常及时处理。钢管内必须充满水泥浆，注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑 浆要停止注浆， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 原因及时解决。注浆时先注单号孑L，后注双号孔。做好注浆压力、注浆量、注浆时间 等各项记录 l 5l 3 “零埋深进洞"施工过程 在隧道进洞施工前，准确测量洞 口的实际地形情况，根据实际洞口地形条件，由建设方组织设计单 104 石家庄铁道学院学报(自然科学版) 第21卷 位、监理单位、施工单位，进行五方会审确定具体可行、符合实际地形的进洞方案。 3．1 准确定位 隧道洞口开挖前，对原设计洞门前后山体进行实地测量，标绘出横断图，为确定隧道进洞方案及洞门 设计方案优化等提供合理依据。 3．2 清理表土 适当清理洞门范围的植物、表土，做好临时支护和排水，保持洞口的稳定，提前施作永久或临时截水 沟，防止雨水对洞口的冲刷。并进一步的查明洞口地质情况。 3．3 强支护 在洞身正式开挖前，根据洞口岩质的情况，采取不同的超前支护方式，也可对洞口地质较差段落进行 注浆等预加固。洞VI地质破碎，稳定性差，采取 qb89的大管棚支护进洞，确保进洞安全；洞口岩质较好，采 取双排或单排 @50小导管支护进洞，节省工程造价。 3．4 套拱、或半明半暗或跳槽准备 隧道洞身开挖前，先施工套拱，保证施工人员有稳定、安全的工作面。对于半明半暗进洞的隧道，应 根据具体的施工现场地形条件，在确保安全的前提下，确定先施工半明半暗部分，还是先进行跳槽施工暗 洞后再施工半明半暗部分。柞小高速杨家湾隧道右线根据实际施工条件，采取的是跳槽施工方案，在以 下就以杨家湾隧道右线为例详细论述“零埋深进洞”的施工工艺。 3．5 短进尺、弱爆破 隧道进洞开挖时应采用上下台阶，预留核心土法施工，局部地段采用弱爆破，以确保掌字面的稳定， 尽可能地减少对围岩的扰动，充分发挥围岩的自稳能力，尽量采取短进尺，勤支护，保证安全可靠。 3．6 勤量测 监控量测项目包括浅埋段地表沉降、拱顶下沉、隧道净空水平收敛等项 目。浅埋地段隧道地表下沉 量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内，当地表有建筑物时应在建筑物周围增设地表下 沉观测。量测频率主要根据位移速率和测点距开挖面距离而定，即隧道开挖或支护初期，测试频率为 l一 2次／d，随着围岩逐渐稳定，量测次数可以逐渐减少，当出现异常情况时，应及时增加量测次数，并对量测 数据进行分析处理与必要的计算，绘出曲线，根据所绘曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，以指 导施工作业，保证施工安全。 3．7 早封闭 洞口段施工一定距离后，根据监控量测，在围岩基本稳定的情况下，初期支护应及时封闭成环，改善 初期支护及围岩的受力状态。同时应尽快完成二衬的施工，在明、暗}同分界处设环向背贴式止水带，明洞 拱墙背后的渗水不得顺坡渗入洞内。墙后的排水设施应与填土同时完成，并保证出水口通畅。 4 开挖方法 在管棚注浆加固围岩后，进入洞身开挖也就是关键施工工序，开挖前用仪器定位并画出开挖轮廓。 开挖以机械或风镐人工开挖为主，松动爆破为辅，预留核心土，个别弧石，微药量解体，风镐修凿轮廓，用 人工将渣料直接沿斜坡卸下至隧底，机械装运，每循环进尺0．75 m，开挖后初喷3～5 CI／I，立即打设锚杆、 挂网、架设拱架喷砼至设计厚度。为减小下断面单侧边墙开挖时因拱部初期支护拱脚悬空引起的下沉， 初期支护拱脚部位设锁脚锚杆加固，单侧边墙开挖后，立即初喷 3～5 cm砼封闭边墙围岩，然后接长边墙 拱架、挂网、打锚杆，再喷砼至设计厚度。 5 隧道开挖监控数据及结果 现场监控量测是隧道施工时的重要组成部分，通过现场量测掌握围岩和支护的动态，指导施工，预报 险情，确保安全，进行日常的施工管理。根据设计要求，结合隧道围岩情况，布置拱顶下沉及周边位移量 测和地表下沉量测测点，对所测的数据进行分析处理计算后，判定围岩的稳定性，及时预报围岩变化情 第4期 路杨等：零埋深进洞在隧道施工中的应用 105 况，确定施工时应采取的措施，为修正和确定隧道初期支护参数，二次衬砌施作时间提供参考依据。 隧道施工中现场监控量测测点应设在距开挖面2 m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心保护， 不受下一循环破坏；测点应布置在同一断面内，这样测量结果才能互相印证，协同分析及应用。本隧道监 控观测点位布置如图3所示，为三个观测点，A点为拱顶位移观测点，B 和c为周边位移观测点，三点都为进入暗洞施工后首循环观测点，具有 一 定代表性。 根据观测数值，绘制位移一时间曲线图，根据现场实测数据，绘制各观 测点的位移．时间曲线，如图4所示，从图4中可以看出，A点和B、C点之 问都发生了一定位移，从曲线图上可以看出收敛值在开挖25 d左右收敛 速率达到 0．05 mm以下，即可认为围岩已趋向稳定状态。 A 6 结语 图3位移量测点布置 所提出的“零埋深进洞”隧道施工方法具有明显减少对边仰坡的大 刷大挖的特点，既保证了施工安全性，又保护 1f1 了隧道洞口的生态环境，值得在工程实践中 l 参考与推广。具体具有如下特点： ’ (1)在保证安全进人暗洞施工的前提下， 0 对洞口段进行施工，确保了隧道口围岩的整 体稳定性； (2)采用“零埋深进洞”隧道施工方法进 C 0 5 10 15 20 25 3O 35 40 45 50 55 毗 图4 观测点位移一时间曲线 行隧道施工时，各工序必须紧跟，使半明半暗段初期支护在最短时间内形成封闭环，从而保证隧道落底时 的安全； (3)由于此种施工方案采取的是“少破坏、多保护，少扰动、多防治”的施工原则，以少部分开挖就可以 达到施工要求，大大节省了人力、物力，节约了施工成本。 参 考 文 献 [1]吴茂辉．铁路浅埋隧道施工技术[J]．山西建筑 ，2007(12)：310—311． [2]王新线，牟亚洲．软弱围岩浅埋暗挖法大跨度隧道施工技术[J]．铁道 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 设计 ，2002(2)：20—21． [3]黎爱清，吕秀华．长大管棚施工工法[J]．西部探矿工程，2003(12)：80—81． [4]王旭东，粟刚．大管棚超前施工工艺在公路隧道施工中的应用[J]．浙江水利水电专科学校学报，2004(3)：24．25． [5]郑继虎．大管棚注浆技术在偏压隧道施工中的应用[J]．科技情报开发与经济，2007(1 1)：294—296． Zero Depth at Entrance in Tunnel Construction Lu Yang ， Wang Qi ， Zheng Erpu (1．Shanxi Province Communications Construction Group，Shangluo 71 1400，China； 2．Shaanxi Province Express Highway Construction Group，Xi’an 710054，China) Abstract：Based on the right line project of Yangjiawan Tunnel of Zhashui—Xiaohe Express Highway，in view of the characteristics of the heavily weathered surrounding rock at the entrance，such as jointing，crack， broken mass and low stability，this paper brings forward the concept“zero depth at entrance”，or“zero excava— tion”．According to the principle of“early entering and late exiting”．this method tries to reduce the damage to the original vegetation on the slope and stabilize the slope to protect the environment．The practice in the project proves that this method is suitable for tunnel entrance with poor surrounding rocks． Key words：zero depth at entrance；tunnel construction；bassoon shed advance shoting ( 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 编辑 刘宪福)