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      隧道洞口淺埋偏壓施工技術(shù)研究

      2014-10-21 20:03:07蔣進(jìn)波
      建筑遺產(chǎn) 2014年7期
      關(guān)鍵詞:進(jìn)洞偏壓隧道

      蔣進(jìn)波

      摘要:隧道洞口處在偏壓較嚴(yán)重地帶,施工難度相當(dāng)大,那龍2#隧道采用鋼管樁擋墻反壓土技術(shù)進(jìn)洞。采用超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)和鋼拱架網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù),確保隧道安全進(jìn)洞,順利通過(guò)偏壓段。

      關(guān)鍵詞:隧道;偏壓;進(jìn)洞;施工

      1概況

      廣西靖那高速公路那龍2#隧道位于廣西西部那坡縣城廂鎮(zhèn)那龍村西北側(cè),地貌單元屬低山地貌。隧道進(jìn)出口均位于山腰處,山體自然坡度一般為35°~55°。該隧道為雙連拱隧道,全長(zhǎng)265m。淺埋偏壓現(xiàn)象主要出現(xiàn)在進(jìn)口段,該段地表為厚1.5~2.0m的殘坡積碎石土,下伏地層為強(qiáng)~全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,巖土破碎或呈土狀,成洞條件差,經(jīng)判定為Ⅴ級(jí)圍巖,不存在洞室涌水問(wèn)題,僅存在滲水及滴水現(xiàn)象。綜上所述,進(jìn)口段偏壓現(xiàn)象嚴(yán)重,圍巖差,施工難度大,安全順利的進(jìn)洞是本隧道施工的難點(diǎn)。

      2偏壓隧道的判斷

      那龍2#隧道進(jìn)口洞口K77+640--+670段圍巖為殘坡積碎石土,下伏地層屬為強(qiáng)~全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,巖土破碎或呈土狀,成洞條件差,為V級(jí)圍巖。該段傍山而行,且地表橫坡較陡,坡比為1:0.5~1:1.25屬典型的由地形引起的偏壓。另隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離在0.5m~3.5m之間,小于偏壓隧道規(guī)定的最小值(規(guī)范規(guī)定為當(dāng)隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離h在圍巖為V級(jí)的情況下,h<18m應(yīng)視為偏壓)因此本隧道進(jìn)口30米范圍為隧道偏壓段。另隧道洞口K77+640--+670屬?lài)?yán)重不穩(wěn)定地層,埋深僅為1~6m,大大增加了進(jìn)洞的施工難度。

      3施工技術(shù)

      3.1施工方法概述

      軟巖偏壓隧道由于支護(hù)結(jié)構(gòu)受?chē)鷰r壓力不均勻,局部應(yīng)力大,易發(fā)生大變形造成結(jié)構(gòu)破壞。并且軟巖在開(kāi)挖后,洞壁巖體無(wú)法承受開(kāi)挖產(chǎn)生的高地應(yīng)力而發(fā)生破壞性變形,巖體松弛而掉塊引起坍方。因此在施工過(guò)程中應(yīng)遵循軟巖偏壓隧道的總體施工原則,選取合適的施工方法,采取必須的輔助施工措施,然后及時(shí)施工,控制有害變形。主要施工方法有超短臺(tái)階分部開(kāi)挖法和預(yù)留核心土短臺(tái)階分步開(kāi)挖法。以上兩種方法施工時(shí),二次襯砌距掌子面不超過(guò)隧道跨度的2倍,掌子面對(duì)已施作初期支護(hù)的約束可有效的抵抗部分偏壓力。洞口偏壓段盡量減少仰坡開(kāi)挖,增設(shè)適當(dāng)長(zhǎng)度的偏壓式明洞,反壓回填后再進(jìn)入暗洞作業(yè)。

      3.2輔助施工措施

      采用調(diào)整和加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)支護(hù)可以解決偏壓?jiǎn)栴},但只通過(guò)單一方式,在特殊地質(zhì)段內(nèi)施工較困難,結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大時(shí)存在支護(hù)易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象、處理費(fèi)用較高的缺點(diǎn)。針對(duì)不同地質(zhì)地貌,采取恰當(dāng)?shù)妮o助施工措施可解決以上施工過(guò)程的缺陷,也可較好的解決偏壓?jiǎn)栴}。常用的輔助施工方法有:

      1、洞外回填反壓平衡法:此法適于隧道進(jìn)出口段存在偏壓。隧道進(jìn)出口段,交通方便,便于洞外施工。此方案施工工藝為在偏壓段隧道外縱向修建各種型式的擋土墻,然后在擋墻與隧道間回填土石,使隧道兩側(cè)土壓力偏異減小,同時(shí)可防止隧道施工中山體滑坡。

      2、洞外地表注漿固結(jié)法:此法適于難于進(jìn)行洞外回填反壓,且圍巖經(jīng)注漿加固能明顯提高抗剪強(qiáng)度的偏壓隧道。

      3、洞內(nèi)鋼管注漿固結(jié)法:此法適用于洞外無(wú)法進(jìn)行輔助施工,圍巖經(jīng)注漿加固能明顯提高抗剪強(qiáng)度的偏壓隧道。

      4、徑向自進(jìn)式長(zhǎng)錨桿(錨索):適用于圍巖破碎、松動(dòng)圈半徑大、注漿效果差、偏壓荷載大的偏壓隧道段。

      5、設(shè)置臨時(shí)橫向支撐:此法適用于偏壓側(cè)初期支護(hù)變形大,易開(kāi)裂變形段,作用是控制和減小起拱線(xiàn)處偏壓側(cè)大變形。其施工工藝為,上導(dǎo)坑鋼架支立好后,在起拱線(xiàn)上用工字鋼橫向支撐,必要時(shí),每榀橫向支撐用工字鋼縱向連接。

      6、掌子面穩(wěn)定措施,適用于圍巖破碎、地下水豐富開(kāi)挖后掌子面無(wú)法自穩(wěn)的段落;穩(wěn)定掌子面的措施主要有預(yù)留核心土法、噴射砼封閉掌子面、掌子面打設(shè)錨桿、掌子面超前注漿法等。通過(guò)以上措施穩(wěn)定掌子面,避免發(fā)生掌子面失穩(wěn)坍塌,造成通天現(xiàn)象和誘發(fā)滑坡,加大隧道的偏壓。

      3.3 那龍2號(hào)隧道進(jìn)口段施工技術(shù)

      1、施工步驟

      那龍2號(hào)隧道為雙連拱隧道,其出口處無(wú)法通達(dá),進(jìn)口處場(chǎng)地狹小,結(jié)合該實(shí)際情況確定其施工步驟為:施工洞頂截水溝,開(kāi)挖邊仰坡,中導(dǎo)洞施工并貫通,右線(xiàn)隧道從進(jìn)口處開(kāi)挖并施作完二次襯砌,左線(xiàn)隧道從出口開(kāi)挖至偏壓段并施工完二次襯砌,掌子面封閉,施作洞口段偏壓擋墻,回填土,從進(jìn)口端施作108大管鵬,短臺(tái)階法開(kāi)挖偏壓段,施作二次襯砌。

      2主要輔助措施

      (1)偏壓擋墻

      在隧道左側(cè)打設(shè)Φ108鋼管,鋼管嵌入地層中深度為12.5m,外露長(zhǎng)度按地形為7~9m不等,外露部分采用混凝土澆筑,鋼管保護(hù)層厚度10cm,鋼管橫向布置為5*0.5m,縱向排距1.0m。管內(nèi)注水泥凈漿,水灰比1:1,注漿壓力0.5~1.0Mpa。偏壓擋墻施工完畢后進(jìn)行回填,回填前回填土范圍地表需開(kāi)挖成0.5m*0.5m(寬*高)臺(tái)階,回填土分層回填,每層厚度不大于0.5m,且每層應(yīng)夯實(shí)。

      (2)超前支護(hù)

      該隧道超前支護(hù)采用“工20b”型鋼拱架,間距0.5m。超前支護(hù)采用雙層Φ42*4mm超前小導(dǎo)管,小導(dǎo)管長(zhǎng)4.5m,縱向間距2.5m,環(huán)向間距0.4m,在拱頂130°范圍布置。小導(dǎo)管從工字鋼腹部開(kāi)孔穿過(guò),尾部焊接于鋼拱架上。注漿材料為水泥凈漿,水灰比1:1,注漿壓力0.5~1.0Mpa,終壓2.0Mpa。注漿自拱兩邊向拱頂進(jìn)行。注漿時(shí)注意觀(guān)察地面情況,若有溢漿情況則停止注漿。

      洞外支護(hù)采用Φ108大管棚,管棚長(zhǎng)度40m,環(huán)向間距0.5m在拱頂135°范圍布置。

      (3)超短臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖

      由于掌子面穩(wěn)定性差,開(kāi)挖過(guò)程中易受偏壓和掌子面失穩(wěn)影響,隧道掘進(jìn)將非常困難,此時(shí)將掌子面分成如下圖所示四部分開(kāi)挖,交替進(jìn)行從開(kāi)挖到支護(hù)各道工序,開(kāi)挖順序?yàn)椋合乳_(kāi)挖1部,預(yù)留核心土長(zhǎng)度2~3米,下導(dǎo)坑與核心土距離為3~5米。工藝流程為:(1)開(kāi)挖上導(dǎo)坑,每循環(huán)進(jìn)尺和鋼拱架縱向間距相同,但每循環(huán)進(jìn)尺不應(yīng)超過(guò)1米,噴射C20混凝土4cm厚,及時(shí)按順序支立上導(dǎo)坑鋼拱架,打設(shè)徑向錨桿,掛鋼筋網(wǎng)片,分兩次按設(shè)計(jì)厚度完成本次循環(huán)的C20混凝土和初期支護(hù)混凝土。(2)上導(dǎo)坑超前3~5米,從中部修建上導(dǎo)坑材料運(yùn)輸?shù)?。分部開(kāi)挖左右側(cè)下導(dǎo)坑,每循環(huán)開(kāi)挖2~3米,初噴邊墻C20混凝土4cm厚,支立邊墻鋼架。打設(shè)徑向錨桿,掛鋼筋網(wǎng)片,焊鋼架連接筋,分次完成C20邊墻噴射混凝土。(3)左右側(cè)邊墻完成后,開(kāi)挖仰拱,按設(shè)計(jì)支立仰拱鋼拱架,噴射仰拱初期支護(hù)混凝土,綁扎仰拱鋼筋,澆筑仰拱及充填的混凝土。(4)保持二次襯砌和仰拱端頭距離為10-20米,鋪防水板,綁扎二次襯砌鋼筋,二次襯砌混凝土臺(tái)車(chē)定位,澆筑二次襯砌混凝土。

      4結(jié)論

      通過(guò)以上措施的實(shí)施,進(jìn)洞、開(kāi)挖均很順利,未出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故。每天進(jìn)尺1.0m,拱部最大下沉量48.5mm,周邊最大收斂值12.6 mm,地表最大下沉量80.5mm,地表滑移量為 32.5 mm。同時(shí),回填后對(duì)原地形進(jìn)行了改造,避免了今后在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)次生安全質(zhì)量事故。

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