隧道浅埋偏压洞口段施工

隧道浅埋偏压洞口段施工 [摘 要] 因地形地貌原因，很多隧道进洞口围岩呈浅埋偏压状态，结合岩性软弱、节理裂隙发育等情况， 使洞口段掘进施工难度加大。有时 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 文件洞口段技术措施仍难以控制掘进后初支变形以至于侵入二衬空 间，对施工质量、施工安全产生了严重的影响。大乘山隧道是一个较典型的浅埋、偏压，同时围岩岩性软 弱的工程实例。本文系统介绍大乘山隧道洞口段，针对浅埋、偏压及不良岩性，在洞顶位置和洞身范围采 取相应技术措施。文章同时提供了初支变形及监控量测的有关资料。 [关键词] 浅埋偏压 洞口段 施工 浅埋偏压围岩隧道地形复杂，掘进施工易产生变形，且变形量大，甚至发生突发事件， 是隧道施工的重点和难点所在，施工前必须弄清楚围岩的工程地质特性和可能发生的各种灾 害，制定确实可行的施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和施工方法；同时，加强开挖后围岩变形量测，及时准确的掌 握围岩的变形量、变形时间和变形规律，并分析整理数据，及时调整施工方案，以达到减小 危害，指导施工的目的。 1、 浅埋偏压隧道的判定 对于双线铁路隧道洞顶埋深小于Ⅵ级围岩 35-45m、Ⅴ级围岩 18-25m、Ⅳ级围岩 10-14m、 Ⅲ级围岩 5-7m，为浅埋隧道；对于由于施工原因，或地质原因，或地形原因或综合原因， 围岩压力呈明显的不均匀性，使支护受偏压荷载作用的，为偏压隧道。综合二者，为浅埋偏 压隧道。附隧道外侧拱肩至地表面垂直距离示意图及 t 值表（当隧道外侧拱肩至地表面垂直 距离 t 值小于表中数值时，视为偏压隧道，t 值单位米）： 图 1 隧道外侧拱肩至地表面垂直距离示意图 表 1 隧道外侧拱肩至地表面垂直距离 t 值 围岩等级 地面坡度 1:1 1:1.5 1:2 1:2.5 单线 双线 单线 双线 单线 双线 单线 双线 Ⅳ 岩石 5 - 4 11 4 10 - - Ⅳ 土 10 - 8 16 6 14 5.5 13 Ⅴ 18 12 16 30 12 25 10 20 2、 浅埋偏压隧道存在的风险 浅埋隧道埋深浅，覆盖层薄，土质松散，围岩体结构承载能力差，难以自成拱，地表易 沉降，严重的会出现塌方等病害，施工难度大。 偏压隧道是由于地形的不对称性，使作用在横断面上的荷载不平衡，加大了隧道结构压 力，导致结构在剪力作用下被破坏，严重的会出现山体滑动、塌方，洞内初支变形下沉，对 隧道施工十分不利。总之，浅埋偏压隧道受地形地质因素影响大，易出现塌方、变形下沉， 施工难度和风险大。 3、 大乘山隧道工程概况 沪昆客专大乘山隧道位于湖南冷水江市中低山区，全长 3701m，为单洞双线隧道，隧道 最大埋深 426m。 大乘山隧道属剥蚀、侵蚀构造中低山区，地形地貌复杂，沿线所经之处沟谷纵横，相对 切割深度 100-200m。进口段围岩等级为Ⅴ级，以粉质粘土、灰岩和泥质灰岩为主；裂隙发 育。 4、大乘山隧道浅埋偏压段施工 4.1 浅埋偏压判定 大乘山隧道进口明暗交界里程为 DK184+987，其中 DK184+987-DK185+010 段坡比为 1:2.0，并沿线路前进方向坡度越陡；同时该段隧道外侧拱肩至地表的垂直距离为 14m,且埋 深在 0-14m 之间变化，均小于表 1 中所列数值。由此，隧道进口段判定为浅埋偏压地形段， 见图 2。 图 2 大乘山隧道进口图 4.2 进洞前浅埋偏压处理方案 （1）山体注浆 隧道 DK184+987-DK185+040 段，线路左右侧各 20m 范围山体垂直注浆。注浆管为 Ø50mm*5mm 的无缝钢管，按 2m*2m 梅花形布设，对山体进行加固处理。附山体注浆平 面布置图、钻孔和注浆图： 图 3 山体注浆平面布置图 图 4 地表钻孔 图 5 地表注浆 （2）超前长管棚 隧道 DK184+987-DK185+027 段，施作 40m 超前长管棚进行超前支护。管棚钢管为 Ø108mm*5mm 的无缝钢管，内设由四根Φ16的主筋、3-5cm 的短节管(Ø42*3.5mm 无缝 钢管）构成的钢筋笼骨架（以提高管棚的抗弯能力）组成，在导向墙上利用管棚机钻孔，成 孔后人工配合机械将制作好的管棚顶进孔中并注浆，形成整体的超前支护系统，见图 6。 图 6 长管棚孔位布置图 图 7 管棚钻孔 图 8 管棚注浆 4.3 洞内初支变形下沉 （1）隧道于 2011 年 03 月 17 日正洞开挖施工。 4 月 3 日，掌子面掘进至 DK185+011.6 处时，拱顶沉降达到 67.4mm，周边收敛达到 60.9mm，当日周边收敛达到 5.1mm/d，已超过 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求，随即停止掘进对监控数据进行分析。4月 7 日，指挥部组织设计方和监理单位现 场查勘后，确定增加临时仰拱措施。附拱顶下沉、周边收敛检测表。 表 2 拱顶下沉检测表 日期 隧道名称 大乘山隧道进口 监控断面 初次测量高 程 本日测量 高 程 本日沉降 （mm） 累计下沉量(mm) 2011.04.03 DK184+987 235.4851 235.4177 4.4 67.4 DK184+992 235.6161 235.5707 3.6 45.4 DK184+997 235.6957 235.6631 2.7 32.6 DK185+002 235.7634 235.7416 2.4 21.8 DK185+007 235.8068 235.7959 2.9 10.9 表 3 周边收敛检测表 日期 隧道名称 大乘山隧道进口 监控断面 初次量测两点 距离值（mm） 本日量测两点 距离值（mm） 本日收 敛(mm) 累计收敛量 (mm) 2011.04.03 DK184+987 11.5508 11.4899 3.5 60.9 DK184+992 11.5387 11.4889 3.7 49.8 DK184+997 11.5073 11.4747 3.1 32.6 DK185+002 11.1989 11.1728 5.1 26.1 DK185+007 11.1023 11.0894 4.7 12.9 （2）4 月 16日，掌子面掘进至 DK185+017.0 时拱顶累计沉降最大值为 189.9mm，周边累 计收敛最大值为 241.6mm，立即掘进施工，采用激光断面仪检测初支断面，发现线路左侧初 支侵入二衬最大值达 15cm，二衬无法施工，需对变形下沉段作换拱处理。附拱顶下沉、周 边收敛检测表： 表 4 拱顶下沉检测表 日期 隧道名称 大乘山隧道进口 监控断面 初次测量高 程 本日测量 高 程 本日沉降 （mm） 累计下沉量(mm) 2011.04.16 DK184+987 235.4851 235.3200 4.2 165.1 DK184+992 235.6161 235.4516 5.5 64.50 DK184+997 235.6957 235.5158 4.1 179.9 DK185+002 235.7634 235.5735 4.5 189.9 DK185+007 235.8068 235.6309 3.7 175.9 DK185+012 235.8911 235.8769 4.2 14.2 表 5 周边收敛检测表 日期 隧道名称 大乘山隧道进口 监控断面 初次量测两点 距离值（mm） 本日量测两点 距离值（mm） 本日收 敛(mm) 累计收敛量 (mm) 2011.04.16 DK184+98 7 11.5508 11.3392 5.2 211.6 DK184+99 2 11.5387 11.3140 7.5 224.7 DK184+99 7 11.5073 11.2872 9.4 220.1 DK185+00 2 11.1989 10.9573 18.7 241.6 DK185+00 7 11.1023 10.9088 5.3 193.5 DK185+01 2 11.2194 11.2040 4.0 15.4 4.4 线路右侧施作挡墙和洞顶卸载 （1）线路右侧施作挡墙 隧道进口偏压力主要来源于线路左侧山体，确定施作衡重式挡墙以平衡偏压力。在 线路右侧坡脚处，施作衡重式反压挡墙。挡墙长 30m，每 10m 设沉降缝；挡墙采用 C20 片 石混凝土结构，基础宽 4m，深 2.5m，墙身高 7m，上、下顶面宽度分别为 2m 与 4m。挡墙 施作完成且强度达到要求后，回填反压土。分层填筑并夯实，分层厚度 30cm。挡墙及反压 土处理见图 10、11。 图 10 挡墙设计图 图 11 挡墙及反压土处理 （2）洞顶卸载 挡墙施作减小了左侧山体的挤压，隧道受力得到均衡。为减缓洞内初支变形下沉， 需对隧道拱顶左侧山体进行卸载；再对卸载山体碾压，打设锚杆，铺设网片喷浆，封闭裂隙， 防止雨水渗透，见图 12、13。 图 12 卸载横断面设计图 图 13 卸载纵断面设计图 通过施作挡墙和山体卸载，平衡了偏压力，减小了竖向土压力，隧道洞身受力得到均衡， 基本处于稳定的状态，为洞内换拱提供了安全保障。 4.5 洞内换拱、加强二衬支护 （1）洞内换拱 6 月 7 日，洞内初支侵入二衬达到 34.8cm，初支已严重变形，不能满足二衬施工 的要求（该段为Ⅴb浅埋偏压段，二衬厚度为 50cm），需对变形下沉段作换拱处理。 初支换拱是隧道施工中危险性很高的工作，需有安全、完备的施工方案及经验丰富的 作业队伍，采取周密的预防措施，否则塑变的粉质黏土围岩一旦失稳引起滑坡、塌方后果极 其严重。换拱大致分为监控测量、初支换拱段加固、制作换拱台车、换拱。具体施作如下： 监控测量：在换拱全过程到二衬施工前，连续进行地表下沉量测、拱顶下沉量测、水 平净空收敛量测，判断围岩动态，指导施工安全。 初支换拱段加固：初支严重变形的 DK184+987～DK185+019 段，原设计为径向Φ25*7mm 普通中空锚杆（环向×纵向=1.2 米×1.0 米梅花形布置),为提高围岩稳定，增加Φ 42mm*3.5mm 径向注浆小导管（L=4m，环向间距 50 ㎝，纵向间距 60 ㎝）进行超前支护。水 灰比 1：1，注浆压力 0.5MPa～1.0MPa。 制作换拱台车：按照隧道实际断面制作换拱台车，作用是依靠台车与变形初支建立支 撑连接，减缓换拱过程初支变形，避免压浆或置换过程原初期支护钢架失稳，达到对换拱部 位两侧的初支保护。台车也对现场施工人员提供安全保障。 换拱：该施工区域处于浅埋偏压，围岩以自稳较差的硬塑性粉质黏土为主，容易因失 稳引起滑坍、塌方。开挖主要以破碎锤配合人工风镐为主，严禁爆破作业。换拱时，原有临 时仰拱拱架与初期支护拱架暂不拆除，新换的拱架拱脚要落在密实的基础上，必要时下垫槽 钢 28a，L—25cm，以确保在换拱期间断面的稳定性。 （2）加强二衬支护 隧道 DK184+987-DK185+023.4 段，由原设计衬砌参数环向主筋Φ22、纵向分布筋Φ 14 变更为环向主筋Φ25、纵向分布筋Φ16，以加强衬砌结构的整体受力，提高结构的稳定 性。 6、 施工经验总结 （1）采用山体注浆及施作超前支护加固围岩，提高了围岩稳定性和整体受力条件。 （2）浅埋偏压隧道的施工以暗挖为主，严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、 早封闭、勤量测”的十八字方针，尽快封闭成环； （3）地形原因形成偏压情况分可施作挡墙来平衡，偏压力仍然过大的一侧，可对山体卸 载处理，以平衡偏压力； （4）初支变形下沉严重时建议进行换拱，以满足二衬施工要求；同时，加强偏压段支 护衬砌的参数，提高结构的稳定性。 7、 结束语 大乘山隧道洞口段施工采取了洞外洞顶卸载，线路右侧施作挡墙并结合山体注浆和洞 内换拱、加强衬砌支护两者结合的措施，根本上达到了稳定围岩变形，解决初支变形过大的 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，保证了隧道工程正常施工。 参考文献 中华人民共和国行业 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 ：≤高速铁路施工工程施工技术指南≥ 铁建设（2010） 241 号 姓名： 罗志刚 性别：男 出生年月：1985.11.22 毕业院校：安徽交通职业技术学院 学历：大专