小间距隧道浅埋段进洞施工工法

小间距隧道浅埋段进洞施工工法

YNGF （2010）

胡建全吕俊王春华沈家文张友培

【中国云南路建集团股份公司云南建工水利水电建设有限公司】

1 前言

在高速公路进入山区后，由于受到路线走廊带内各种条件的制约，出现了连拱隧道、小间距隧道和浅埋、偏压隧道。小间距隧道左、右幅相距较近，施工相互影响大，工程措施相对特殊。尤其是小间距隧道浅埋段的施工常与浅埋、偏压问题交织在一起，更是隧道施工中的重点、难点。因此，找到一种适合于小间距浅埋隧道安全进洞的施工工法至关重要。

我公司通过云南元武高速公路B7合同段波支隧道的施工实践，结合以往隧道的施工经验，在浅埋、偏压隧道的基础上总结提炼了本工法。本工法通过了2010年度中国云南路建集团股份公司企业级工法评审，认为其关键技术总体达到了国内领先水平。

2 工法特点

2.1 洞口及明洞开挖方量小，对地表的扰动少，能减少对地表生态环境和植被的破坏。

2.2 克服了小间距、浅埋、偏压、不良地质隧道安全进洞的难题，避免了因洞口大面积开挖诱发的山体滑坡，进洞安全。

2.3 可实现隧道的零开挖进洞。

2.4 适用于多种复杂的地质环境，在软弱围岩中应用更体现其优越性。

2.5 采用台阶分步法开挖，进洞后可根据地质条件灵活调整施工方法，加快施工进度。

3 适用范围

本工法主要适用于洞口土质或围岩松散、破碎、偏压的不良地质隧道浅埋段，特别是≥0.75b（b为单洞隧道的开挖宽度）的小间距浅埋隧道的进洞施工。

4 工艺原理

隧道开挖前通过砌筑套拱在洞口浅埋段隧道外缘打设一环纵向钢管，并通过钢管注浆加固围岩，提高围岩的自承载能力。然后采用台阶分步法开挖洞室，并通过架设钢支撑、挂网喷锚形成柔性支护控制围岩变形，最终形成隧道结构。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

进洞施工一般按洞口及明洞开挖、边仰坡防护、截水沟施工、套拱施工、大管棚施工、明洞衬砌、开挖进洞、洞门施工、明洞回填等步骤完成，见图5.1 。

图5.1 施工工艺流程图

5.2 施工操作要点 5.2.1 洞口及明洞开挖

为避免洞口及明洞开挖造成周围环境的破坏，应结合设计方案和实地地形尽量减少洞口和明洞的开挖。

洞口采取明挖法开挖。开挖前，首先由测量人员按设计和实际地形放出边、仰坡的开挖桩，然后利用挖掘机自上而下分层开挖，每层开挖深度 1.5～2m 。石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破配合挖掘机开挖为主，局部辅以人工修整。开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度。当开挖至拱顶管棚位置时，应注意预留核心土作为管棚施工的工作平台。

明洞不宜采用大面积开挖，只要清除洞口

与上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石即可。浅埋偏压明洞可采用夯填碎石土增加浅埋侧覆盖层厚度，缩短明洞衬砌，以达到减少开挖土方及回填方量、及早进洞的目的。

洞口开挖 边仰坡防护

截

水沟施工

套

拱施工

大管棚施工

明

洞衬砌

开

挖进洞

明

洞回填

洞

门施工

图 5.2.1 洞口

开挖

开挖时必须严格按照设计坡比进行开挖。开挖后立即用坡度尺进行检查，发现误差，及时纠正。

洞口开挖见图5.2.1 。 5.2.2 边仰坡防护

洞口开挖完毕后，采用人工及时修整坡面，清除虚土、危石，然后立即喷射混凝土封闭坡面，喷层厚度应符合设计要求。

由于洞口段埋深浅，岩体多为坡积物或弃土覆盖，自稳能力差。因此，从开挖到支护时间间隔不能太长，同时要加强边仰坡的变形观测。

遇软弱破碎围岩，经采用喷射混凝土防护

不能有效稳定坡面时，应在相应部位增加砂浆锚杆，并铺挂φ8钢筋网，加强对坡面的支护。挂网完成后立即喷射混凝土，并反复喷射直到达到设计厚度为止。

边仰坡防护见图5.2.2 。 5.2.3 截水沟施工

根据地形情况，在距仰坡坡口5米处开挖截水沟，将边坡水引出隧道区，进入天然沟中排走。截水沟采用人工开挖基坑，7.5号浆砌片石支砌，10号砂浆抹面。

5.2.4 套拱施工

首先进行施工放样确定套拱位置，立架安放4榀套拱工字钢支撑。然后在钢支撑外侧按大管棚的设计间距安放φ140×6mm 导向管，并将导向管与钢支撑焊接成为整体。因为导向管的安装质量直接影响到大管棚的施工质量，因此施工中应对导向管的平面位置、顶面

图5.2.2 边仰坡防

护

图 5.2.4-2 套拱混凝土

浇筑

图5.2.4-1 立架施

工

高程及外插角进行准确定位，安装完毕应对其安装质量进行逐一检查，检查合格方可吊模浇筑套拱混凝土。待混凝土强度达到设计强度的85%以上，才能开始大管棚的施工。

立架施工见图5.2.4-1，套拱混凝土浇筑见图5.2.4-2 。 5.2.5 大管棚施工

大管棚采用水平钻机施工，施工前必须在加工场内制作好管件。钢管采用节长5～6m 的φ108×6mm 无缝钢管，第一节钢管应加工15cm 长的尖锥头，钢管上按梅花形间距50cm 钻6-8mm 的小孔，以便入孔和浆液渗入破碎岩体。

1.布孔：开挖洞口及明洞土石方时应预留下部台阶，满足钻机就位工作，拱顶部位则通

过搭建脚手架使钻机就位。钻孔前须严格按照

设计角度与标高进行测量定位，钻机安装固定好，经复核无误后才能开机。 2.钻孔：用水平钻机钻孔，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钻孔方向与线路中线平行，外张角控制在1°～2°之间，孔深必须超过设计管长，钻孔深度以钻机钻杆长度进行测量。钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏差及时纠正。

3.清孔：施钻完成后，先用钻杆配合钻头反复扫孔，清除浮渣。然后吹入高压风进行清孔，直至清孔残渣流完为止。

4.推管：先用人工将第一节带尖锥头的钢管就位，尾端依托在钻机上逐渐推入，每次推管预留50㎝以便连接第二根管，然后用连接套把两根钢管旋紧、焊牢，反复推管至设计长度。注意隧道纵向同一截面内的钢管接头数量不得大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。每钻完一孔便顶进一根钢管，以防因邻近孔位施工造成缩径。

5.注浆：注浆前，先用钢板将管棚外露端焊接密封，并设置压浆孔。然后使用注浆泵进行注浆固结围岩。对有水或破碎的岩体，注入水泥～水玻璃双液浆固结止水；对于无水围岩，可注入单液水泥浆固结围岩。注浆结束后用10号水泥砂浆充填，以增强钢管的强度和刚度。

大管棚施工见图5.2.5 。 5.2.6 明洞衬砌

明洞衬砌采取先仰拱、后墙拱的方法，自下而上顺作施工。

仰拱开挖宜采用整体式开挖；仰拱开挖后应立即清除积水、杂物及虚渣，使用拱架模

图 5.2.5 大管棚

施工