复杂地质条件下隧道施工技术

浅谈复杂地质条件下隧道施工技术摘要：随着我国隧道工程施工水平的不断提高，克服各种复杂地质条件的技术也逐步得到提高。

文章结合作者自己的工作实际，重点介绍了锚索、抗滑桩、钢花管注浆技术在隧道边仰坡处理中的应用，大管棚、小导管在隧道超前支护中的应用及分区防水在隧道防水中的应用，以供参考。

关键词：双联拱隧道；复杂地质；施工技术
随着国家基础设施建设的蓬勃发展，高速公路、铁路数量日趋增多，为了缩短距离、穿越地貌，修建了许多各种各样的隧道。

隧道工程与其他工程相比，具有其隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性等突出特点，从而加大了施工技术的难度和施工风险性，同时也对现场的施工管理提出了更高的要求。

目前双联拱隧道的埋深多数不大，而且双联拱隧道进出口段因地质条件差，左右洞相互靠近，施工工序多，施工难度也比较大，采用合理的施工技术对隧道质量及安全具有极其重大的意义。

一、工程概况
湖南张花高速公路第25合同段马步冲双联拱隧道位于湖南省保靖县迁陵镇境内，隧道起止桩号k108+157~k108+415，全长258m。

隧道所处高程360.0m～410.0m，相对高差50m。

该工程地层单斜产出，区内小型压缩性错断、节理、裂隙比较发育，在隧道进口中导洞顶部至出口左洞边缘附近有一顺层挤压带，带宽2m～3m，两侧岩层产状在挤压带内逐渐渐变，裂隙产状平行仰坡。

隧道轴线上强风
化层深度20m～30m，横断面上左距轴线5m附近强风化深度均有较大的突变。

二、施工技术在隧道施工中的应用及研究内容
根据该隧道施工中所揭露的岩层看，该隧道所处地质条件差，造成施工工序转换频繁，多次扰动结构和围岩，对隧道的稳定和安全造成很大影响。

由此确定了主要研究内容为：（１）锚索、抗滑桩及钢花管注浆施工技术在隧道边仰坡处理上的应用；（２）大管棚在隧道超前支护中的应用；（３）小管棚在隧道超前支护中的应用；（４）分区防水在隧道防水中的应用。

三、主要项目的研究和实施
（一）锚索、抗滑桩、钢花管注浆施工技术对隧道进口顺层及偏压处理
由于隧道进口仰坡及中导洞开挖后，k108+167～k108+230段坡顶地面变形开裂，进口段由于顺层及偏压，顶部出现开裂，其形成机理主要受控于挤压带下部泥化夹层及反倾向裂隙，由于雨季降水降低了夹层的力学指标，加上隧洞仰坡及中导洞开挖导致隧洞塌顶而使地面开裂，以及中导洞下部挤压塌顶拉裂。

１．k108+151～k108+219段设桩板墙，抗滑桩采用14根2.5m ×3.0m方桩，桩间距5m，桩长27m，28m，29m，30m，34m五种，抗滑桩桩身采用c25号混凝土浇筑，一根桩连续浇筑，避免施工缝，抗滑桩护壁采用c20混凝土，护壁厚为30cm，一次现浇深度不得大于100cm，桩间板采用现浇钢筋混凝土板，板厚60cm，板高8m，10m
两种，桩板墙内回填m7.5号浆砌片石与明洞顶回填相接，要求回填密实。

２．k108+160～k108+190段隧道顶地表采用φ70mm×7mm热轧无缝钢花管进行注浆固结，钢管每25cm钻φ8mm注浆孔，钢花管长4m～15m，注浆采用m30水泥浆注浆，注浆压力0.5mpa～1.0mpa，最后用m30水泥砂浆封头。

３．k108+174开始隧道中线以左25m至隧道中线设预应力锚索，预应力锚索采用井字形锚座，共7片，预应力钢铰线采用国家标准1×7标准型-15.2-1860-ⅱ-gb/t5224-1995，预应力锚索打设方向为：水平方向与隧道前进方向为45°，俯角为20°，锚索锚固段长10m，自由段长25m～35m，张拉控制力p=1000kn。

预应力锚索张拉分两次张拉，第一次张拉50%×p=500kn，待隧道初期支护完成后浇筑二次衬砌前进行第二次张拉至设计值。

（二）大管棚在隧道超前支护中的应用
该隧道进出口段围岩属ⅲ加类，围岩为强风化板岩，岩体破碎，节理裂隙发育，根据实际地质情况，进口k:108+162～k108+199段主洞上导坑开挖超前支护采用φ108mm×6mm超前大管棚施工，出口k108+380～k108+415段采用大管棚套小管棚超前支护。

大管棚主要工序叙述如下：
１．明洞边仰坡开挖支护。

边坡防护应与明洞开挖同步进行，及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土，及时封闭坡面。

２．施作套拱。

a.混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字形钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。

b.孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。

孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

３．钻孔。

a.为了便于安装钢管，钻头直径采用115mm。

b.岩质较好的可以一次成孔;钻进时产生塌孔、卡钻，需补注浆后再钻进。

c.钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

d.钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

e.认真做好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。

作为开挖洞身的地质预探预报，指导洞身开挖的依据。

４．安装管棚钢管。

a.钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ8出浆孔(靠掌子面40cm的棚管不钻孔);管头焊成圆锥形，便于入孔。

b.棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。

c.接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。

同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。

５．注浆。

a.注浆参数:水泥浆水灰比1∶1；也可加入一定水玻璃，水泥浆与水玻璃体积比例为1∶0.5；水玻璃模数2.4。

b.采用dkjb-3型注浆机将浆液注入管棚钢管内，初压0.5mpa～1.0mpa，终压2mpa，持压15min后停止注浆。

c.注浆结束后及时清除管内浆
液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。

（三）小导管在隧道超前支护中的应用
该隧道小导管主要用于v级围岩上导坑中。

1)小导管及注浆设计布设在拱部120度，φ42mm小导管长4m/根，外插角6°～8°，环向间距50cm，纵向环距2.5m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5m；压注1∶1水泥浆液，采用32.5号普通硅酸盐水泥，浆液中也可掺水泥用量3%～5%的40be水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。

2)注浆选用dkjb-3型注浆泵注浆，采用浆液搅拌桶制浆。

注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。

通过现场试验确定拱脚终压为1.2mpa，拱腰范围为1.0mpa，拱顶为0.8mpa，注浆时相邻孔眼需间隔开，不能连续注浆，以确保固结效果，又可达到控制注浆量的目的。

（四）分区防水的应用
该隧道防水施工采用分区防水施工技术，即每模二次衬砌为一个防水分区。

在隧道初期支护与模筑混凝土衬砌之间铺一层eva防水板和400g/m2的无纺布，采用无钉工艺铺设，铺设范围为拱顶至中、边墙脚泄水孔位置，隧道衬砌外的水经衬砌背面环向设置的mf7塑料盲沟，由衬砌背后边墙底的纵向φ100的波纹管汇集，最后通过横向φ50的pvc管排入两侧水沟到洞外，环向mf7盲沟按8m一环设置。

在两种围岩交接处及结构变化处设置沉降缝，沉降缝处中埋式橡胶止水带，在施工缝和伸缩缝的位置安装背贴式止水带。

其连续、突出的止水功能深深嵌入二次衬砌混凝土中，即使防水板存
在渗漏，地下水也不会在二衬与防水板间大范围流动，只有二次与防水板在同一区域漏水时，隧道结构才会产生漏水现象。

分区防水一方面使衬砌渗漏几率大大降低，另一方面又使得衬砌漏水位置与防水板的漏水位置相对应，有利于后期整治。

施工工艺:（１）固定pvc防水板。

每环pvc防水板拱部与边墙分别铺设，先将拱部pvc防水板中线重合隧道中线，并及时在pvc 防水板两边进行固定，边墙铺设从起拱线开始向下展开。

防水板当中的锚固点布置:沿横断面方向间距为40cm～100cm，沿隧道轴线方向为100m，梅花形布置；（２）焊接pvc板搭接缝。

搭接缝的焊接工作要超前于另一边；（３）焊缝补强。

焊缝有不符合质量要求时，及时进行修补处理。

参考文献
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