隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析

　文章编号:0451-0712(2005)02-0166-03 中图分类号:U455.4 文献标识码:B

隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析

杨明举

(华杰工程咨询有限公司　北京市　100007)

摘　要:公路隧道施工中洞身段存在较为严重的浅埋偏压问题,通过分析并对几种处理方案进行综合比较,提出采用地表钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案。实施中,隧道不仅顺利通过该段,监控量测数据还表明,初期支护及洞周位移收敛稳定。

关键词:隧道;浅埋;偏压;地表注浆

1　工程概况及地质条件

梅河高速公路三断岭1号隧道位于广东省梅州市低山丘陵地带。隧道采用左、右线分离的单向行驶双车道隧道,有效净宽为10150m,有效净高5100m,左线全长为406m,右线为370m,洞身段最大埋深约78m。

根据区域地质调绘及钻孔资料揭示,该山体基岩为震旦系变质砂岩夹泥质灰岩透镜体,表层为第四系山沟冲积淤泥质亚粘土及坡、残积土。其中右线洞身K25+417～+470段穿越地层为残积亚粘土、强风化岩及弱风化岩。亚粘土呈硬塑状,强风化岩呈半岩半土状夹碎块状,强度不均匀,松散结构,遇水易软化崩解,属 类围岩;在该段地表存在一冲沟,冲沟坡度为30°,见图1所示。其中K25+430、K25+ 450等断面隧道洞顶最小埋深仅为60c m,且处于

图1　隧道穿越冲沟示意严重偏压状态。隧道穿越此浅埋偏压段施工存在极大的坍方、冒顶及严重偏压等危险。施工前须对该段进行预加固处理。

2　处理方案比较

隧道工程在处理浅埋偏压的实例较多。一般洞口段处理偏压常采用带偏压墙的明洞方式;对于有较大埋深的偏压,可采用地表注浆加固的方式。针对本工程特点,提出3种方案。

A方案:冲沟下缘设置挡墙进行地表回填加固,隧道施工按正常设计进行。

B方案:对该浅埋偏压段开挖路堑,施做偏压明洞。

C方案:地表钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案。

A方案,由于该浅埋偏压段为一冲沟,纵、横向自然坡度较陡,且隧道位于半山腰,挡土墙施工不仅困难,而且断面尺寸及挡墙高度较大,同时回填工程不仅方量大,而且需要增加较长的运料便道。B方案,由于路堑的开挖,形成三面高边坡,不仅增加大量的开挖面边仰坡临时防护外,隧道暗洞开挖与该明洞段的施工衔接处理也比较艰难,而且在梅州地区该段很有可能在雨季施工,该方案对隧道的稳定和施工非常不利。C方案地表钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板,通过对地表采用钢花管注浆加固,并采用钢筋混凝土盖板将钢花管连接成一体。原则上避开了前两方案的缺点,但施工工艺相对要求较高。各

收稿日期:2004-10-15

　公路　2005年2月　第2期 H IGHW A Y　Feb12005　N o12　

方案比较见表1。

表1　各处理方案比较

项　目

A 方案

B 方案

C 方案

施工工艺

挡墙、回填加固、运料便道开挖、偏压墙、边坡临时支护地表钢管注浆、浇注钢筋混凝土盖板施工难度较为简单较为复杂施工工艺较高工程量工程量大工程量较大工程量较少工期要求较长较长较短

外部因素影响

雨季施工有一定影响

雨季施工影响较大

雨季施工影响较小

综合考虑上述各方案的优缺点,结合相关类

似工程的处理措施以及本工程的特点,最终采用地表钢管竖向注浆预加固并设置钢筋混凝土盖板方案。

3　地表注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案设计311　加固范围

通过对浅埋偏压段进行地表注浆加固,隧道从加固体中通过,可有效地减小偏压的影响;采用钢筋混凝土盖板将注浆钢花管连成一体,不仅加强了抗偏压能力,而且进一步防止隧道开挖时冒顶、坍塌。考虑本段隧道的地形、地质条件,确定该地表竖向注浆预加固范围为K 25+420～+470,长50m ;横向范围按隧道中线左侧20m ,右侧14m 计。施做钢筋混凝土盖板纵向范围为K 25+425～+46015,长3515m 。具体布置范围见图2、图3所示。

图2　沿隧道轴线加固范围

单位:c m

图3　加固区典型隧道横断面布置

312　竖向钢管注浆设计

钢管采用<89×5,按钢筋混凝土盖板范围分为 区和 区。

区钢管布置于钢筋混凝土盖板范围以内,管口高出盖板顶面30c m 。盖板顶面以下150c m 范围内管身不设钻眼,注浆段管身按梅花形间距30c m 钻6mm 的花孔。钢管间距为150c m ×150c m 。

区钢管布置于钢筋混凝土盖板范围以外,管

口设置C 20混凝土止浆塞,尺寸为60c m ×60c m ×30c m 。管口高出止浆塞顶面30c m 。止浆塞底面以下150c m 范围内管身不设钻眼,注浆段管身按梅花形间距30c m 钻6mm 的花孔。钢管间距为200c m ×200c m 。

钢管打入深度分段进行控制:隧道开挖线以外范围按仰拱开挖底线以下100～200c m ;隧道开挖线以内范围打入至隧道圆心水平线。

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761—　2005年　第2期 杨明举:隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析

除采用少量双液浆封堵地表处止浆塞口或管口,钢管注浆材料采用水泥浆,分次间歇式注入,注浆初压在015～1M Pa ,超过2M Pa 时可终止压浆。单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的孔隙率确定,可按下式进行计算:

Q =ΑΒN ・ΠR 2

L (1)式中:Q 为浆液注入量,m 3;R 为浆液有效扩散

半径

,m ;L 为注浆段长度,m ;Α为浆液充盈系数;Β为浆液消耗系数;N 为围岩裂隙率,%。313　钢筋混凝土盖板设计

混凝土标号采用25号;盖板厚度为50c m ;纵、横向钢筋采用<20,间距为20c m ,并与钢花管出露段通过三角筋焊接牢固;盖板边缘架立筋采用<8;盖板浇注施工前宜对地表适当整平,清除浮土;浇注时,应预留排气孔,并在注浆前对排气孔进行有效封堵。施工时宜结合地形施做施工缝,并对施工缝进行严格防水处理。施工后在盖板及注浆范围培土植草进行绿化处理。4　监控量测分析

为了了解处理后隧道支护结构的工作状态,评

价浅埋偏压段处理的效果,在施工期对K 25+430隧道断面进行了监控量测;监测数据表明洞周位移收敛量较小,隧道侧墙水平累积位移值在113mm 左右,平均每天位移收敛值为012mm ;拱顶累积位移值在115mm 左右,平均每天位移收敛值在011mm 左右,基本上可认为隧道围岩趋于稳定。隧道侧墙水平和拱顶位移～时间曲线见图4、图5;埋设在侧墙深部的位移计反映的数据为015～1mm 。说明采用地表竖向钢管注浆以及钢筋混凝土盖板方案对隧道浅埋偏压处治问题有很好的效用。5　结语

山区隧道洞身段浅埋偏压问题受地形、地质以及施工等条件的限制,特别是对于冲沟较陡,严重偏

图4　隧道初期支护边墙水平位移～时间曲线

图5　隧道初期支护拱顶位移～时间曲线

压的隧道施工,处理起来有相当难度。通过工程实践

证明,采用地表竖向钢管注浆以及钢筋混凝土盖板方案,对浅埋偏压段进行地表注浆加固,可有效地减小偏压的影响;同时通过钢筋混凝土盖板将注浆钢花管连成一体,进一步加强了抗偏压能力,而且防止了隧道开挖时冒顶、坍塌,对隧道的施工安全起到很大的作用。地表竖向钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板方案对山区隧道洞身段浅埋偏压处治是一种有效的措施。参考文献:

[1]　关宝树.隧道工程施工要点集[M ].北京:人民交通出

版社,2003.

[2]　JTJ 026-90,公路隧道设计规范[S ].

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861— 公 路 2005年　第2期