小凈距偏壓隧道洞口圍巖穩(wěn)定性分析及處理技術(shù)

傅 鵑

(江西省公路科研設(shè)計(jì)院)

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小凈距偏壓隧道洞口圍巖穩(wěn)定性分析及處理技術(shù)

傅 鵑

(江西省公路科研設(shè)計(jì)院)

淺埋偏壓小凈距隧道洞口段圍巖穩(wěn)定性是隧道施工應(yīng)控制的關(guān)鍵部位之一，對(duì)其穩(wěn)定性及其處理技術(shù)進(jìn)行研究，為小凈距偏壓隧道施工安全提供理論保障。通過(guò)采用超前管棚與超前小導(dǎo)管綜合治理的方法，確保了所依托銅萬(wàn)高速獅子垴二號(hào)隧道的施工安全性，說(shuō)明了該治理方法有效可靠。

小凈距隧道; 淺埋偏壓; 穩(wěn)定性分析; 處理技術(shù)

1 工程概況

銅萬(wàn)高速獅子垴二號(hào)隧道位于宜豐縣境內(nèi)芳溪鎮(zhèn)與車(chē)上林場(chǎng)交界處，本隧道為分離式長(zhǎng)隧道。隧道右線(xiàn)起訖樁號(hào)為K33+185～K34+730，全長(zhǎng)為1 545 m。隧道右線(xiàn)位于直線(xiàn)以及半徑R=1 860 m的右偏圓線(xiàn)上，路線(xiàn)縱坡為1.4%～-0.9%，隧道最大埋深197.5 m；隧道左線(xiàn)起訖樁號(hào)為ZK33+155～ZK34+735，全長(zhǎng)為1 580 m。隧道左線(xiàn)位于半徑R=1 908 m的右偏圓線(xiàn)上，路線(xiàn)縱坡為1.398%～-0.9%，隧道最大埋深180.0 m。該淺埋偏壓洞口段位于獅子垴二號(hào)隧道左線(xiàn)出口端，隧道施工時(shí)采用雙向進(jìn)洞，需進(jìn)行暗洞入口淺埋偏壓小凈距洞口處理。

2 淺埋偏壓隧道穩(wěn)定性分析

2.1 偏壓隧道的理論設(shè)計(jì)

偏壓隧道在實(shí)際工程中，既屬于常見(jiàn)隧道，又屬于特殊隧道，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也有一定特定的設(shè)計(jì)措施來(lái)保證偏壓隧道的圍巖穩(wěn)定性。偏壓隧道的設(shè)計(jì)，除了依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的隧道支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還包括隧道的邊仰坡加固設(shè)計(jì)和偏壓隧道的洞門(mén)設(shè)計(jì)。邊仰坡加固設(shè)計(jì)的方法主要有：一是通過(guò)錨固和注漿等方式對(duì)邊仰坡進(jìn)行加固；二是通過(guò)坡腳堆載的方法來(lái)抵抗坡體的下滑力，維持邊坡穩(wěn)定性。常見(jiàn)的隧道洞門(mén)設(shè)計(jì)有很多種類(lèi)，主要包括以下幾種：端墻式、翼墻式、削竹式、柱式、臺(tái)階式和耳墻式，其中通常適用于淺埋偏壓隧道洞口的洞門(mén)形式是臺(tái)階式洞門(mén)及耳墻式洞門(mén)。

2.2 隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

獅子垴二號(hào)隧道左線(xiàn)ZK34+380～ZK34+735段隧道圍巖主要為強(qiáng)～中風(fēng)化二云石英片巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，整段隧道埋深淺，無(wú)自穩(wěn)能力，側(cè)壁頂部易產(chǎn)生坍塌。開(kāi)挖時(shí)，多以面狀滴水為主，局部可能出現(xiàn)線(xiàn)流現(xiàn)象，雨季時(shí)可能出現(xiàn)雨淋狀滲水。出口處以第四系殘坡積物粉質(zhì)黏土及全～強(qiáng)風(fēng)化二云石英片巖為主，厚度較大，土質(zhì)松散，巖體穩(wěn)定性差，出洞口處Ⅴ級(jí)圍巖還存在殘積土及斷層破碎帶等，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)措施。該級(jí)圍巖巖體破碎、受地下水作用影響強(qiáng)烈，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，洞頂易坍塌，淺埋地段易出現(xiàn)地表下沉。該隧道出口處于一斜坡上，出口軸線(xiàn)與地形等高線(xiàn)斜交，邊坡切面與洞門(mén)非對(duì)稱(chēng)，屬于坡面斜交型，存在偏壓。

依據(jù)獅子垴二號(hào)隧道的地質(zhì)勘查資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)取巖芯試驗(yàn)結(jié)果，參考其他類(lèi)似工程參數(shù)取值，現(xiàn)將隧道左線(xiàn)出口處圍巖巖層及支護(hù)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)參數(shù)取值如表1所示，采用赤平投影法如圖1可知隧道洞口邊坡是穩(wěn)定的。

表1 圍巖的物理力學(xué)參數(shù)表

圖1 赤平極射分析圖

3 輔助施工設(shè)計(jì)

(1)進(jìn)洞超前管棚：用于洞口預(yù)加固，設(shè)置于隧道兩端洞口。管棚采用熱軋無(wú)縫鋼管Φ108×6.5 mm，外插角1～2度，環(huán)向間距50 cm，節(jié)長(zhǎng)4 m、6 m，總長(zhǎng)40 m。管棚導(dǎo)管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆8 mm壓漿孔，尾部4.5 m不設(shè)壓漿孔。注漿采用水泥漿液(摻3%水玻璃)，注漿參數(shù)參考如下：水泥漿水灰比1∶1，摻3%水玻璃，水玻璃濃度：波美度35；水玻璃模數(shù)2.4。注漿壓力：初壓0.5～1.0 MPa，終壓2.0 MPa。

(2)超前小導(dǎo)管:用于Ⅴ級(jí)圍巖地段支護(hù)的以及Ⅳ級(jí)圍巖地段支護(hù)襯砌段，小導(dǎo)管采用4.5 m(Ⅳ級(jí)圍巖地段4 m)長(zhǎng)Φ42×3.5 mm熱扎無(wú)縫鋼管，導(dǎo)管環(huán)距40 cm,外插角18°。導(dǎo)管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆6 mm壓漿孔，間距15 cm，梅花形布置，尾部1.0 m不設(shè)壓漿孔，注漿采用水泥漿液，注漿參數(shù)參考如下：水泥漿水灰比1∶1(水泥漿中可摻3%左右的水玻璃)，水玻璃濃度：波美度35；模數(shù)2.4。注漿壓力：初壓0.5 MPa，終壓1.2 MPa。超前小導(dǎo)管應(yīng)保持至少1.5 m以上的搭接長(zhǎng)度，小導(dǎo)管要求從工字鋼上穿過(guò)，其尾部的加強(qiáng)箍筋應(yīng)與鋼支撐(或錨桿或鋼筋網(wǎng))焊接牢。

[1] 王祥秋，楊林德，高文華．高速公路偏壓隧道施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與有限元仿真模擬[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24(2)：284-289．

[2] 鄧之友，彭立敏，劉正初．淺埋偏壓隧道圍巖漸進(jìn)破壞機(jī)制分析[J]．隧道建設(shè)，2012，32(2)：150-155．

[3] 李寧軍，曹文貴，劉生．隧道設(shè)計(jì)與施工百問(wèn)[M]．北京：人名交通出版社，2006．

2015-04-12

傅鵑(1990-)，男，江西宜春人，碩士，助理工程師，主要從事隧道設(shè)計(jì)與研究工作。

U455

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1008-3383(2015)12-0149-01