浅埋偏压隧道进洞施工技术_0

浅埋偏压隧道进洞施工技术

摘要：结合某隧道工程实例，确定了浅埋偏压隧道进洞的施工顺序及支护方案，介绍了洞口边仰坡的支护方法和偏压挡墙施工技术，论述了套拱施工措施，经过工程实践证明，该隧道进洞施工技术效果良好。

关键词：浅理偏压；隧道；进洞；施工技术

一、工程实例概述

某隧道是双洞小半径双螺旋曲线隧道，隧道左洞长2792m，右洞长为2940 m，隧道进口设在河右岸洪坡冲积所形成的平地上，轴线方向坡度20。左右，整体地势比较平缓。隧道紧贴山脚洞口段的围岩为第四系全新统洪坡积层，主要由块石夹碎石土组成，呈中密或密实状，岩体多为散体或碎裂结构，稳定性极差，地下水丰富。

二、浅埋偏压隧道进洞施工方案的选择

左洞原设计方案边、仰坡刷坡后挂网喷锚，至K 159+355处施作2m长管棚套拱，采用Φ108 mm，40 m长管棚进洞。在刷坡时发现左侧边坡多为碎砾石堆积体，自稳性极差，无法达到预期刷坡的高度，且雨水丰富，易诱发山体坍塌。为此，暗挖进洞方案被否定，此后提出在K159+355~K159+365段施作明洞，但在洞口处施作明洞，则两侧土方开挖量较大，而且加大了对洞口周围土体的扰动，特别是左侧刷坡高度更高，若边、仰坡防护不当，将引起洞口土体滑塌，以致施工周期延长，不利于尽早进洞。

明拱暗墙法(即拱部明挖、墙部暗挖)，则可避免在覆盖层较薄的条件下进行全部暗挖极易发生塌方的可能性，同时又可大大减少对洞口地表自然土体的扰动范围，所以，这是最适合隧道的施工进洞方案。

这一进洞施工方案从洞口段开始，确定长10 m的范围，对这一范围内拱脚附近放坡明挖并及时对仰坡、边坡进行挂网锚喷防护，在紧靠掌子面2m范围内架设拱部型钢钢架，并施作锁脚锚杆。由于洞口段地质条件较差，覆盖层仅有2 m左右，因此，采用了40 m长管棚超前预支护。对洞口明拱部分安置拱架及置模灌注混凝土。此后，并按洞口初始设计的环形结构向下进行台阶开挖、初期支护施作，直至二次衬砌封闭，最后在明洞拱顶进行回填植被，恢复原地貌。

三、浅埋偏压隧道进洞施工流程

在完成隧道进洞区域地质状况调查与进洞施工方案的选择、确定以后，进洞施工正式开始。浅埋偏压隧道采用明拱暗墙法进行施工时，需要严格遵照一定的工艺流程步序来完成。图1是1#隧道的进洞施工流程图。

由图1可以看出，采用明拱暗墙法的隧道进洞施工方案首先需要进行仰坡坡

面支护(步序①)还要在上部断面区域进行明挖施工(步序②)，而后对边坡坡面、成洞面进行同样的支护(步序③)，接着对隧道洞口拱部环形区域做管棚施工(步序④)。中台阶和下台阶按开挖、初期喷混凝土、安置拱架、锁脚锚杆的次序进行作业(步序⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩)。最后在进洞区域做混凝土二次衬砌与防护施工。

四、施工方法及安全技术措施

(一)成洞面加固

隧道洞口工程选择在雨水比较少的旱季开始施工，在进行开挖过程中，边坡防护与边坡开挖同步进行，开挖到成洞面附近时预留核心土体，洞口成洞面加固挂网锚喷支护，采用长5m，间距为1m梅花形Φ22的加固锚杆，挂Φ6的钢筋网片，网格间距为20 x 20cm，然后喷射l0cm厚的C20砼支护。加固锚杆使松动区的节理裂隙、破裂而等得以联结，因而增大了锚固区围岩的强度，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”，预防洞顶围岩崩塌和坠石。成洞面加固如图1。

图1 成洞面加固示意图

(二)长管棚超前支护施工

隧道洞顶覆盖层较薄，山体严重偏压，为了保证进洞施工的安全，在进洞口先做套拱，采用片石砼做套拱基座，套拱内埋设4棍U25型钢，浇注C20砼，套拱作为长管棚的导向墙。长管棚长30m,环向间距50 cm，共计30根。管棚采用108 mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，节长4m及6m。钻孔孔径比管棚钢管直径大20 - 30 mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钢管前端加工成尖锥状，尾部焊接加劲筋补强。有孔钢花管上入岩部分梅花形布置10 mm注浆孔，注浆孔间距20 cm，交错布置。钢管方向与路线中线平行，钢管倾角为仰角2度，超前长管棚注浆支护作为浅埋段施工辅助措施。

(1)长管棚施工方法

长管棚注浆水灰比0.5:1，浆液扩散半径:不小于0.5M，注浆压力:0. 5~1. 2Ma 管棚施工采用C20砼套拱做为长管棚导向墙，套拱在洞口衬砌外轮廓线以外施作，套拱内埋设4榀U25型钢，型钢与管棚钢管焊成整体。管棚套拱施工时，要预留核心土，用钻机钻孔，并顶进长管棚钢管。管棚按设计位置施工，先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可作为检查管，检查注浆质量。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm ，保证受力的均匀性，钢管接头纵向错开。

(2)长管棚超前支护在隧道施工过程中主要起的作用

梁的作用表现为长管棚超前支护的结构是一个沿隧道纵方向的梁结构，发挥一个刚性梁的效果，可以保证安全、快速进洞施工。壳的作用表现为长管棚超前支护在施工工作而前方形成一个壳结构，结构的厚度和刚性可以保证隧道施工的工作而及周边岩石的稳定。改良地质条件的作用即长管棚将隧道施工工作而周围围岩的强度加以改善。

(三)锚杆初期支护

初期支护均布置钢筋网，钢筋网采用Φ6钢筋，钢筋抗拉强度550Mpa，网片间距为20 x20cm，钢筋网在洞外钢筋加工棚加工后搬运至现场安装。浅埋地段采用Φ25中空注浆锚杆，单根母体抗拉断力不小于180KN ;锚杆锚固抗拔力不小于100KN。中空注浆锚杆在初喷砼后及时进行，钻孔用风钻进行。钻孔前应根据设计要求布置孔位，作出标记，孔位偏差小于15mm。钻孔深度不得小于设计要求，钻孔应圆而直，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构而垂直。钻孔后应用砂浆作底座，使锚杆安装后其垫板与底座密贴，并与锚杆垂直。锚杆安装后螺母应拧紧。其施工工序为:布孔—钻孔—冲孔—做砂浆底座—安装锚杆—注浆。前3M 锚杆范围作为锚固端，浆液必须充填满，待达到设计强度后才能施加预应力，最后再次注浆填充，锚杆要求配置PVC注浆管，注浆浆液为C20水泥浆，注浆压力控制在0.7~1.0mpa。

(四)半明半暗段采用台阶分部法开挖

1) 开挖后及时喷射混凝土封闭岩面，左侧暗挖部分按间距0.6 m，打Φ22 全长早强药包锚杆，L-3.5 m，纵向每间距1.0 m 打一环，打入角度按α= 3°～5°布打。拱部边墙挂Φ8双层网片。每间距0.6 m，用Ⅰ20a 型钢与右侧钢拱架连接在一起，采用AM25×70 螺栓连接。

2)环向每1 m 焊Φ22 连接筋。

3)施作初期支护，喷射C25混凝土厚0.27 m，形成封闭环。

(五)进洞施工

由于洞口覆盖层薄且破碎施工过程中采用了台阶分部法进行主洞开挖。

1)明洞施工完成后，转入暗洞开挖，暗洞开挖前要清除边仰坡开挖线外的浮石、危石，并按照技术要求在洞顶埋设地表沉降观测点。

2)上部弧形导坑利用人工风镐配合挖掘机开挖为主，需要时辅以弱爆破；在每循环开挖之前利用Φ42导管进行超前支护，开挖后立即进行喷射混凝土封闭岩面，同时还需要进行初期支护作业，循环进尺1.6 m。上弧导坑出碴利用人工配合挖掘机扒碴到下断面，装载机或者挖掘机装自卸车运走；利用挖掘机或采用控制爆破对核心土进行处理，核心土开挖后进行下部开挖，还需要进行初期支护，下部开挖距上部距离8 m～10 m。仰拱施工后，利用全断面液压台车，混凝土输