浅埋＼偏压隧道施工技术

浅埋＼偏压隧道施工技术

以鸭咀岩1号隧道为例介绍偏压、浅埋隧道施工工法及施工工藝。根据施工过程中偏压、浅埋隧道出现问题说明处理措施，提高偏压、浅埋隧道施工工效。

标签：偏压浅埋隧道三台阶临时仰拱施工工法浅埋段施工侵限段处理方案

1 工程概况

鸭咀岩1号隧道全长570m，埋深在1.9～20.16m，设计纵坡为8.4‰的上坡。隧道位于低山丘陵区，沟谷切割发育，地形起伏较大。隧道进口自然坡度15°～20°，出口自然坡度20°～25°。

围岩地质情况：V级围岩415m、Ⅳ级围岩155m。经变更隧道全为V级围岩。

地质情况：地质条件复杂，隧道区有区域性向斜通过、断层、煤层、岩溶。隧道穿越废弃的挖煤巷道，具体位置不详。

2 主要施工工法

三台阶临时仰拱适用于V级围岩，开挖步骤为：超前支护-开挖上台阶-初期支护-施做临时仰拱-中台阶开挖-施做两侧初期支护-施做仰拱临时仰拱-开挖下台阶-施做下台阶两侧初期支护-仰拱开挖-施做仰拱初期支护-施做仰拱及仰拱填充-施做拱墙二次衬砌。

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2.1 超前支护

拱部150°范围内采用φ42超前小导管进行支护，小导管参数如下：

①导管规格42mm，壁厚满足设计要求；

②管距：环向间距30cm；

③倾角：外插角10°～15°为宜，可根据实际情况作调整；

④注浆材料：1：1水泥浆；

现场施工中，一般采用小导管与钢架顶部紧贴（在钢架中钻孔导向），先用风钻打孔，然后插入小导管，在钻孔时控制钻孔的角度及深度。

2.2 开挖施工

①开挖施工严格按照铁道部[2010]120文要求，Ⅴ、Ⅵ级围岩上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架间距，Ⅳ级围岩不得大于2榀钢架间距，边墙每循开挖进尺不得大于2榀，隧底开挖每循环进尺不得大于3m。隧底开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。

②浅埋段开挖，根据围岩情况尽量采用机械开挖，尽量避免爆破开挖。

2.3 喷射混凝土

喷射混凝土采用湿喷法施工，喷射分段、分片、分层，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时，喷头与受喷面基本垂直，距离保持0.8～1.0m。

2.4 锁脚锚管

锁脚锚管应严格按设计要求施工，相关参数明确如下：

①规格：直径φ42mm,壁厚3.5mm，长度4m，主要设置在拱脚。

②钻孔直径为φ50mm，打设角度在30°~45°俯角，锁脚锚管前端20cm做成蒜状锥形，尾端预留30cm焊接在钢架翼缘。根据设计，每处拱脚设置4根锁脚锚管，对称布置，锁脚锚管与钢架焊接后，再采用φ22的横向短螺纹钢筋将锁脚锚管两两搭焊，主要是卡住钢架。锁脚锚管尾端应超出钢架5～10cm，以便焊接固定完成后，注浆锚固。

③注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥浆。

④注浆压力0.5~1MPa。

3 浅埋段施工

某隧道埋深在1.9～20.16m，大部分属于浅埋段，在施工中，加强地表监控量测。施工措施为加强超前支护，增加锁脚锚管数量，控制锁脚锚管的安装及注浆。

在埋深在1.9～6m范围内，根据浅埋段地表情况确定施工方案，某隧道浅埋段在冲沟内，经当地居民回填，地表相对平整。

浅埋段采用大拱脚护拱法施工，护拱采用钢筋混凝土，护拱长度根据实际情况确定；护拱两端增设φ108mm大管棚，初步确定长度每侧30m。钢拱架采用I25a型钢拱架，间距50cm；临时仰拱采用I22a型钢拱架，间距50cm，喷射混凝土厚度30cm。

4 偏压段施工

加强初支措施，钢拱架采用I25a型钢拱架，间距50cm，并增设洞内管棚和临时仰拱，管棚采用φ89mm管棚，长度10m；临时仰拱采用I22a型钢拱架，间距50cm，喷射混凝土厚度30cm。

5 侵限处理方案

隧道施工时掌子面出现小范围滑塌现象，出现明显裂缝。此时，仰拱封闭成环里程为DK342+010，距掌子面45m；二衬施工里程为DK342+030，距掌子面距离65m。发现险情后，及时召开了现场会，并采取了以下应急措施：立即封闭掌子面；在初支变形段加设了I22临时仰拱；并在DK341+997～DK341+965段每榀钢架加设了锁脚锚管；加快仰拱封闭成环及二衬紧跟；加强了监控量测。

待监控量测稳定后，由大里程往小里程方向对DK341+997～DK341+965段中上台阶进行径向注浆，待注浆强度达到100%后，从大里程往小里程逐榀先立后拆，先施做小导管，后全环拆换；若变形超限，则自下而上拆换。径向注浆管应规划好位置，避免后续施作超前小导管时相互冲突，径向注浆管应避让超前小导管位置。注浆管应靠近需拆换钢架附近，即避免注浆管侵入切槽范围，又能保证需拆换钢拱架背后松散土体的注浆效果。注浆管施作位置同时应注意避免影响钢拱架拆换。拆换完毕后，再进行下台阶及仰拱开挖，同时缩短台阶长度，仰拱及二衬紧跟。待步序调整完毕后，再进行掌子面掘进开挖，掘进开挖前应先对虚碴进行注浆固结处理，注浆强度达到75%后，再按三台阶临时仰拱法掘进开挖，上台阶预留核心土+扩大拱脚，中台阶加设I18临时仰拱。

6 今后针对偏压、浅埋隧道施工建议

根据目前施工情况总结出偏压、浅埋段施工注意事项如下：

①加强监控量测，及时分析数据，切实做到指导施工的作用，做好地表量测，发现沉降超限后立即封闭掌子面进行分析原因，查明原因及稳定后方可进行后续施工。

②做好浅埋段地表排水系统，避免深水及坍塌。

③根据围岩情况及时与业主、设计院、监理沟通及时变更围岩及加强支护措施。

④工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚锚管，以确保钢架基本稳定。

⑤遵循隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

参考文献：

[1]黄世洪.隧道偏压浅埋处理的土力学分析应用[J].西部探矿工程，2014(03).

[2]李树军，钱君复.偏压浅埋地质条件下的隧道施工[J].黑龙江交通科技，1999(04).

[3]刘小军，张永兴，黄达.破碎围岩浅埋偏压隧道衬砌荷载的计算方法[J].土木建筑与环境工程，2011(05).