堵河隧道洞口偏压施工关键技术与质量控制

堵河隧道洞口偏压施工关键技术与质量控制

1工程实例

1.1工程概况

十白高速SHTJ-5 标位于十堰市张湾区，标段起点位于张湾区柏林镇泰山村，路线向西偏北展布，穿越泰山沟、黄龙山、堵河、堵河隧道，止于黄龙镇狮子沟村，起讫桩号ZK18+501

(YK18+496 〜ZK22+715( YK22+710，全长4.214km。本标段主要工程量有：分离式隧道黄龙隧道2756m,堵河隧道808m合计3564m/2座，折合单幅7128m；堵河大桥348m/1座。

其中：堵河隧道出口左洞洞口为严重偏压结构，该隧道左幅里程桩号ZK21+695- ZK22+541,全长846m,最大埋深约135m 右幅里程桩号YK21+73A YK22+505全长770m,最大埋深约134m.隧道左右幅纵面线形均为2.0%下坡。限界净高

10.25 x 5.0m。

1.2隧道洞口地形、地质、水文情况堵河隧道左线出口洞口，地质条件差，岩体非常破碎，岩体中掺杂黄土，进洞困难，围岩等级都为V级围岩。洞口地形起伏大，隧道轴线经过地段地面高程200〜348m洞口覆盖层较薄，

洞口段13m为半明半暗形式，隧道洞口为偏压结构。

隧址区地表水系较发育, 主要为隧道进口端堵河水体、大气降水形成的地表面流及山间冲沟内的季节性流水等, 水量受季节性影响

变化较大，其自然排泄畅通，对隧道施工影响较小。隧址区地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于岩体裂隙中。

2偏压隧道洞口施工

洞口施工好坏直接决定着隧道是否能够顺利进洞，总体施工工序为：原地面复测一截水沟施工一边仰坡放样一边仰坡开挖一小导管加固施工及注浆―偏压挡墙施工―套拱施工―大管棚施工―反压回填土方―洞身开挖及支护。

2.1洞顶截水沟施工

隧道洞口边仰坡开挖前，距离洞口开挖边坡线5〜6m以外施工截水沟工程，截水沟与路基边沟相连，防止雨季山坡汇积水冲洗已经开挖了的坡面，保证水流顺畅。截水沟截面尺寸净宽X高为

600mrX 600mm壁厚0.3m；M7.5号浆砌片石砌筑。

2.2边仰坡施工

边仰坡支护采用锚喷公益支护，洞口边坡采用分层开挖，开挖采用挖掘机自上而下逐段逐层开挖，分层高度2m左右，开挖

一层后及时进行边仰坡支护的施工，初喷采用4cm厚的C20喷射

混凝土，打入© 22砂浆锚杆，锚杆间距imx 1m长度4m,然后挂设钢筋网，钢筋网采用© 6的圆钢，网片间距25cmx 25cm,

复喷至10c m厚。

2.3偏压挡墙施工

偏压挡墙为C25混凝土，挡墙基础宽度5m,高度为100cm,

偏压挡墙总高度11.7m，背墙采用1 : 0.25的坡率。基础的底层

基础开挖时不得欠挖，基坑开挖至设计基底标高后，需要检验墙底地基承载力，其值需达到350kPa 以上，浇筑基础混凝土（如果地基承载力达不到设计要求，需加宽、加深基础或者换填）。基础混凝土达到设计强度75%以后，进行偏压挡墙墙身模板的安装工作，考虑施工的方便性及支撑的稳定性，基础采用一次成型的方式，并且在四周预留接插钢筋，接插钢筋采用© 22螺纹钢，长60cm,间距

40cm,外露30〜40cm偏压挡墙身采用分层施工的方式，每层施工高度为3m左右，每层间预留接插钢筋。每层施工时需在上一层混凝土达到设计强度的75%后进行模板的安

装。

2.4套拱及管棚施工

由于隧道洞口为偏压结构, 且洞口半明半暗, 洞口上方土质松散,埋深较浅,施工难度大,为了确保顺利进洞,套拱管棚分成两部分施工, 即在不同里程施工套拱管棚, 偏压挡墙施工完毕后,先施工洞口段套拱,然后施工明暗交接段套拱,套拱施工完成后进行大管棚的施工。

2.5洞顶回填土

堵河隧道左线洞口桩号为ZK18+547,明暗交接处里程桩号为

ZK22+545和ZK22+535,在进洞前需要先把洞口ZK22+535- ZK22+545段利用土方回填，利用回填土、碎石与边坡相适应的侧向土压力来抵挡洞顶左侧土体的滑动, 使洞口处开挖处于稳定状态。

（1）回填材料的要求：回填材质必须为渗水性好的砂性土。

（2）回填的施工工艺：基底清理-回填-防渗层铺设。

（3）施工技术的要求：回填应对称分层夯实，每层厚度小于0.3m，两侧回填土高差不得大于0.5m,回填至拱顶后，应分层满铺填筑至设计高度，压实度大于90%，达到设计高度后，回填层表面施工50cm厚粘土隔水层，隔水层与边仰坡应搭接良好，封闭紧密，并有1 ：5的横向坡度，便于排水，防止地表水渗透影响回填体的稳定。

3偏压隧道进洞施工

对于半明半暗且偏压严重洞口，在按照程序施工完以上各道工序后，开始进洞开挖，由于暗洞开挖困难，易出现塌方，项目根据实际情况，经过认真研究分析和听取专家意见，排除了留核心土法、两台阶法及其他方法，采用三台阶法开挖施工。

3.1 偏压隧道进洞辅助施工措施

堵河出口左?偏压隧道成功进洞的关键之一是采用了分段超前支护的施工技术，其主要辅助施工措施为：超前大管棚和超前小导管的施工。在开挖至套拱顶端时，左侧仰坡采用小导管进行注浆加固处理，注浆范围从明暗交接处沿着隧道纵向5m,横向

10m从而加固了隧道洞口围岩。超前大管棚分两个部位施工，即在偏压隧道两处明暗交接处分别施作套拱管棚。超前小导管加固范围为洞口ZK22+535处，沿着隧道纵向注入水泥浆，水泥浆在一定压力的作用下，渗透到地层中，对裂隙、空隙进行挤密、充填、加固等，改善土体自身的性质，增加土体强度。在小导管的群桩作用下，形成加筋土，对隧道偏压起到抵挡的作用。

小导管采用①42mm 3.5mm无缝钢管加工，钢管前端呈尖锥状，尾部焊接上© 6加箍筋，管壁四周钻6mm压浆孔。小导管间距1mm 1m 梅花型布置，长度4.5m。

超前大管棚采用108 无缝钢管制作，四周打孔，钢管端部弯制锥头，尾部预留100cm长止浆段，中间钢管连接采用工厂车丝处理后丝扣连接，接头在同一截面小于设计长度的50%，且相邻

截面至少应错开1m。

钻孔以长管棚作为导向墙，采用两台TUX-1 00型潜孔钻机，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确。为确保管棚施工质量，在钻进过程中，及时对孔位偏差进行检查和纠正。

注浆采用BW-250/50型注浆泵，注浆材料为425#水泥浆，并采用1 : 0.5的水泥水玻璃双液注浆，注浆压力为初压0.5〜1.0MPa,终压2.0MPa。注浆完毕稳压5〜8min，注浆管口预留溢浆口，作为注浆的观察窗，若注浆质量不满足要求，应及时进行补压。

3.2三台阶法施工工序三台阶开挖基本程序如图1 所示。

3.2.1 上台阶施工

利用上一循环设立的钢拱架施作超前支护。爆破分部开挖① 部，采用若爆破方式。每进尺0.6〜1m,同时视围岩情况也可预留小型核心土，长度一般为3mV级围岩地段掌子面喷射5cm 厚混凝土进行封闭。

分部施作①部导坑周围的初期支护，初喷混凝土4cm厚，架

立钢拱架。施作锁脚锚杆。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚