大跨度公路隧道软弱地质浅埋偏压段施工技术.pdf

第13卷第2期
石家庄铁路职业技术学院学报
VOL13 No2
4年6月
JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY
Jun.2014
大跨度公路隧道软弱地质浅埋偏压段施工技术
栾兆增
(中铁十八局集因天津30000
摘要:针对高速公路大跨度隧道在软弱地质、富水、浅埋、偏压等复杂情况下,系统地讨论进
洞、开挖施工方法,介绍具有针对性的施工技术方案和具体的施工参数。
关键词;大跨度公路隧道软弱地质浅埋偏压开挖施工
中图分类号:U455
文献标识码:A
文章编号:1673-1816(2014)02-0046-04
前言
随着国民经济的发展,交通流量逐步增大,带动公路交通建设蓬勃发展,双向六车道高速公路
成为建设的主流公路,大跨度的三车道隧道逐渐增多,经过近儿年的施工摸索,针对大跨度隧道施
工方法日趋完善,但在不良地质地段施工,大跨度隧道的施工难点大、技术复杂,工程界仍在逐步
积累经验。在泉三高速公路顶冬坑隧道左线出口进洞施工中,通过边仰坡加固、地表回填、地表锚
杆及超前小导管注浆固结,超前大管棚、超前小导管配合短台阶环形开挖进洞等项技术组合采用,
在冲沟浅埋、围岩松散软弱的不利地形地质条件下,实现了安全进洞,顺利渡过浅埋偏压段。
2工程概况
燧道全长1284m,为双向六车道分离式隧道,位于泉州南安市码头镇。设计最大开挖宽度17.64m,
最大开挖面积165.45m2,最大开挖高度12.24m,采用曲墙三心圆拱轮廓净空。隧道通过地段属中
低山区、地形变化大、地质条件极为复杂,其中出口端覆盖层为冲沟,左侧围岩厚度不足4~6m
右侧围岩覆盖厚度13.4~17.913m,覆盖层呈倾斜坡度,存在浅埋偏压现象。从地质剖面揭示,围
岩表层为1~2m厚腐植土,以下为亚粘土或强风化凝灰熔岩,处于节理裂隙密集带,岩体破碎,呈
碎裂状结构,左侧半断面岩体呈砂七状,自稳性极差,并存在两种围岩土层的垂直断裂带,围岩类
别为V级,水量丰富
3施工方案分析
针对较大跨度隧道出口端浅埋、偏压、寫水、岩性破碎的情况,该洞口的进洞特点是开挖跨度
大,围岩结构松散,洞顶覆盖层簿左側偏压大。设计的进洞方案是施做部分明洞,其余暗洞为长管
棚注浆超前支护,侧壁导坑先墙后拱法(双侧壁法)施工;另一种意见是施做明洞渡过浅埋段。经
认真研究设计方案,结合专家意见和现场详勘情况分析认为:若浅埋段明做因土质松软,放坡开挖
收稿日期:2014-03-1
作者简介:栾兆增(1980-),男,汉,山东菜芜人,学士,工程师,研究方向市政公路工程。
第2期
栾兆增大跨度公路隧道软弱地质浅埋偏压段施工技术
土石方数量大,且极易扰动临近的右洞围岩,施工期为雨季极易产生山体滑坡等风险;设计方案中
双侧壁导坑法工序多,施工工序繁多,各道工序之间干扰大,需要进行两个側壁(临时支护措施)
的施工及拆除,施工空间狭小,不利于机械化作业,施工进展缓慢,费工费料,且临时的侧壁支撑
和拱部联结几成直角,形成应力朔性区,松散的土层情况下朔性区随围岩变形逐步扩大,在联结处
背后极易造成小的塌腔,存在塌方隐患
经过反复论证比选及征求专家意见,决定采用上下断面先拱后墙的进洞方案,即短台阶环形开
挖施工。具体做法是:选择合适位置开挖成洞面,以进一步减少明洞开挖数量,减小因开挖对山体
产生的扰动;利用临时边仰坡挖下的土对浅埋段冲沟进行分层夯实回填并注浆加固;边仰坡喷锚加
固,防止雨季滑塌;为安全起见暗洞进口施做30m长管棚,套拱基础处于软基,为减少开挖深度防
止成洞面滑塌破坏,采用钢管桩基础;为降低软弱围岩处地下水位,降低围岩的含水量,减少破碎
围岩的裂隙水,在洞口两侧施做井点降水;进洞采用小导管注浆超前支护,轻型钢架支撑;上下断
面采用微台阶法预留核心土环向开挖,喷锚封闭,钢架立于未扰动的围岩上并支垫槽钢扩大受力面
积,拱脚施做锁脚锚杄;下半断面边槽开挖;及时施作仰拱,树砌紧跟。
4施工工艺
4.1洞顶修筑截水沟
进洞前先完成地表排水系统,因洞口右侧为冲沟,沟顶汇水面积较大,适逢雨量充足,所以首
先开挖并施作洞口边仰坡截水沟,以截排地表水,截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m,沟底纵
坡不小于3%。排水沟与路基排水系统相衔接。
4.2开挖临时边仰坡、成洞面
开挖洞口顶部及明挖部分土石方,开挖土石方均自上而下进行,能用机械直接作业的,均选用机
械开挖,人工配合。机械或人工不能直接开挖的土石方,采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡
面及时进行封闭防护,避兔长时间暴露,造成坡面坍塌。洞口仰坡、明洞边坡采用喷混凝土临时加固
技术,当边仰坡刷到位后,立即对开挖面进行喷射混凝土(掺入速凝剂8%)封闭,初喷3~5cm
初喷混凝土结束后,即进行锚杅钢筋的安装。仰坡锚杆长4.5m,边坡锚杆长3.0m,间距1.0m,梅
花形布置。钢筋网用Φ6钢筋绑扎(20×20cm网格),全坡面铺筑,同时折向坡顶1~2m以有效固
定及防冲刷。销杆及钢筋网安装结束后,进行二次混凝土喷射,厚度10cm。成洞面洞身开挖范围
以内不设锚杆,但必须进行喷射混凝土封闭,厚度不小于10cms
4.3施做套拱及管棚
施作前首先修整成洞面,使第一组钢支撑尽量紧贴成洞面。钢支撑用22b工字钢冷弯而成。为
便于安装,拱圈每组钢支撑由4片组成,每片的两端焊有250×250×10的A3钢板,钢板间用螺栓
连接。超前大管棚用108X4mm钢管加工,管长30m。采用川桑豹履带式管棚钻机钻进及顶管,打
入钢花管仰角12°,环向间距40cm。
4.4导管注浆
考虑到洞口冲沟回填土地段及原状土地段滲水性强,应采用双液注浆,水泥浆液水灰比采用
1:1~0.5:1,水泥浆液与水玻璃的体积比取1:05~1:1,水玻璃模数为2.4~3.4波美度为30~40Be。
注浆设备选用BW-250/50灰浆泵,注浆压力一般为0.5~1.0MPa
单根导管的浆液注入量Q:按下式估算:
Rill n