浅埋偏压隧道进洞施工技术

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Fig.2
图2 明拱开挖及边仰坡防护示意
Schematic showing the open-cut arch and the protection of front and side slopes
(3 ) 施作 2 m 管棚套拱 紧靠掌子面 立三榀上台 阶 工 字 钢 架 , 间 距 90
cm /榀 , 将拱架与边仰坡锚杆焊接固定 , 在每榀拱架 的拱脚处施作 4 根 R32 自进式锁脚锚杆 , 然后在拱
④ 注浆采用水泥 - 水玻璃 浆液压入钢 管内 , 水 泥浆 水灰比 1 ∶1 , 水 玻 璃 浓 度 35 Be′ , 注 浆 压 力 0.5~1.0 MPa ,终压控制为 2.0 MPa 。 浆液通过钢管孔
眼注入孔壁的缝隙内 , 固结附近岩土层 。 注浆采用先 灌注 “ 单 ” 号孔 , 待 1 至 2 小时固结后 , 再灌注 “ 双 ” 号 孔的方法 。


文章结合铁寨子 1# 隧道工程实例 , 介绍了进洞方案 的 比 选 、 施 工 过 程 中 出 现 的 问 题 及 其 处 理 方 法 , 提
出了在浅埋偏压 、 复杂地质条件下采用明拱暗墙法进洞施工技术 , 既可确保洞口边仰坡稳定 , 又可保证进洞安全 。 在 施工过程中采用超前长管 棚 注 浆 预 加 固 、 钢 拱 架 和 喷 混 凝 土 作 初 期 支 护 、 分 部 开 挖 等 技 术 措 施 , 从 而 确 保 了 隧 道 施 工的安全 。 关键词 浅埋偏压 隧道进洞 施工技术 文献标识码 :A 中图分类号 : U453.1;U455.4
修改稿返回日期 :2008-11-18
即拱部明挖 、墙部暗挖 。 采用这种方案既消除了覆盖 层薄暗洞开挖易塌方的可能 ,又因刷坡高度较小 ,减
作者简介 : 陈小勇 (1980- ), 男 , 硕士 , 从事高速公路建设工程管理工作 ,E-mail :chenxiaoyong_1980@yahoo.com.cn. 第 46 卷第 3 期 ( 总第 326 期 ) 2009 年 6 月出版
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Vol . 46 , No . 3 , Total . No . 326 Jun . 2009
现代隧道技术
MODERN TU NNELLING TECHNOLOGY
浅埋偏压隧道进洞施工技术 受雨水浸泡 , 导致围岩软化 , 在边仰坡开口外 5 m 施作 M7.5 浆砌片石洞顶截水沟 ( 水沟截面 0.6 m ×
2
2.1
进洞方案选择
原设计方案 原 设 计 隧 道 左 洞 K159+335 ~K159+355 为 明
2.3
明拱暗墙方案 明拱暗墙是结合上述两种方案的优点提出的 ,
洞 , 在 K159+355 处挂网锚喷边仰坡 , 施作 2 m 长管 棚套拱 , 采用 39 根长 40 m108 长管棚进洞 。 在地 表清坡时发现 ,地质与原设计出入较大 ,左侧边坡为 碎砾石堆积体 ,自稳能力差易垮塌 ,最大削坡高度达
围 岩 自 稳 能 力 弱 ,容 易 产 生 塌 方 ,提 出 了 进 洞 方 案 比选的原则及实施过程应引起重视的问题 。 在如此 地质条件差情况下采用明拱暗墙法既可确保洞口 边仰坡稳定 , 又可保证进洞安全 。 在施工过程中采 用超前长管棚注浆预加固 、 钢拱架和喷混凝土作初 期 支 护 、分 部 开 挖 等 技 术 措 施 ,从 而 确 保 了 隧 道 施 工的安全 。
C25 钢筋混凝土二次衬砌 。 (10 ) 拱部回填
洞口二次衬砌混凝土达到设计强度后 , 施作明 洞防水层及排水设施 , 拱顶采用粘土回填 , 并撒草 籽 , 恢复景观原貌 。
③ 钻孔完成后 , 用高压空气或注水清洗洁净钢
管后 , 才把钻杆取出 , 并及时封闭外露钢管 。
4
结束语
铁 寨 子 1# 隧 道 进 口 左 洞 埋 深 浅 且 偏 压 严 重 ,
架内轮廓和端头安装木模板 ( 模板与钢拱架用铁丝 绑扎固定 , 并在底部设支撑钢拱 ), 浇筑 60 cm 厚
C25 套拱混凝土 , 施作套拱时wenku.baidu.com留 127 孔口管 , 并
焊接在拱架上 。 (4 ) 施作长管棚 原 设 计 40 m 长 管 棚 采 用 一 次 成 孔 法 施 工 , 在 施工过程中卡钻及坍孔现象严重 , 成孔困难 , 管棚施
3.2
施工方案及工艺 (1 ) 设置洞顶截水沟 为确保明拱开挖后临时边仰坡的稳定及拱脚免
① 用冲击钻和麻花钻头相结合的方式冲孔 , 钻
机从预留的孔口管中插入 , 进行钻孔施工 。
② 用顶驱液动锤把 108 钢管与钻杆同时回转
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第 46 卷第 3 期 ( 总第 326 期 ) 2009 年 6 月出版
东 、孟 获 河 右 岸 ,为 雅 泸 高 速 公 路 的 重 点 控 制 性 工 程 , 也是世界首创小半径双螺旋曲线隧道 。 隧道左 洞 长 2 792 m , 右洞长 2 940 m , 进口端处于 孟获河 右岸洪坡积形成的平地上 ,轴线方向地势较平缓 ,坡 度 20° 左右 。 隧道紧贴山脚洞口段围岩为第四系全 新统洪坡积层 ,主要由块石夹碎石土组成 ,中密或密 实 状 , 最 大 厚 度 大 于 36.6 m , 岩 体 多 成 散 体 结 构 或 碎裂结构 ,稳定性极差 ,地下水十分发育 。 覆盖层极 薄 ,无支护时易产生大塌方 ,严重时可能导致地表塌 陷 , 且进口端洞门距区域活动断裂 — —— 安宁河断层 约 2.5 km ,故需考虑安全 、稳妥的进洞方案 。
少了土石方开挖量和边坡开挖高度 , 对洞口土体的 扰 动 范 围 也 将 大 大 减 少 。 该 方 案 的 里 程 为 K159+
346~K159+355, 其中 K159+353~K159+355 为管棚套 拱 ,具 体 做 法 是 :首 先 对 洞 口 段 9 m 范 围 内 拱 脚 以
上部分放坡明挖 , 并在开挖后及时对边 、 仰坡进行挂 网锚喷防护 , 然后紧靠掌子面 2 m 范围内立三榀上 台 阶工字钢架 、 施 作 32 自 进 式 锁 脚 锚 杆 、 挂 木 模 板 、 浇筑 C25 模筑混凝土 。 由于洞口段地质条件极 差 , 覆盖 层只有 1.2 ~3 m , 根 据设计要求 采用 40 m 长管棚超前预支护 , 待套拱混凝土达到一定强度后 施作长管棚 ; 施作剩余明拱部分的拱架安装和模筑 混凝土 , 再分中下台阶 , 左右错开进行墙部暗挖及支 护 ; 然后进行仰拱初期支护 、 仰拱充填和二次衬砌施 作 , 封闭成环形成整体环形受力结构 , 确保洞口稳 定 ; 最后拱顶回填粘土植草 , 恢复原地貌 。
及边仰坡防护见图 2 。 为防止左侧边坡因陡直形成 侧压力 , 对边坡锚喷后增设锚杆框架梁进行永久防 护,与节点 R32 自进式锚杆形成整体 。
3
3.1
进洞方案的实施
明拱暗墙进洞施工流程 如图 1 所示 ,明拱暗墙进洞施工顺序如下 :
①仰坡面框架锚杆支护 ;②上半断面明挖 ;③边
坡面 、 成洞面框架锚杆防护 ; ④ 拱部套拱施作 ( 先施 作 K159+353~K159+355 段 2 m 管棚套拱 , 施作好管 棚后往外延伸 );⑤ 中台阶开挖 ; ⑥ 中台阶边墙初喷 混凝土 , 锚杆施工 ;⑦ 中台阶拱架 、 网片 、 喷混凝土施 工 ;⑧ 下台阶开挖 ;⑨ 下台阶边墙初喷混凝土 , 锚杆 施工 ;⑩ 下台阶拱架 、 网片 、 喷混凝土施工 ; 仰拱 , 然后进行二次衬砌混凝土施工 。 先施作 謼 謳 謥
图1 明拱暗墙进洞施工流程
工速度慢 , 因此改进为先用麻花钻头冲孔 , 再用套管 跟进法施工 , 其流程如图 3 所示 。 改进后的施工速度 明显加快 , 施工中遇到的问题得到了有效解决 , 套管 跟进法施工工艺如下所述 :
Fig.1 Construction procedure for the excavation into the tunnel by using open-cut arch and under-pinning wall technology
Vol . 46 , No . 3 , Total . No . 326 Jun . 2009
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浅埋偏压隧道进洞施工技术
MODERN TUN NELLING TECHNOLOGY
⑥ 在管棚的支护下 , 采用短台阶法进行隧道开 挖 , 大管棚搭接长度不小于 2.0 m 。
(5 ) 施作剩余 7 m 明拱 长 管 棚 施 工 完 后 ,施 作 剩 余 7 m 明 拱 ,施 工 方 法同上述 2 m 套拱 。 由于拱脚岩石软弱 , 全为砂土层 且浸水加重易沉降 , 所以为防止拱架下落侵入净空 , 在明拱拱脚设置临时混凝土基座以增加基脚受力 。 (6 ) 拱下暗挖 拱部混凝土达到一定强度后 , 拱下暗挖在拱部 混凝土保护下进行开挖 , 采用短台阶法 , 分中下台阶 左右错开分部进行开挖和初期支护 , 各部分每循环 进尺控制在 1.0 m 以内 。 为防止砂层突然失稳坍塌 , 开挖时若遇大孤石不得放炮 , 采用打眼静态破碎剂 破碎 , 并要及时进行初喷混凝土 , 控制围岩变形 , 并要 严格控制系统锚杆的施工质量及注浆质量 , 以防侧 压力导致围岩变形塌方 。 (7 ) 仰拱施作 下台阶施工 10 ~15 m 后 , 及时进行仰拱混凝 土施工 。 由于洞口断面大 、 围岩软弱 、 侧压力较大 , 所 以仰拱每次施工长度控制在 5 m 以内 , 用栈桥全断 面施工尽早使初期支护封闭成环 。 (8 ) 仰拱填充
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文章编号 :1009-6582 (2009 )03-0089-04
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浅埋偏压隧道进洞施工技术
陈小勇 1 陈绪文 1 刘 旸1 李向平 2
(1 四川交通厅雅西高速公路建设指挥部,成都 610041; 2 中铁十二局集团第一工程有限公司,临汾 031400)
2.2
增加明洞方案 在暗挖方案被否定后 ,提出将 K159+355~K159+
365 暗洞段 10 m 范围大开挖后施作明洞 , 由于左洞
处于山体坡积层上 , 为平缓 — 陡直过渡带 , 所以向大 里程方向边坡开挖高度更高 , 而覆盖层由于受坡积 平缓层影响 , 增加不大 。 所以若采用增加明洞长度 , 需对边坡开挖放缓坡 , 这将大大增加洞口土石方开 挖数量 ,加大对洞口周围土体的扰动 ,影响洞口围岩 稳定 。 采用该方案若边仰坡防护不当 ,将引起洞口土 体滑塌 ,且进洞时正逢当地雨季 ,施工周期长不利于 早进洞 ,因此该方案也未被采用 。
1
工程概况
铁寨子 1 隧道位于四川省石棉县铁寨子以
#
23 m , 按 1∶0.75 的坡比很难稳定 , 当地丰富的雨水
及地下水易诱发山体滑塌导致灾害 。 若将大管棚向 洞口外推 , 由于原设计 K159+355 挂口位置覆盖层 仅 1.2 m 厚 , 清除地表大孤石后覆盖层更薄 , 无自然 承载力易塌方 , 施工安全隐患大 。 所以原设计进洞方 案存在安全隐患 , 施工难度大 。
0.6 m ), 将地表水引至开挖线影响范围之外 。 (2 ) 明拱开挖及临时边仰坡防护
起拱以上明拱部分采用挖掘机开挖, 人工配 合刷坡, 开挖后立即对边仰坡坡面采用挂网锚喷 防 护 , 防 护 参 数 为 : R32 自 进 式 锚 杆 , 长 9 m , 间 距
2.0 m×2.0 m , 梅花型布置 ;8 钢筋网 , 网格间距 20 cm ×20 cm ;C20 喷混凝土 , 厚 15 cm 。 明 拱开挖
图3 套管跟进法长管棚施工流程
仰拱施工一定长度后 , 采用 C15 片石混凝土进 行仰拱回填 。 (9 ) 二次衬砌 仰拱充填施作一定长度后 , 及时施作 50 cm 厚
Fig.3
Procedure of long pipe-roofing followed by casing pipes
冲击 , 通过孔口管钻入隧道顶板前端 。 钢管注浆孔眼 纵向间距 20 cm , 孔 径 15 mm , 梅 花 型 布 置 , 钢 管 用 丝扣连接 , 丝扣长 15 cm 。 为使钢管接头错开 , 编号 为奇数的第一节管采用 3 m 长 、 钢管编号为偶数的 第一节采用 6 m 长的钢管 , 以后每节均采用 6 m 长 钢管 , 钢管用钻机顶进 。 108 钢管比 127 孔口管 外露长 10 cm 连接注桨软管 。
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