胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技

术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

徐长久

(中铁十九局集团有限公司工程经营部,北京100176) 摘要:胡麻岭隧道3#,4#斜井和隧道正洞区段穿越第三系弱胶结粉细砂岩,由于地层岩性软,地下水丰富,施工中涌水,流砂,掌子面泥化现象明显,施工难度极大.介绍了施工中所采用的降水,围岩加固,加强支

护等措施和方法,有效保证了工期和施工质量.施工经验可供同类工程参考. 关键词:隧道施工;第三系粉细砂岩;二次支护;水平旋喷桩;帷幕注浆中图分类

号:U455.49文献标识码:B文章编号:1672—3953(2011)O6—0055—04 1工程概况新建兰州至重庆铁路LYS-1标段胡麻岭隧道

全长13611m,进,出口里程DK68+626,DK82+

237,隧道最大埋深295m.除隧道进口936.95m位

于R一6000m的曲线上,洞身2106.05m位于R一

5000m的曲线上及出口724.9m位于R一5000

m的曲线上外,其余地段均在直线上.隧道内线

路7974m位于纵坡为8‰,2500m位于纵坡为

12.8‰,2390m位于纵坡为13g0及744m位于纵

坡为12.8‰的单面上坡段上.

隧道洞身地表主要为第四系全新统冲积砂质黄

土和粗圆砾土;第四系上更新统风积砂质黄土;下伏

基岩主要有上第三系砂岩,泥岩;下第三系砾岩,砂

岩,泥岩;白垩系下统砂岩,泥岩等.其中DK75+

800DK79+600长3800m一段围岩以第三系粉

细砂岩为主,3#和4#斜井就处在这种地层中.这种地层岩性软,岩质疏松,成岩作用差,遇水易泥化, 稳定性很差,属极软岩.当粉细砂岩不含水或含水率较低时,围岩级别为V级围岩,当地下水发育或含水率较高时,泥化现象明显,粉细砂岩多呈泥状,基底有渗水时被浸泡成淤泥,拱部及边墙塌落掉块均很严重,围岩级别为?级围岩.

隧道洞顶山体冲沟发育,沟床纵坡较大,但汇水面积较小,虽然隧道洞身山体内各冲沟未见有常年流水,但雨后各冲沟内洪水都比较大.隧道地下水类型为第四系松散残积物孑L隙潜水和基岩裂隙水, 收稿日期:2011-09—09

作者简介:徐长久(1966一),男,高级工程师,1990年毕业于石家庄铁道学院工业与民用建筑专业,主要从事土木工程施工管理工作

基岩裂隙水主要为构造裂隙水和风化裂隙水.预测隧道最大涌水量为Q一8951m./d. 2施工状况及存在问题

2.1当时施工状况

胡麻岭隧道自2009年2月开工,截至2010年 8月,全隧道仅完成2660m正洞进尺,而位于第三系粉细砂岩段中的东古路(3#)斜井工区和歇地山 (4#)斜井工区,施工进度缓慢,工期严重滞后,当时两个工区的情况如下:

(1)东古路(3#)斜井工区.3#斜井长770m. 当洞身开挖至X5+90时拱脚开始有渗水现象,至 X5+60时渗水范围扩大到拱腰,出水点分布不均, 出水量约

150~200rn./d,掌子面前有积水,经施工扰动后基底泥化,围岩变形严重,掌子面和侧墙下部稳定性差,施工中发生多次塌方,施工进度缓慢.截

止到2010年8月,17个月才累计掘进了594rn,进入第三系粉细砂岩围岩段后,每月只能进14~181TI.

(2)歇地山(4#)斜井工区.4#斜井长664m. 当洞身开挖至X2+92时,掌子面开始

渗水,地层受水浸泡,基底扰动后软化,围岩收敛严重,掌子面及侧墙下部稳定性差,施工至X1+05,X0+98段地下水出水量约为150~2001TI./d,掌子面前有积水, 拱部下沉量达1.2m(见图1),施工进度缓慢.

2.2存在问题

(1)围岩第三系粉细砂岩地层成岩性差,遇水易软化,掌子面泥化现象明显(见

图2),基底呈稀糊状,隧道变形大,支护破坏乃至坍塌,施工进度缓慢, 施工难度大,安全风险极高,工期严重滞后. (2)拱脚开挖时砂子随着渗水流出,造成拱架背后脱空,两侧边墙易垮塌,斜井下半部断面拱架接腿国防交通工程与技术_201l第6期

成果与应用?胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术徐长久

图1X0+98拱部下沉

图2掌子面泥化现象

难度极大.由于钢架多次连接施工扰动大,钢架不能及时封闭.

(3)斜井拱顶下沉及收敛变形较大,单车道斜井断面开挖过程中需要加设横撑[1.和临时仰拱来控制变形(见图3);已支护地段变形不稳定,伴有喷混凝土剥落,钢架扭曲现象发生.

一图3斜井施作横撑

(4)受裂隙水浸泡后掌子面纵向稳定性较差,上半断面开挖中需要采用喷混凝

土及时封闭掌子面和

增设超前小导管等保护措施,基底开挖时,需设排桩防护(见图4).

图4排桩防护照片

3施工对策

根据现场实际情况,经各方多次研讨后决定,对 3#和4#斜井施工采取以下加强措施:

(1)对斜井断面进行优化,采用曲墙带仰拱断面形式.施工过程中增大开挖预留沉降量50cm. (2)加强超前支护和初期支护,必要时采用二次初期支护措施.

(3)采取集中排水和井点降水的措施降低掌子面水位.

(4)基底加深0.5m,用混凝土干拌料换填,并用喷混凝土快速封闭.

(5)增设5号斜井(700m),6号斜井(480m),8 号斜井(450m)和7号竖井,增加工作面,加快整个隧道的施工进度.

43#和4#斜井增设二次支护措施及

施工方法

3#和4#斜井(围岩为V级)施工中采取了增强二次支护等措施及施工方法:

(1)超前支护.拱部设置Q42mm小导管预注浆,长4m,间距0.2m;3#斜井施工中边墙开挖轮廓设置[-14a槽钢插板长1m,间距0.2,O.3m,其规格见图5.4#斜井施工中,拱墙开挖轮廓线周边及断面中部设置桩径为60cm的水平旋喷桩.水平旋喷桩开挖轮廓线上的桩间距为40cm,互相咬合 10cm,桩长15m,搭接长度5m,拱部180.范围内外插坡度3.注入浆液为水泥浆,水灰比0.6:1

,

1:1,浆液注入量70L/m,旋喷压力35MPa,旋转速度15,20r/min,退杆速度

15,30cm/min. 旋喷桩体胶结硬化以后强度可以达到0.5,8MPa. 水平旋喷桩具有梁的效应和土体改良加强效应,能够起到防流沙,抗滑移,防渗透的作用,保证隧道掘进安全.水平旋喷桩布置详见图6.

(2)掌子面加固采用全断面帷幕注浆,止浆墙厚

1.5m,施作帷幕注浆墙时应设置泄水度为1.2,