浅埋软弱围岩（精选十篇）
浅埋软弱围岩 篇1
在浅埋偏压软弱围岩隧道的设计施工中, 由于设计方案不合理、施工技术运用或处理不当, 经常会造成较大面积的塌方, 由此带来人身伤害、财产损失及工期延误等是无法估量的。由我单位设计的阜朝高速公路大窑沟一号隧道部分段落处于严重浅埋偏压段, 如何通过该特殊地形地质段落成为整个隧道工程成败的关键。
1.1 工程概况
铁岭 (毛家店) 至朝阳 (三十家子) 高速公路大窑沟一号隧道设计车速100km/h, 采用分离式隧道结构型式, 隧道净空:10.75m×5.5m。左线起迄桩号ZK438+385～ZK439+820, 长1435m, 右线起迄桩号YK438+420～YK439+842.5, 长1422.5m;属于长隧道。左线出口段地形地质情况复杂, 地表植被极不发育, 洞口地段基本没有灌木和草皮覆盖, 导致隧道洞口段自然冲沟极为发育;且属陡坡地貌, 地形坡角35°, 隧道中心线与地形等高线斜交;隧道围岩主要为F1断裂破碎带:宽8.0～10.0m, 破碎物为安山质角砾岩, 多呈角砾状、碎石状松散结构, 蚀变普遍强烈, 主要为高岭土化、绿泥石化。受其影响, 上下盘弱风化安山质角砾岩节理裂隙很发育, 破碎强烈, 呈角砾状、碎石状散体结构, 并伴有强烈的高岭土化、绿泥石化, 含膨润土;局部夹凝灰质砂岩。
1.2 施工安全隐患
综上所述, 该隧道左线出口段集不良地质、浅埋、偏压于一体, 有塌方冒顶、侧向山体滑移等危险, 施工难度较大, 进洞施工前必须制定好切实可行安全可靠的施工方案, 才能保证施工安全和运营期安全。
2 设计方案
地表注浆加固可提高围岩的自稳时间和自身承载能力, 改善岩土体的物理力学性能, 缩小开挖变形产生的松弛区范围, 减小围岩对初期支护和二次衬砌的压力, 注浆管可起到地表锚杆悬挂岩土体作用, 可防止塌方冒顶, 使围岩整体性得到进一步加强。封堵地表水下渗通道, 可防止地表水下渗软化围岩, 能保证隧道的长期稳定, 不留隐患。因此决定增设地表注浆加固施工辅助措施, 先对软弱围岩浅埋偏压段及山体扰动破坏严重对隧道施工影响较大的区域进行地表注浆固结, 然后进行暗洞施工。
2.1 注浆范围
对隧道左洞右半侧进行地表注浆, 注浆段纵向长度15m (桩号ZK438+435～ZK438+450) 。
2.2 注浆方式
采用预埋注浆花管法:在注浆孔内, 预先下入注浆花管, 然后在注浆花管内注入浆液, 通过孔眼把浆液压入周围围岩内。
2.3 注浆孔布置
注浆孔按梅花型布置, 孔间距为1.5m。如图1所示。
2.4 孔径和孔深
注浆孔直径为89mm。
钻孔深度为地面至隧道开挖轮廓线外0.8m的距离, 开挖轮廓线外侧部分应打至侧墙基础附近。如图2所示。
(尺寸单位除标高为m外均为mm)
2.5 注浆管
注浆管为直径50mm的钢管, 壁厚5mm, 前端钻花孔, 钻孔直径为8mm, 间距为100mm, 梅花形布置, 尾部500mm不设花孔。如图3所示。
2.6 止浆措施
由于隧道覆盖层厚度比较薄, 注浆厚度比较浅, 在注浆过程中容易从地表冒浆, 为防止地表冒浆, 造成浆液损耗和影响注浆效果, 在地表设止浆盘, 止浆盘采用200mm厚的双层Φ6钢筋网喷C20混凝土, 网格间距为300×300mm, 止浆盘设置范围为注浆区域以及周边孔外2m。为防止管孔缝隙往上返浆对止浆盘造成隆起破坏而影响注浆效果, 对管孔缝隙进行糊缝处理, 糊缝材料为CS胶泥和速凝砂浆。
2.7 注浆材料
注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆:
水泥:强度等级为425级的普通硅酸盐水泥;
水玻璃:浓度为35°Be, 模数为2.4。
缓凝剂:NO2HPO4 。
2.8 浆液配比
水泥浆水灰比为1:1;
水泥浆水玻璃体积比为1:0.5;
缓凝剂掺量为2%～3%。
2.9 注浆压力
注浆初始压力:0.5～1MPa;
注浆终压:2.0～2.5MPa。
2.10 注浆顺序
注浆顺序应先注沟侧 (低侧) 周边孔, 后注山侧 (高处) 周边孔, 先外围后内部;为防止串浆, 应对注浆孔进行间隔注浆, 适当延长两相邻两注浆孔先后施工的间隔时间, 待前一孔注浆的浆液基本凝固后, 再开始后一孔的注浆。
3 施工方案及注意事项
3.1 施做洞顶排水沟、截水沟
及时形成洞顶排水沟、截水沟系统, 确保系统的有效性, 确保地表水不流到洞口区段的隧道开挖区之内。
3.2 地表注浆加固
3.2.1 测量放点
按照设计图布孔要求测量确定注浆孔位置。
3.2.2 钻孔
采用潜风钻机钻孔, 钻机按现场测放点准确就位, 并校正钻杆的垂直度, 按设计要求成孔到设计深度。
3.2.3 埋管
将注浆花管插入已成的孔内, 成孔深度较大时, 先将逐根钢管焊连后, 再插入孔内, 第一节钢筋底端稍收敛, 每节钢筋5～6m。
3.2.4 糊缝
在往孔内插入钢管前, 在未开设花孔段与开设花孔段之间焊接两根Φ8钢筋圆环, 间距2cm, 两根圆环之间缠麻丝, 以作为止浆环, 防止糊缝砂浆和CS浆液落入下部花管部位, 钢管插入孔内后, 糊缝深度较大时, 将CS浆液倒入孔管缝隙进行糊缝处理, 糊缝深度较浅时, 用Φ8钢筋将速凝砂浆捣入孔管缝隙糊缝。
3.2.5 施作止浆盘
铺设Φ6钢筋网, 将钢筋网与注浆管焊接, 用混凝土喷射机喷混凝土至200mm。
3.2.6注浆
紧密连接注浆管线, 用KBY-50/70双液注浆泵压注双液浆。
(1) 水泥浆的配制
浆液配制时, 按浆液配比所需数量加料, 力求加料严格准确, 由于是双液浆, 需在水泥浆中掺NO 2HPO 4缓凝剂, 掺量为水泥用量的2%～3%, 加料顺序为:水※缓凝剂※水泥, 浆体搅拌均匀后, 倒入贮浆筒时, 经过筛网过滤, 严禁包装纸及块状水泥进入贮浆筒。搅拌时间应≥5min, 放置时间≤30min。
(2) 水玻璃的配制
当购进的水玻璃>35°Be时, 加水稀释至35°Be, 稀释时, 边加水边搅拌, 边用玻美计测量。
(3) 注浆结束标准
注浆结束标准以注浆终压和注浆量进行综合判定, 以保证注浆效果, 当单孔注浆量达到设计注浆量或达到设计注浆终压后, 稳定20～30min即可停止注浆。
(4) 注浆工艺要点
(1) 注浆开始前做好准备工作, 包括机械器具、仪表、管路、注浆材料、水、电等的检查及必要试验。
(2) 注浆过程中, 经常观测和记录注浆压力的变化情况, 掌握注浆量, 特别要注意止浆盘的变形和跑浆情况, 如果止浆盘发生变形, 应停止注浆, 及时处理。发生跑浆时, 用填塞棉砂、打木楔和糊塑胶泥或速凝砂浆的方法堵漏, 必要时采用间歇式注浆来解决。
(3) 为使浆液在本孔一定范围内扩散, 而不致串浆或冒浆, 影响注浆效果, 在进浆量很大而压力不上升的情况下, 以注浆量控制注浆结束标准, 当进浆量很小时, 以注浆压力来控制。
3.2.7冲洗移位
单孔注浆完毕后, 关闭返浆阀, 拆卸混合器, 注水冲洗注浆胶管和注浆泵, 以防胶管堵塞和注浆活塞缸内胶体凝固, 同时移位至另一注浆孔。
3.2.8注浆效果检查与评定
注浆结束后应进行注浆效果检查与评定, 不合格者应补钻孔注浆, 检查方法如下:
对注浆过程中的各种记录资料综合分析, 注浆压力和注浆量变化是否合理, 是否达到设计要求;设检查孔, 每段设2～3个检查孔, 检查孔应取岩芯, 观察浆液充填和凝固硬化情况, 注浆检查合格后方可进行下方隧道底开挖。
3.3地表沟回填
左线右侧地表沟谷回填土石并夯实, 以稳定坡脚、改善左洞的偏压现象。
3.4大管棚施工
应控制管的角度, 避免大管棚进入开挖线以内或偏离太远。
3.5开挖支护
须将大管棚、地表注浆加固, 地表沟回填完成, 地表形成有效的洞顶排水沟、截水沟后, 才能进行隧道暗挖;暗挖时应严格按照设计提供的开挖方案进行施工, 先开挖左洞右侧上台阶, 及时进行锚喷网支护, 再开挖左侧上台阶, 进行锚喷网支护后再及时形成临时仰拱, 加强支护参数, 确保结构安全。坚持短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测的施工原则。
4结语
对于浅埋偏压隧道采用地表注浆的方式加固岩体, 提高和利用岩体承载力比仅靠加强支护衬砌参数的方案更有效, 但洞内施工时仍应短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测。支护系统与围岩密贴接触、支护系统及时封闭成环是防止围岩变形和确保初期支护稳定的关键。实践证明, 浅埋偏压公路隧道采用地表注浆加固暗挖方法成功可行, 安全可靠。
摘要：结合铁岭 (毛家店) 至朝阳 (三十家子) 高速公路大窑沟一号隧道的设计施工, 介绍了浅埋偏压软弱围岩段隧道修筑技术, 详细阐述了地表注浆加固技术。
关键词：浅埋,偏压,注浆,加固技术
参考文献
[1]JTG D70-2004, 公路隧道设计规范[S].
[2]铁道部第二勘查设计院.铁路工程技术手册-隧道[M].北京:中国铁道出版社.
[3]陈金山, 王智学, 戴前锋.灵岩寺隧道软弱围岩浅埋偏压段地表注浆加固技术[J].铁道标准设计, 2003 (1) .
浅埋软弱围岩 篇2
大断面浅埋软弱围岩隧道三台阶法施工技术
以石太铁路客运专线活宝山隧道施工使用三台阶法钻爆开挖为例,介绍了软弱围岩三台阶法的钻爆开挖、支护、喷锚等施工工艺,并与CRD法作了简单比较,指出三台阶法在大断面软弱围岩中能够保证安全,且降低造价,缩短工序循环时间,具备较大的优点,值得推广应用.
作 者：张立东 ZHANG Li-dong 作者单位：中铁二十局集团有限公司,陕西西安,710016 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(4) 分类号：U455 关键词：隧道 软弱围岩 三台阶法 施工技术浅埋软弱围岩 篇3
关键词：铁路隧道；软弱围岩；超前支护；监控量测
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0035-02
由于浅埋隧道大部分属于特殊地形，它具有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩、难以形成承载拱等不利因素，严重影响了浅埋隧道的施工工程质量。根据浅埋隧道的独特地质影响，在进行隧道的开挖过程中，极有可能会出现拱顶下沉急剧增大、地表开裂、隧道净空收缩、掌子面失稳等现象，不利于隧道的施工。
1 浅埋隧道软弱围岩管棚超前支护分析
1.1 超前支护体系及其必要性分析
1.1.1 超前支护体系分析。超前支护体系主要包括管棚、超前锚杆、小导管超前注浆、深孔注浆以及地表注浆等。另外，超前支护一般适用于隧道围岩的自稳性较低的情况，通过采取超前支护，可以有效地避免出现坍方。
由于部分隧道属于软弱破碎地质，即使可以通过采用深孔注浆起到止水固结的作用。然而，此种方法仅能起到一部分范围固结的作用，而超前支护体系通过超前锚杆或超前小导管，在开挖隧道之前以钻孔排水的方式进行排水降压，防止地下水压过大而影响隧道施工工程的质量。另外，通过超前支护的方式，其钻孔深度一般都大于注浆的范围，可以有效地提高隧道施工工程的质量。
1.1.2 浅埋软弱围岩隧道施工时采取超前支护的必要性。
（1）如上所述，在进行浅埋软弱围岩隧道的施工工作时，极易出现掌子面失稳及地表下沉的现象。通过采取超前支护及监控量测技术，并结合相关改善地层、管棚、水平高压旋喷、药液压注及垂直锚杆等措施，以科学、合理的支护方法增强支撑力，并防止支护及地表出现下沉的情况。
（2）采取超前支护对于浅埋软弱围岩隧道施工的作用如下所述：首先，超前支护方式的支护结构一般类似于一个沿隧道纵方向的梁结构，可以有效地产生刚性梁效果。其次，超前支护可以通过在掌子面前方形成壳结构，用其刚性及厚度提高隧道掌子面及其周边围岩的稳定性。最后，通过超前支护中的注浆法，可以有效地提高隧道围岩的强度，改善其周边环境。
1.2 超前支护分析
1.2.1 管棚。
（1）管棚的分类及适用范围：管棚主要分为短管棚及长管棚，它的超前长度一般为5～30米，主要适用于隧道围岩非常软弱、破碎，而且变形量极大的情况。
（2）管棚施工技术原理及操作分析：管棚的施工原理为在隧道开挖之前在隧道开挖轮廓线的外弧线上放置一个伞形的金属保护棚架。由于该棚架的构造为一系列由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成，可以有效地保护隧道下部地层的开挖工程顺利进行。
管棚的施工操作技术如下：首先，使用钻机打出一定深度的钻孔。其次，将所钻的钻孔一并插入于金属钢管之中。最后，使用注浆机将水泥砂浆或混合浆液压入，水泥砂浆或混合浆液凝固之后便可以正式进行隧道的开挖工程。
1.2.2 超前锚杆。
（1）超前锚杆的材料：超前锚杆一般主要使用普通的砂浆锚杆或药包锚杆、迈式锚杆，砂浆锚杆的适用范围
较广。
（2）超前锚杆的作用：另外，超前锚杆的作用为提前加固，它可以用于隧道开挖工程施工之前，通过使用超前锚杆，可以有效地加固周边环境，提高隧道的施工质量及施工效率。
1.2.3 小导管超前注浆。
（1）小导管超前注浆的适用范围及作用：小导管超前注浆法一般适用于碎石土及砾石土较多、风化较为严重或节理发育等软弱围岩条件下的隧道工程施工。它只需采用常规小型机械便可以进行施工，而且可以有效地保证隧道施工过程的安全性。加上小导管超前注浆法的操作简便性、良好的加固止水作用以及超前支护作用，目前它已广泛应用于稳定各大隧道围岩的稳定性工程中。
（2）小导管超前注浆的操作分析：小导管超前注浆法一般是通过沿着隧道开挖掌子面上所设计的开挖轮廓线之外0.2～0.3m处钻孔，并安装小钢花管进行高压注浆。注浆主要采用水泥及水玻璃作为浆液，可以有效地加固隧道内的松散围岩，等浆液达到一定强度后，便进行隧道工程的开挖。
1.2.4 深孔注浆。
（1）深孔注浆的分类及适用范围：深孔注浆一般主要分为两种方法，即深孔充填注浆与深孔劈裂注浆。它一般主要适用于断层破碎地带、软弱破碎围岩、地下水极发育或极易形成涌水、坍方的隧道工程。
（2）止浆墙的必要性及具体操作方法：止浆墙可以有效地避免隧道开挖面出现垮坍的现象，从而提高注浆的质量及隧道施工工程的安全质量。止浆墙的具体操作方法为：第一，在隧道开挖面钻孔，埋设注浆专用孔口管，并将钢筋网焊接于孔口管处。第二，将钢筋网网格间距设为30厘米，再喷射15～20厘米厚的C20级混凝土，从而形成止浆岩盘。
（3）注浆作业：注浆所需的材料主要分为三种：第一种主要为无机材料，其适用范围较广，主要包括水泥、水泥砂粉、水泥粘土、水泥-水玻璃等无机物。第二种为有机材料，但有机材料的价格较高，增加了施工成本。第三种为复合材料，其操作方法及劳动保护复杂，而且价格昂贵，使用性不高。注浆法一般采取分段累进注浆的方式，其具体操作方法如下所述：首先，通过将注浆混合器连接于孔口管上进行试压洗孔，以便清洗干净孔眼内的石渣。其次，对其大约注水两三分钟，确保围岩的空隙通畅；在注浆的过程中应当由专人记录好注浆的时间及注浆量、注浆时的压力变化情况，还有止浆墙、围岩、支护等的窜浆情况。最后，在注浆作业结束之后，必须将注浆部件拆洗，彻底清洗注浆机，防止注浆机损坏。
2 浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术
2.1 监控量测的目的和意义
2.1.1 监控量测通过及时掌握围岩位移和支护变形的动态，可以科学、合理地安排工序，以便及时修改支护参数。遇到突发情况时，可以通过监控量测及时查找原因，以便及时采取措施解决问题，提高隧道施工工程的安全性及经济效益。
2.1.2 监控量测有利于施工人员熟悉、了解本工程浅埋段围岩压力的基本特征以及支护的效果，并作为施工资料留存归档，供日后的工程参考。
2.2 浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术分析
浅埋软弱围岩隧道施工的监控量测技术主要应用于隧道施工前阶段及施工中阶段。
2.2.1 在施工前阶段的监控量测技术主要通过地质调查、直接剪切试验以及现场试验等方法确定隧道围岩的特征，其中包括鉴定隧道围岩的构造、物理性质等方面。
2.2.2 在施工中阶段的监控量测技术主要通过现场监视隧道的施工实际状态，包括检查超前锚杆的加固效果及松弛范围，量测坑道周边的位移情况、支护结构的内应力以及支护结构与围岩间的接触应力，以便及时控制变形情况并采取有效的措施修正，提高隧道施工工程的质量及安全性。
由于浅埋隧道软弱围岩的自承能力较低，极易导致地层变形，影响隧道工程的施工质量。因此，在进行浅埋隧道软弱围岩的施工时，必须结合超前支护方法以及监控量测技术，及时采取有效的措施，提高隧道工程的施工质量及其经济效益。
参考文献
[1] 邓文龙.隧道现场围岩级别判定方法探讨[J].科技资讯，2010，（11）.
[2] 李德章.复杂环境下超浅埋地下通道施工技术研究
[J].安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2011，（2）.
[3] 中华人民共和国铁道部.铁路车站及枢纽设计规范[M].北京：中国铁道出版社，2010.
[4] 周伟.浅谈隧道监控量测在软弱围岩中的应用[J].科技资讯，2011，（9）.
浅埋软弱围岩 篇4
老屋冲隧道全长199m设计为双线电气化铁路, 其进出口里程分别为DK52+784、DK52+983。隧道位于丘陵区, 丘坡自然坡度10℃～30℃。最大埋深8m～10m, 最小埋深1m～2m。出洞口偏压, 外接明洞17m。
2 工程地质、水文地质及地形条件
隧道出口DK52+955为明暗交结处, 拱顶覆土厚度约8m～10m不均, 下伏石炭系泥质灰岩, 呈灰黑色强～弱风化。呈左低右高之势, 高差2.2m, 地表围岩表层覆盖粘土层松散、破碎, 节理发育, 成洞困难, 地表易塌陷、开裂。DK52+910～DK52+955段为Ⅴ级围岩, DK52+955～DK52+966段为Ⅴ级偏压明洞。根据现场测量数据, 该隧道出口端属于典型的浅埋偏压型。
该隧道表层为粉质粘土夹碎石, 硬塑。层状结构节理发育, 岩芯较破碎, 呈块状伴少量柱状。强风化层厚约2m～17.5m。
3 地表下沉、拱顶下沉、洞内收敛变形的处理措施
隧道DK52+950、DK52+945段面监控量测值如表1。
现场出洞口埋深较浅, 存在小范围坍塌、掉块甚至降雨引起冒顶的可能。参考设计图纸说明和施工组织设计文件及相关规范, 调整和优化施工方案措施防止变形进一步加剧。
(1) 尽早施工天沟并对洞口边坡刷坡卸载及时完成锚喷支护, 将使雨水引至侧沟排出。杜绝浸泡仰拱脚以免偏压力造成洞口滑坡。按设计要求及时完成洞口盲沟, 并与路基排水沟疏通确保排水畅通, 防止雨水倒灌。
(2) 因隧道出洞口处于浅埋、偏压并存的地质条件下, 未设计管棚及其他措施。为了保证隧道进洞施工安全及控制拱顶沉降及收敛变形的加剧。决定暂停上、中台阶开挖, 喷射砼封闭掌子面后并以最快的速度完成洞口仰拱成环。
(3) 立即对地表多处裂缝灌注水泥砂浆封闭, 将地表及边仰坡挂钢筋网连接成一体, 喷射C30砼封闭, 并在地表覆盖防雨布防止雨水进入裂缝形成滑动面。
(4) 不扰动边坡、进行明洞仰拱施工。开挖避开雨天, 采取预裂爆破 (进尺4m～6m) 、人工配合机械开挖。
(5) 对原设计钢拱架间距由0.8m调整为0.6m每榀, 仰拱Φ25主筋间距由0.25间距调整为0.2m, 止水带、止水条严格按设计要求施工。仰拱完成后及早进行二衬砼施工, 减少暴露时间。
(6) 采用三台阶临时仰拱法开挖施工, 上下台阶保持5m～8m, 初支尽早闭合成环;仰拱距离开挖面30m、二衬距离仰拱30m, 控制累计变形量在150mm以内。
4 处理成效
隧道DK52+950段面监控量测值如表2。
经以上数据分析得出。
(1) DK52+950拱顶沉降和洞口收敛变形均得到了控制, 地表下沉趋于稳定。
(2) DK52+950地表下沉日趋稳定, 对隧道安全不构成影响。
(3) DK52+950边仰坡偏压状况对隧道洞口未造成影响, 且趋于稳定。
(4) 仰拱必须超前施作, 尽早形成闭合结构。二次衬砌在初期支护完成后应尽快施作。
5 沉降原因有内外因素分析和预防措施
施工中期监控量小组于6.28～7.31之间对DK52+933段面初支观测值显示。
拱顶沉降值从121.52mm增至352.38mm, 洞内收敛变形值从50.04mm增至80.90mm;地表沉降值从69.34mm增至98.84mm, 并发现初支断面有细微裂缝且表面潮湿偶有滴水现象。
结合图纸地质描述和现场量测数据及对揭露围岩成分判断, 该段地处隧道浅埋段, 拱顶覆盖层较薄, 为块状弱风化泥质灰岩, 掌子面围岩竖直节理风化易掉块、拱脚多为炭质泥灰岩遇水极易溶为软泥。分析沉降原因有内外因素共同影响, 主要有围岩自身沉降、钢拱架下沉、爆破冲击波引起的震动影响等等。调整相关施工方法及支护措施来解决上述存在问题。
(1) 选择好施工步距并缩小上下台阶步距, 尽早完成锚喷支护环减小围岩压力和开挖暴破过程中自承能力降低而引起的急骤下沉。中、下台阶开挖过程中两侧长度错开至少1m, 中、下台阶拱脚基础坚决不能悬空。
(2) 爆破过程中, 采取小间距、多打眼、少装药、短进尺、毫秒管延时、预裂爆破、机械配合开挖的原则进行施工。
(3) 钢拱架接头处理是钢拱架施工的弱点部位, 接头联接板螺栓安装完成后对四周进行电弧焊点焊加强, 个别滑丝致拧不到位的两边角邦焊钢筋头。钢架下沉的关键部位拱脚、拱顶部位的加强措施, 钢架拱脚每侧应施作注浆锁脚锚管不少于4根 (较设计多出两根/榀) 。
6 结语
对于偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工, 应注意以下几点。
(1) 施工前根据现场情况和施图纸要求制定切实可行的施工方案, 本着“早进洞晚出洞”的原则进行进洞施工。分析偏压的根本原因及可能造成的影响。
(2) 施工要遵循“早量测、超前支护、短进尺、弱爆破”的原则, 对洞口边仰坡、洞顶地表处理、拱顶下沉要引起高度重视并及早制定专项预防措施或方案。
(3) 浅埋、软弱围岩要重视监控量测数据并善于分析原因, 在施工中要求少药量、早超前、早封闭早、勤量测、少干扰。
(4) 重视施工期间的洞内、外排水, 排水系统宜早开工早起作用。避免洞内拱脚、仰拱内积水消除安全隐患。
摘要：通过对老屋冲隧道软弱破碎围岩浅埋、偏压段的处理优化了出洞口施工方案。着重介绍了钢拱架沉降、拱顶沉降速率较大原因的分析和对监控量测数据与超前支护的内在关系及和控制方法。
关键词：隧道施工,软弱破碎围岩,浅埋偏压,监控量测,超前支护,拱顶沉降,出洞
参考文献
[1]周晓军, 李泽龙.地质偏压隧道围岩压力及其分布特点的试验研究[J].现代隧道技术, 2006 (1) .
[2]朱同华, 薛文博.浅埋偏压隧道地表及洞内开裂的岩体整治[J].地下工程, 2006 (2) .
软弱围岩隧道施工质量控制分析 篇5
随着我国道路建设的`快速发展,出现了大量软弱围岩隧道开挖,存在围岩类别多、地质情况复杂、施工环境要求高、工期短等困难.分析了软弱围岩隧道施工质量控制的要点及质量控制重点,从而为软弱围岩隧道施工工期及施工安全提供有力保障.
作 者：于文金 作者单位：江西省交通工程质量监督站,江西南昌,330008 刊 名：四川建筑 英文刊名：SICHUAN ARCHITECTURE 年，卷(期)：2010 30(1) 分类号：U455.49 关键词：软弱围岩 隧道施工 质量控制
浅埋软弱围岩 篇6
隧道施工时以规范的量测方法和量测数据、信息反馈。通过对量测数据的分析及开挖面的地质观察,进行预测和评价围岩与支护的稳定状态,或判断其动态发展趋势,及时进行施工方法(包括掘进方式、支护类型,特殊的辅助施工方法)、掌子面开挖的步骤及顺序、围岩支护的施工参数等进行优化及调整,以确保开挖安全、围岩稳定,初支和二衬的质量和施工造价的合理性。
另外,通过监控量测可以了解在本工程设计参数的条件下监测项目的数据特征,以反映特定地质水文情况下的工程规律及特殊性,为以后进行类似工程的施工方法及工艺的进步与发展提供借鉴、思路及指导作用。
以下将根据实际项目,详细阐述监控量测的具体实施,及采用回归法进行数据的处理、分析及评价的方法,以期对相类似工作起到一些借鉴作用。
1 项目概况
贵昆线沾益至昆明段增建第二线工程张家坡隧道为单洞双线隧道。隧道起讫里程为D3K599+225至D3K601+800,全长2 575 m,设计为Ⅳ～Ⅴ级围岩,其中Ⅳ级围岩1 145 m;V级围岩1 430 m。
地属高原低山溶蚀及剥蚀地貌,地形起伏不大,相对高差小于80 m;地表广泛覆盖第四系坡残积层弱膨胀土(红黏土),溶蚀洼地、漏斗等岩溶形态密布,基岩零星出露。隧道最大埋深约49 m,最小埋深约3 m,属浅埋隧道。
沿线主要分布碳酸盐岩地层,岩性以灰岩、角砾状灰岩、白云岩为主,岩溶中等～强烈发育,地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞等串珠状分布;岩溶以垂直形态发育为主,隧道通过溶蚀洼地、漏斗、落水洞之间。段内碳酸岩地区坡残积层黏土层厚3～18 m,局部大于20 m。属弱膨胀土(红黏土),局部为中等膨胀土,并具有红黏土特征。膨胀土、红黏工具中压缩～高压缩性,遇水膨胀、失水易开裂的特点。
本隧道为浅埋,地质条件差,为确保施工安全及质量,进行监控量测更是至关重要的。
2 施工监控量测的目的和作用
(1)通过对隧道现场监控量测,根据所测量参数的动态变化来分析及判断围岩稳定程度和支护结构的工作可靠性,预测可能发生的事故和险情,并及时采取施工措施,防患于未然。
(2)现场工程地质条件复杂多变,设计及施工时考虑的因素不周全,需进行监控量测结果来核对及弥补不足,依据监测结果反馈设计,指导施工,以便根据实际情况对施工工艺、支护参数、围岩级别进行调整。
(3)通过监控量测,判断围岩及初支的稳定情况,以合理确定衬砌施作的时间。
(4)通过对监控量测的数据进行分析研究,总结该工程条件下的围岩及支护的一些规律和特点。在以后类似项目施工中提高施工工艺、水平及方法。
3 测点布置及量测方法
3.1 地质及支护状况观察
隧道每掘进面爆破后,通过肉眼观察、地质罗盘、锤击进行勘查,拍照记录。
描述和记录岩性、裂隙、围岩破碎情况、产状、完整性、地下水等状态信息,判断围岩级别与设计是否一致,填写围岩级别判定记录表,必要时进行地下水流量的量测,观察初支状况。
对于掌子面观察每次掘进进行1次。观察施工区段为每天至少1次,洞口及地表情况、地表沉降观察为每天至少1次。
3.2 地表下沉量测
地表下沉量测设在浅埋地段,量测断面垂直隧道轴线方向,每断面设置的测点不少于7个。在量测区域内设置1处通视、牢固、不受施工影响的基准点。基准点采用埋水泥桩设置。沉降用精密水准仪量测。量测开始于掌子面距量测断面30 m前,结束于掌子面超过量测断面30 m,且沉降稳定后。
地表沉降量测点布置如图1所示。
3.3 拱顶下沉量测
在隧洞的拱顶处及中线两侧2～3 m处埋设三个带挂钩的锚桩,锚桩的钻孔直径为42 mm,锚桩埋入围岩30 cm,采用锚固剂进行固定。
拱顶下沉的量测仪器为精密水准仪、钢卷尺。
3.4 围岩周边收敛量测
隧道掘进爆破后,在需量测断面的拱顶、拱腰和边墙部位埋设锚桩。测桩头设置防护罩。围岩周边收敛的量测仪器为钢尺式周边收敛仪。
拱顶下沉、周边收敛量测点断面布置如图2所示。
锚桩在能够防止遭爆破破坏的前提下,尽量接近工作面,距离通常为0.5～2 m,初始读数在下次爆破前获取,且要在开挖后12 h内量测,最迟不能超过24 h。
4 量测数据的分析及围岩、支护状态的判断
4.1 量测数据的分析
通过量测获取了大量的数据,需对数据进行处理及分析,以便判断围岩、支护目前状态及预测未来可能达到的状态,发现存在的问题,并反馈设计及施工。
在本隧道施工中,使用回归法进行数据处理及分析。
在施工中常采用对数函数、指数函数、双曲线函数进行拟合回归分析。
对数函数:
指数函数:
双曲函数:
上述函数中a、b为回归常数;t为初始读数后的时间(d)、u为位移(mm)。
4.2 围岩及支护稳定状态判断
根据对所得的回归函数方程进行数学运算,可以预测测点的最终变形值,及预测正常情况上在某时点围岩变形值及变形速率,以上数值为判断围岩及支护稳定状态的重要依据及参数。
当某时点所测设的变形值与回归函数的理论计算值差值不大,表明围岩及支护按正常趋势进行位移变化,如果某时点所测的变形值相对回归函数的理论计算值而言出现异常的急剧增加情况时,预示围岩和支护处于不稳定或危险状态之下,则需加强监控,根据实际情况,采取加强支护等处理措施,情况危及时停工撤出人员及机械。
5 变形回归分析
5.1 回归曲线的选用及计算
本项目以隧道K601+306断面的拱顶下沉值为例,阐述采用回归法进行量测数据分析的方法,K601+306断面的拱顶下沉值记录于表1。
图3为沉降与时间关系曲线图,其曲线走向与指数函数曲线最为拟合,故采用指数函数作为回归曲线对隧道K601+306断面的拱顶下沉数据进行回归分析,得该断面拱顶下沉拟合指数函数。
指数函数:
相关系数：
从图4实测值曲线与拟合指数函数曲线对比可见,两条曲线重合度很好,且相关系数为0.994 2,表明利用指数函数进行沉降拟合分析,其精度较高,是合理可行的。
5.2 成果分析
由回归指数函数,取值t=∞,可得拱顶沉降理论极限值为28.360 5 mm。小于规范所允许的最大沉降值40 mm (按规范及设计要求,通过围岩级别及上覆层厚度计算所得)。
沉降实态曲线始终保持着d2u/dt2<0,说明位移速率不断下降;第27 d时,沉降速率du/dt=0.19 mm/d,小于0.2 mm/d,由此可判定隧道拱顶下沉值在开挖第27 d后已达到稳定状态。故支护结构安全并趋于稳定,证明采用的支护施工参数可合理可行的,能够确保隧道安全施工。
采用同样的方法进行隧洞周边水平收敛的回归分析:①隧洞周边水平收敛速度小于0.2 mm/d;拱顶或底板垂直位移速度小于0.1 mm/d;②隧洞周边水平收敛速度,以及拱顶及底板垂直位移速度明显下降;③隧洞位移相对值以达到总相对位移量的90%以上时,表明隧道围岩及支护达到稳定,可施做衬砌。
当沉降—时间曲线出现反弯点,即沉降出现异常的急剧增长现象时,表明围岩和支护处于不稳定或危险情况下。则要分析原因,采取加强支护等相应处理措施,确保安全;如果所测数据及指标远小于规范和设计允许值,则可根据相邻多个断面的量测信息为依据,降低相类似其他地段的初期支护设计参数,但需用以后量测信息分析予以验证。
6 结语
由于隧道施工具有每个项目施工条件特殊性、地质复杂多变、施工工艺操作难以标准化等特点,监控量测是确保隧道围岩及支护结构施工质量、安全必不可少的技术手段,通过监控量测了解各施工围岩与支护结构的稳定状态,对可能出现的险情及事故提出预测,为施工时及时调整支护参数以及确定衬砌合理浇筑时间提供科学依据。由于监控量测工作是一项具体而又复杂的工作,在实际过程中尚需不断积累经验和完善相关理论。
参考文献
[1]张岩,王万德.隧道工程施工技术[M].沈阳:东北大学出版社,2010.
[2]洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[M].北京:人民交通出版社,2011.
浅埋软弱围岩 篇7
关键词：浅埋,偏压,软弱围岩,施工技术
1 工程概况
广梧高速大哗山隧道位于云浮云城区, 左线LK42+089.42~LK43+252, 长1162.58米, 右线RK42+094.58~RK43+260, 长1165.42米, 大哗山隧道系双线隧道, 全长2328米, 隧道净宽10.60米。其中左线LK43+010~LK43+090段通过天然冲沟, 该段隧道处于严重浅埋、偏压段, 最小埋深只有0.6米隧道。属Ⅳ类围岩断层破碎带, 岩性主要为片岩、页岩且夹薄层泥灰岩, 节理、层理及裂隙发育, 层面交错, 风化极为严重, 呈压碎状态, 地下水较发育, 致使围岩自稳能力极差, 成型困难。
2 工艺流程
因该段隧道均处于山体自然冲沟范围, 常年有水, 为保证施工安全, 采取早进晚出的进洞方案, 修建应尽量对先加固山体的避免扰动。就采取了垂直锚杆工法, 回填砼反压、套拱、超前长管棚等辅助施工措施, 确保了施工安全。
浅埋、偏压、软弱围岩工艺流程
软弱围岩承载力低、稳定性差, 易发生坍方, 再加上处于偏压、浅埋段围岩软弱, 因此, 如何对围岩进行预加固和消除偏压对隧道施工的影响成为关键。其工艺流程:
3 施工技术
3.1 地表处理
施工中首先按设计LK43+010~LK43+090段左线偏压、浅埋、软弱围岩做好洞顶地表排水系统, 保证水沟畅通, 以减轻地表水的影响;由于拱顶覆土很薄, 在进洞前必须先在LK43+040~LK43+075地表处作钢筋混凝土护拱, 在雨季前尽早做好洞顶天沟等排水系统, 将水引出隧道范围以外。为稳定围岩和控制地表下沉采用地表垂直锚杆工法, 在隧道开挖前在隧道上部设垂直的φ50注浆小导管L=600cm、间距150*150, 及φ32水泥砂浆锚杆L=800cm、间距150*150, 挂设钢筋网, 现场预点焊成网片, 在围岩表面喷射一层砼后挂设, 随受喷面起伏铺设, 钢筋网与锚杆联结牢固。然后随地面坡度起伏设1米厚的反压护拱。
3.2 超前双层小管支护
在偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工中, 一般须进行超前支护。本隧道穿越冲沟地段LK43+010~LK43+090采用超前双层小管超前支护, Ф42mm热扎无缝钢管长管棚注水泥单浆液进行超前支护, 第1排导管长5米, 外插角6°, 第2排4.5米, 外插角15°, 每排搭接长度不小于100cm, 环向间距40cm, 纵向环距3m, 注浆终压为0.5-1.0Mpa (注浆孔孔径为16mm, 间距为15cm, 呈梅花型布置) 。注浆导管四周采用砼封孔, 封孔深度20 cm。在破碎松散岩体中超前钻孔, 打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液, 浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中, 并将其中的空气、水分排出, 使松散破碎体胶结、胶化, 形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体, 从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体, 在壳体的保护下进行开挖支护施工。
3.3 开挖
待超前支护注浆强度达85%后, 方可开挖。考虑处于偏压、浅埋及软弱围岩段, 虽已进行超前支护, 但也不能大意, 因此, 采用预留核心土开挖方法, 即先沿隧道轮廓线开挖, 每循环进尺0.5~1.0m (0.3-0.5) , 待锚喷支护达到一定强度后, 再开挖核心土。开挖外轮廓时, 采用风镐配合人工开挖, 为控制超欠挖及减少对围岩的扰动, 拱部弧形及边墙周边均采用风镐分台阶开挖, 核心土及中槽均采用挖掘机开挖, 开挖进尺根据围岩稳定性确定为l-2棍钢格栅的间距, 即0.5~1.0m, 边墙按钢格栅的两个单元分两个台阶施工, 上下台阶相距2m, 左右边墙错开2m。核心土采用挖掘机开挖, 局部坚石采用弱爆破将坚石震裂后用挖掘机开挖采用浅孔控制爆破, 按"浅孔、密眼、少药、多循环"的原则进行。防止隧道塌方在施工前和施工中均采取有力的防排水措施, 反坡施工地段备足抽排水设备防止工作面积水;开挖和支护施工的时间尽可能缩短以减少围岩暴露时间;围岩破碎地带的支护应保证施工质量, 衬砌工作紧跟开挖工作面, 并尽快成环。
3.4 监控量测
根据新奥法施工原理, 监控量测是隧道施工的重要环节。浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中更为重要。初期支护完成后, 在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。量测频率开始6h观测1次, 然后根据变形量的减小而减小量测频率, 即12h、24h、48h、72h、168h, 根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等, 便于指导施工, 确保施工安全。偏压明显时, 除量测拱顶下沉外, 尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。通过及时修改支护参数, 采取了加强支护措施, 并及时施作仰拱。
在施工中, 我们通过对围岩周边收敛量测、拱顶下沉量测数据的分析, 通过对断层破碎带采用超前小导管棚预支护、人工环形及周边开挖技术和锚喷初期支护措施, 通过现场监控量测有效控制超欠挖。可以大量减少拱部围岩的掉块, 保证了施工安全、质量和进度。
3.5 初期支护
初期支护采用了常规的锚喷支护, 即采用I16型钢钢架, 间距50cm, 用Ф22钢筋环向联接, 钢筋间距1m;系统锚杆采用Ф22钢筋, 长350cm, 间距80cm, 呈梅花型布置;钢筋网采用?8钢筋, 间距20*20cm;喷射24cm厚C25混凝土。在施工过程中, 因局部围岩变形, 将围岩特软弱地段靠山体一侧的系统锚杆改为系统导管注水泥水玻璃双浆液, 导管长450cm, 注浆压力0.5~0.8Mpa, 增强了支护效果。
3.6 防排水措施
主要防排水措施: (1) 排水:沿隧道纵向每10米环向设置一道ф50mm软式透水管, 并在透水管外铺设排水板;边墙底部以上1.2米处设置ф100mm软式纵向透水管, 并用三通管引至水沟排出洞外。 (2) 防水:紧帖喷射混凝土表面铺设复合防水板;每道工作缝均设置两条止水带;衬砌混凝土采用抗渗等级为S6的防水混凝土。
控制和防止隧道水害防止通病的措施
隧道断层破碎地段的地下水采取"以堵为主, 排堵结合"的方式, 其余地段采取"以排为主"的原则进行处理, 以防止地下水对隧道造成病害。
3.7 衬砌
该段隧道均采用偏压加强衬砌, 拱墙及仰拱均设置双层钢筋, 混凝土为C30泵送混凝土, 采用行走式全液压衬砌台车衬砌。二次衬砌混凝土浇筑时间选择隧道二次衬砌必须在围岩和初期支护结构基本稳定并符合下列条件后进行混凝土浇筑施工: (1) 各测试项目的位移速率明显收敛, 围岩基本稳定; (2) 已产生的各项位移已达预计总位移量的80%~90%; (3) 周边位移速率小于0.10~0.2mm/d, 或拱部下沉速率小于0.07~0.15mm/d。同时应尽早封闭为原则。
结束语:
对于浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工, 应注意以下几点:施工前首先应制定详细可行的施工方案, 处理好偏压问题, 尽量减少偏压对隧道施工的影响。开挖要遵循"超前支护、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护、重排水"的原则。以达到保护围岩, 控制围岩松动, 稳定掌子面、及时闭合。施工中, 应将超前支护与锚喷支护紧密结合, 超前长管棚、短管棚均应与型钢钢架联接成整体, 才能发挥更好地联合支护作用。为保证钢架及锚喷支护的支护效果, 要及时施工隧道仰拱。
参考文献
[1]《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94人民交通出版社.
浅埋软弱围岩 篇8
m
1施工方案的确定
1.1 方案选择
根据原设计要求隧道拱部采用ϕ108长管棚超前支护, 管棚采用直径108 mm, 壁厚6 mm的热轧无缝花钢管, 环向间距0.6 m, 每节长4 m～6 m, 相邻两节间用8 mm厚的管箍连接;拱墙设Ⅰ16钢架2榀/m, 配合钢架在拱部设ϕ42小导管预注浆超前支护, 环向间距0.6 m与管棚间隔设置。管棚施工主要工序有开挖管棚工作室, 搭设平台、安装钻机、测定孔位, 钻孔, 安装管棚钢管, 管内外注浆。
采用长管棚施工, 各工序技术要求高, 工艺复杂, 工期长, 且管棚工作室开挖, 加大浅埋段的开挖断面, 增加施工危险性。工期方面, 十堰四号隧道是武康二线襄胡段控制工程之一, 且受征地拆迁影响约4个月, 按照长管棚设计正常施工, 下穿农科所单向掘进施工工期约5个月, 下穿东风公司刃量具厂单向掘进施工工期约4.5个月, 东风公司总装备厂双向掘进工期约2.5个月;成本方面, 按照380 m长管棚加环向小导管, 综合费用约950万元。
采用加强小导管超前短管棚施工技术主要利用了加强小导管施工取消了长管棚施工时的洞内开挖工作室, 减小了开挖断面;增加超前小导管前后循环的搭接长度, 使超前小导管与工字钢架构成棚架体系。工期方面, 按照加强超前小导管正常施工, 下穿农科所单向掘进施工工期约3个月, 下穿东风公司刃量具厂单向掘进施工工期约2.5个月, 东风公司总装备厂双向掘进工期约1.5个月;成本方面, 按照380 m双层超前小导管, 综合费用约912万元。
经技术经济分析对比, 采用双层超前小导管施工方案比长管棚节余工期约5个月, 成本减少约38万元。因此, 取消了长管棚施工, 采用加强超前小导管进行隧道预支护。
1.2 加强超前小导管施工技术
1.2.1 加强超前小导管技术原理
1) 施工安全性强。加强小导管超前短管棚取消了长管棚施工时的洞内开挖工作室, 减小了开挖断面, 且增加超前小导管前后循环的搭接长度, 从而有效地减小了杆体的变形, 防止围岩的崩塌, 并有效控制地表沉降。
2) 形成加固圈即壳效应, 就是通过超前小导管配合水泥—水玻璃双液注浆在拱部140°范围的开挖轮廓线四周形成一定强度和厚度的水泥浆加固拱, 以提高围岩自承能力和稳定性。
3) 使超前小导管与工字钢架构成棚架体系, 使浅埋段开挖始终在超前小导管梁体效应的支护下采用合理的开挖方法分部、分台阶开挖, 安全可靠, 超前小导管施工钻孔浅而快, 并且可使用多台钻机同时施钻, 从而在确保安全的前提下加快施工进度。
1.2.2 加强超前小导管施工工艺
拱部140°范围内采用小导管短管棚预注浆超前支护, 加固土体, 维持掌子面稳定, 改善开挖面条件, 增强围岩的自承载能力, 控制地层变形。
1) 小导管加工及制作:小导管采用ϕ42, 壁厚4.0 mm, 长为3.5 m的热轧无缝钢管, 在管身设注浆孔, 孔径6 mm～8 mm, 孔间距15 cm, 梅花形布置, 前端加工成锥形, 尾部长度不小于30 cm作为不钻孔的止浆段。
2) 小导管打设及安装:钻眼沿隧道开挖面5°～10°外插角布置, 环向间距30 cm, 上下两排梅花形布置, 前后两环小导管搭接长度不小于2.0 m。每3榀钢架施作一循环。开挖后及时施作锚喷和钢支撑, 并封闭掌子面, 将导管端头焊接在钢支撑顶部, 以形成整体。
3) 注浆施工。注浆工艺设计:注浆采用水泥—水玻璃双液浆注浆, 水灰比为1∶1, 并按1∶1体积比例配制双液, 注浆压力初始压力为0.5 MPa, 因软弱围岩浅埋段部分压力一次达不到设计压力2 MPa, 可分次注浆, 在初始注浆初凝达到一定强度后, 再二次注浆, 当注浆表针压力达到2 MPa时注浆结束。注浆采取由低孔位向高孔位, 由拱脚到拱顶的顺序进行。通过注浆固结软弱和松散岩体, 使围岩强度和自稳能力得到提高, 并将导管外露部分支于拱架上, 共同组成预支护系统。
1.2.3 施工要点及注意事项
1) 浅埋段采用加强超前小导管替代长管棚支护, 施工关键是确保小导管每循环搭接长度及小导管尾部与钢架的焊接质量, 控制开挖循环进尺, 保持小导管搭接长度不小于2.0 m, 确保超前小导管不悬空, 保证其杆体梁效应。
2) 确保注浆质量, 注浆施工过程中要做好观察记录, 注意泵压及浆流量变化, 发现异常情况及时查找原因, 当注浆压力达到设计终压或注浆量达到设计值的80%以上时, 单孔注浆结束;当所有注浆孔均符合单孔结束条件、无漏注情况时, 全段注浆结束, 形成拱顶加固圈, 从而达到控制地表沉降目的。
3) 初期支护完成后及时施作仰拱, 尽早封闭成环, 改善围岩的应力及变形状态。加快二次衬砌, 以有效地控制围岩变形。
2效果及评价
2.1围岩预支护效果
经检查施工现场开挖岩土层情况, 小导管注浆将周围岩土体固结成整体, 形成了支护壳体。开挖后, 拱顶基本无坍塌和掉大块现象发生, 开挖掌子面基本无水, 达到了安全施工的目的。
2.2沉降控制
从施工过程中地表沉降观测和洞内监控量测数据分析来看, 该浅埋段经过双层超前小导管注浆超前预支护后, 地表沉降控制在5 mm以内, 洞内变形符合规范要求, 特别是浅埋段顶部公路和厂房均没有发现裂纹。
2.3施工进度及安全保证
加强超前小导管替代长管棚施工技术保证了浅埋段施工安全, 又加快了施工进度。采用该项技术施工, 三个浅埋段均没有发生拱顶落石伤人安全事故, 同时使得工期缩短近5个月, 成本降低38万元, 社会效益和经济效益非常可观。
3结语
十堰四号隧道三个浅埋段通过采用加强超前小导管施工技术的应用, 施工顺利通过浅埋段软弱围岩段, 同时大大缩短了工期, 节约了成本。加强小导管超前短管棚施工技术主要利用了加强小导管施工, 取消了长管棚施工时的洞内开挖工作室, 减小了开挖断面;增加超前小导管前后循环的搭接长度, 使超前小导管与工字钢架构成棚架体系, 使浅埋段开挖始终在超前小导管的支护下加快施工进度。对相同或类似工程具有一定的借鉴意义, 具有较好的社会经济效益。
摘要：介绍了武汉—安康铁路增建第二线工程十堰四号隧道浅埋段软弱围岩中的加强超前小导管施工技术, 指出通过该技术的应用, 施工顺利通过浅埋段软弱围岩段, 同时大大缩短了工期, 节约了成本。
关键词：隧道,浅埋段,软弱围岩,超前小导管
参考文献
浅埋软弱围岩 篇9
关键词：隧道,软弱围岩,浅埋,初期支护,置换,临时竖壁
1 工程概况
新建铁路贵阳—广州铁路两广隧道,起于广西壮族自治区贺州市步头镇南水村,止于广东省怀集县蓝钟镇下竹水库区南西(横闩),隧道全长8 534 m,起讫里程DK614+491～DK623+025,设计为双线隧道。其中,隧道进口自然坡度为20°～30°,植被发育,坡体稳定。表层为Q
2 初期支护置换原因及要求
两广隧道进口段已按原设计VC围岩进行了开挖支护,开挖采用三台阶七步开挖法,支护参数为:全断面设Ⅰ22a型钢钢架60 cm/榀,拱、墙铺设网格间距20 cm×20 cm的ϕ8钢筋网,全断面C25喷射混凝土厚30 cm。因贵广铁路全线工程措施调整,线路平、纵曲线发生了变化,其中两广隧道进口段左线线路中心线向左偏移1.7 m,故原已施工的初期支护需进行拆除,并按调整后的线路平曲线重新进行开挖支护(见图1)。
因两广隧道进口段埋深较浅,只有2 m～10 m左右,围岩为全风化泥质砂岩,且受断层影响岩体极为破碎,呈碎石状,孔隙水及裂隙水较为发育,首次开挖支护时揭示实际地质情况与设计基本相符,加之隧道进口上方有一采矿场运输矿石使用的土路,常年有载重汽车通行,故安全是该段隧道初期支护置换时需要考虑的首要问题。为保证施工安全性、经济性,同时考虑施工便捷快速程度,经反复论证比选,最终确定采用临时竖壁法进行该段初期支护置换,以有效地控制拱顶坍塌及地表沉降。
3 施工方案及施工组织
隧道中心向左偏移,拱顶标高没有变化,所以隧道右侧原初期支护不需要拆除,只需要进行增补,在右侧新初期支护施作完成后进行临时竖壁施工,然后需要拆除左侧原初期支护,开挖到位后重新进行支护(见图2)。
3.1 右侧初期支护置换
因为隧道右侧原有的初期支护并未被破坏,隧道右侧新施作的初期支护系统并不承受围岩压力,只承受型钢钢架、喷射混凝土及回填混凝土的自重,所以此时隧道内并不存在大的安全隐患,此时重点考虑的是新、旧支护间的连接整体性和稳定性。
1)按线路调整后位置重新在隧道右侧架设Ⅰ22a型钢钢架,新、旧型钢钢架位置要严格对应,拱部交点处采用双侧钢板绑焊连接,新、旧型钢钢架底脚采用Ⅰ22工字钢焊接连接,新、旧型钢钢架连接处凿除原喷射混凝土,并将裸露出的旧型钢钢架打磨干净,以保证新、旧型钢钢架焊接质量。2)隧道右侧洞壁打设ϕ22砂浆锚杆,锚固长度4 m,砂浆锚杆与新、旧型钢钢架均采用焊接连接,锚杆环向间距1.0 m,纵向间距0.6 m,梅花形布设。3)新设型钢钢架间采用ϕ22钢筋连接,间距1.0 m,斜向内侧布置,并焊于钢架内翼缘处,以增强支护系统的整体性。新设型钢钢架左侧铺设网格间距20 cm×20 cm的ϕ8钢筋网,右侧封板施作30 cm厚C25喷射混凝土。4)新、旧初期支护间的空隙采用C35混凝土(与设计二次衬砌同标号混凝土)进行回填,回填必须密实,不得留有空洞。
3.2 临时竖壁施工
隧道右侧新初期支护施作完毕后,隧道内新、旧初期支护形成一个新的整体受力系统,处于受力平衡稳定状态,此时若拆除隧道左侧原有初期支护,则隧道受力系统的平衡遭到破坏,处于失稳状态,隧道右侧极有可能会发生掉拱事故。所以在拆除隧道左侧原有初期支护前,必须先施作临时竖壁,使隧道右侧初期支护与临时竖壁形成强有力的三角支撑系统,为隧道左侧即将进行的初期支护置换提供强有力的安全保障。
1)在临时竖壁施作前,其底脚需挖至原状基岩,并将浮渣清除干净,然后浇筑厚度50 cm,宽度80 cm的C30混凝土作为临时竖壁的底座,保证其基底坚实稳固,以较好地控制沉降。2)临时竖壁采用Ⅰ22工字钢作主梁,纵向间距0.6 m,主梁位置与初期支护型钢钢架位置相对应,其顶部与型钢钢架采用周边焊接连接牢固,主梁底脚埋入底座混凝土20 cm,这样上下连接稳固,以防止临时竖壁发生侧向倾覆。3)主梁间采用ϕ22钢筋连接,间距1.0 m,斜向内侧布置,并焊于钢架内翼缘处,以增强临时竖壁的整体性。4)临时竖壁左侧铺设网格间距为20 cm×20 cm的ϕ8钢筋网,右侧封板施作25 cm厚C25喷射混凝土。
3.3 左侧初期支护置换
临时竖壁施作完成后,在隧道拱部及临时竖壁中部重新布设沉降及位移监控量测点,监控量测断面间距为5 m,在隧道左侧初期支护置换过程中按每天一次的频率由专人进行监控量测,监控量测数据必须及时反馈,当沉降或位移出现异常情况时,应加大量测频率,必要时停止置换施工,对隧道进行加固,以策施工安全。待临时竖壁的喷射混凝土强度达到100%后,方可进行左侧初期支护置换,为保证隧道进口边仰坡稳定,由大里程向小里程方向进行施工,视围岩情况每循环处理0.6 m～1.2 m(1榀～2榀钢架)。
1)原有初期支护拆除前拱部采用超前小导管预支护,小导管采用外径42 mm,壁厚3.5 mm的热轧无缝钢管,钢管长度4.5 m,环向间距40 cm,纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于100 cm,外插角5°～10°。为便于超前小导管插入围岩内,钢管前端20 cm宜做成尖锥状,尾部焊上箍筋。钢管尾部100 cm长度内不打孔作为预留止浆段,其余部分按15 cm间距梅花形打设ϕ10 mm注浆孔,小导管注浆采用水灰比0.5～1.0(重量比)的水泥砂浆,注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa。2)采用风镐凿除原有喷射混凝土,割除旧钢架,遇管棚钢管侵限时割除钢管。为减少对围岩的扰动,防止拱顶坍塌,保证施工安全,严禁采用爆破的方式拆除原有初期支护。3)按调整后线位将隧道左侧开挖到位后及时按设计要求重新进行支护。4)隧道左侧新施作初期支护与右侧新初期支护的连接质量要严格控制,尤其要保证结合部的法兰连接质量及喷射混凝土的密实度,以保证隧道整个新初期支护系统的整体性和稳定性。
3.4 拆除临时竖壁
在隧道左侧重新进行开挖支护后,隧道的新支护体系形成一个新的完整的受力系统,此时可拆除临时竖壁,恢复正常的隧道施工作业。1)采用风镐凿除临时竖壁的喷射混凝土,割除主梁纵向连接钢筋,逐榀拆除工字钢主梁。2)临时竖壁拆除施工过程中,隧道监控量测工作要全程进行,量测数据要及时反馈,当沉降或位移出现异常情况时,应加大量测频率,必要时停止拆除施工,对隧道进行加固,以策施工安全。
4 结语
从两广隧道进口软弱围岩浅埋段初期支护置换施工情况分析,施工工艺及施工组织得力,整个施工过程安全可控,施工方法
参考文献
浅埋软弱围岩 篇10
关键词：浅埋,偏压,软弱围岩隧道,施工技术
1 工程概况
夏茂隧道进口DK322+345~DK322+548段为浅埋偏压段, 最大埋深仅约30m, 隧道开挖净宽14.92m, 地表为坡残积粉质粘土, 下伏为强风化黑云母变粒岩, 岩石风化呈土状, 为V级围岩, 岩层向洞外倾斜, 对洞口稳定性不利, 洞顶、洞身不稳定, 工程地质条件差。该工程采取早进晚出的进洞方案, 施工时采用双侧壁导坑法, 以“早预报、预加固、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”为原则, 步步为营, 稳步前进。隧道横断面布置示意图如图1所示。
2 施工方法
2.1 长管棚导向墙
夏茂隧道洞口采用了“早进晚出”的原理进洞, 尽量减少边、仰坡的开挖, 在明暗洞交界处掏槽施工, 仅将导向墙的位置掏挖出。待长管棚施做完后, 再将导向墙下方的岩土挖去, 采用双侧壁导坑法开挖进洞。导向墙宽100cm, 内部采用两榀I18工字钢作为骨架, 同时做为模板支撑;用C20混凝土将I18工字钢一起浇注在混凝土中, 浇注导向墙混凝土前, 在I18工字钢上预埋Ф140mm钢管作为超前长管棚施工的定位、定向导向管。
2.2 超前支护
本隧道洞口采用Ф108mm热扎无缝钢管长管棚注水泥单浆液进行超前支护, 管棚长30m, 每节长4~6m, 以丝扣连接而成。管棚环向间距40cm, 钢花管和实钢管交替布置, 钢管内设置钢筋笼, 以增强管棚强度;管棚注浆终压为2Mpa。
洞身地段采用Ф42超前小导管预注水泥单液浆进行超前支护, 超前小导管与钢架配合使用。导管长450cm, 前端做成尖锥状, 纵向两排的水平投影搭接长度不小于100cm, 环向间距40cm, 外插角5º~10º, 注浆压力为1.0Mpa。
2.3 双侧壁导坑开挖
待超前支护注浆强度达85%后, 采用双侧壁导坑工法开挖。开挖外轮廓时, 采用风镐配合人工开挖, 局部遇到坚石时, 采用弱爆破将坚石震裂后用风镐开挖, 小型挖机清碴, 自卸汽车运碴至弃碴场。开挖进尺控制在0.6~0.8m之间。开挖完成后及时初喷混凝土封闭掌子面及周边围岩, 然后架立永久钢架及临时钢架, 安装网片, 施工锁脚钢管, 复喷至设计厚度, 然后进行下道循环施工。
2.4 围岩量测
监控量测是隧道施工的重要环节, 对围岩的监控量测目的:1) 掌握围岩动态, 对围岩稳定性作出评价;2) 确定支护形式、支护参数和支护时间;3) 了解支护结构、受力状态和应力分布;4) 评价支护结构的合理性和安全性。在施工中, 通过对围岩周边收敛量测、拱顶下沉量测数据的分析, 发现局部地段变形较快并出现细小裂缝, 采取了加强支护措施, 并及时施作仰拱, 尽早进行衬砌, 有效地避免了安全、质量事故的发生。
2.5 初期支护
2.5.1 钢架
永久支护:钢架由I20a工字钢、连接钢板焊接成型, 单元间由螺栓连接, 钢架现场预制, 接头处焊缝要严格按照钢结构的有关要求进行, 焊缝高度不小于6mm。钢架纵向间距为0.6m (中对中) 。临时支护:中隔壁临时钢架及横撑由I18轻型钢、连接钢板焊接成型, 单元间由螺栓连接, 接头处焊接严格按照型钢结构的有关要求进行, 焊缝高度不小于6mm。钢架纵向间距为0.6m (中至中) , 与永久性钢架断面位置保持一致。
2.5.2 连接筋
相邻钢架间采用φ22钢筋连接, 环向间距1.0m, 斜向内侧布置, 并焊接于钢架内翼缘处。
2.5.3 喷混凝土
永久支护:初期支护拱墙采用C25网喷混凝土, 仰拱采用C25素喷混凝土, 厚28cm。拱墙网喷混凝土中掺合成纤维, 掺量为0.9kg/m3。钢筋网采用环纵向为φ8钢筋, 钢筋网格间距为20cm×20cm, 网片加工成60cm×200cm尺寸。临时支护:侧壁采用C25素喷射混凝土, 厚25cm。
2.5.4 系统锚杆
永久支护:拱部采用排气装置的注浆锚杆 (φ25中空注浆锚杆) , 锚杆数量13根, 锚杆长度4.0m;边墙采用φ22砂浆锚杆, 锚杆数量11根, 锚杆长度L=4.0m。锚杆间距 (环1.2m×纵1.0m) 梅花形布置。临时支护:临时侧壁采用φ22砂浆锚杆, 锚杆长度2.5m, 环纵间距1.2m×0.6m。每间隔3.0m采用φ25中空注浆锚杆作为超前支护, 中空注浆锚杆长度为4.5m。
2.5.5 锁脚钢管
永久支护:钢架在拱脚和墙中设置锁脚钢管定位, 每处4根, 采用φ50mm锁脚钢管, L=4.5m, 壁厚3.5mm。临时支护:侧壁钢架在拱脚处设置锁脚钢管定位, 每处4根, 采用φ50mm锁脚钢管, L=4.0m, 壁厚3.5mm。
2.6 防排水
隧道防水措施主要通过防水卷材及模筑衬砌自防水的双重作用避免地下水从混凝土表面渗入, 其抗渗等级为P8。拱墙环向施工缝采用外贴式止水带和中埋式遇水膨胀橡胶止水带, 仰拱仅设置中埋式止水带;纵向施工缝处设置遇水膨胀止水胶;变形缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水带。拱墙变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵, 衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵, 以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒, 其余空隙采用填缝料填塞密实。
防水板背后环向设置Φ50打孔波纹管, 结合施工缝设置, 纵向间距一般5~10m, 地下水较大时, 在地下水较大处增设1~2道;在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向Φ110打孔波纹管, 每10m一段, 每段纵向盲沟中间设Φ50PVC管泄水孔一处, 接头处均通过三通或弯头连接;环向盲沟与纵向盲沟两端均直接与隧道侧沟连通, 便于排水管路的维护。
排水采用侧沟和中心管沟的形式, 侧沟主要汇集地下水, 并将地下水引入中心管沟, 同时起到沉淀和兼顾部分排水的作用, 中心管沟主要用于排水。洞门顶部设置截水沟, 截水沟中线距边仰坡开挖线边缘不小于5m。
2.7 衬砌
该段隧道处于浅埋偏压段, 设计上采用偏压加强复合式衬砌, 拱墙及仰拱均设置双层钢筋, 混凝土为C35泵送混凝土, 采用行走式全液压衬砌台车衬砌。
3 结论
在浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中, 由于施工技术运用或处理不当, 经常会造成较大面积的坍方, 采用合适的施工技术是保证工程施工安全、成功的关键。
参考文献
[1]TZ204-2008铁路隧道工程施工技术指南.
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