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1、 偏压超浅埋土质围岩隧道进口段施工 3700 字 摘 要：在公路隧道施工中，不同围岩有不同的施工方法。隧道偏 压、超浅埋、土质围岩等情况集合在一起对隧道施工增加一定的难 度。本文以笔者所工作过的枫槎岭隧道为工程实例，介绍了隧道进 洞口在结合偏压、超浅埋、土质围岩的情况下，如何进行洞身开挖 及初期支护的施工方法，供施工同行参考。 简历大全 关键词：偏压 超浅埋 土质围岩 施工 技术 1.工 程概况 宁海县枫槎岭隧道位于浙江同三高速宁海互通与浙江沿 海高速蛇蟠互通间连接线上，是浙江省重点工程。隧道起讫桩号为 K3+844-K6+130,全长 2286m，单洞,其中 II 合同段施工起讫桩号为 K3
2、+844-K4+980,长 1136m。公路等级：一级；计算行车速度：隧道 洞内 60Km/h。隧道建筑限界:净高 5.0m，行车道宽度 23.75m，余 宽 20.75m，检修道宽 21.0m。浙江省交通工程建设集团有限公司 负责 II 合同段施工。 2.隧道进硐口施工难点 2.1 隧道偏压 严重：隧道处于左低右高的山体坡面坡积土内，垂直隧道轴线方向 原地面坡度 30-35 度，暗硐起始桩号 K3+875 处中心线位置覆土厚度 只有 5.67m。 2.2 水文、地质情况很差：枫槎岭隧道进洞口围 岩地质情况很差，该段处于山坡脚厚层残坡积土内。围岩属于粉质 粘土，基本无碎石含量，属 V 级，开挖
3、等级为 II 级，开挖后洞内渗 水严重，围岩无法自稳。该地质情况下管内注浆后浆液无法充分扩 散进入围岩中。同时围岩渗水量较大，使得围岩土体含水量达到饱 和状态，洞身边缘围岩土体遇水后成软塑状，开挖后由于围岩无法 自稳而发生坍塌。 2.3 进硐口段隧道属超浅埋隧道，进一步 增加了施工的难度。 按照荷载等效高度的判定公式为： Hp=(2.02.5)ha 式中，hp 为覆盖厚度分界值；ha 为深埋隧道垂直 荷载计算高度(m)，经验公式：ha=(0.225+0.045B)26-s(公式选用于 B5m)，S 为围岩类别，IV 级围岩 S=3，V 级围岩 S=2，B 为隧道开 挖宽度。 当隧道覆盖厚度 h
4、 小于 hp 时为浅埋隧道，当 h 小于 ha 时 为超浅埋隧道。计算 hp 时 IV、V 级围岩取高值，即取 2.5。枫槎岭 隧道进硐口开挖宽度 B=13m，Ha=(0.225+0.04513)26- 2=0.8116=12.96m(V 级围岩)，Hp=2.5ha=2.512.96=32.4m(V 级围岩)；根据以上计算结果及表 1 可以看出，隧道进口段属于超浅埋隧 道段，不同于洞身施工中需要穿越的超浅埋段。此段对爆破振动特 别敏感，如果按以往的爆破有可能使整个山体发生偏移和滑动，形 式不容乐观。 3.施工方法 3.1 采用超前长管棚加固围岩 套拱用于做管棚的导向墙。于明暗洞交界处放出套拱大
5、样，用事先加工好的 18 号工字钢架立 3 榀，间距 0.8m。拱架间采用 22 钢筋 纵向连接。孔口管作为管棚的导向管，其布置的平面位置、倾角、 外插角的正确角度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字 钢上定出其平面位置，用水准仪配合坡度板设定孔口管的倾角；用 前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管牢固焊接在工字钢上。孔 口管支撑稳固后，用编织袋等物品堵塞孔口，防止混凝土进入管内， 最后进行模板安装，套拱混凝土浇筑。拆模后，为便于管棚施工质 量控制，采用红色油漆由套拱拱脚一侧向另一侧编号 1-39，累计 39 根。 管棚共 39 根，每根长度 35m，采用 1086mm 无孔钢 管，设置段
6、落为 K3+873-K3+908,相邻管棚间距 40cm。采用履带自 行气压式潜孔钻，由履带式钻机与可移动式空压机组成。 架立 钻机时，精确核定孔位，保证钻机钻杆线与管棚设计轴线吻合以及 钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。孔口管采用内径 130cm 的镀锌钢 管，钻机钻头采用直径 120cm。 钻孔顺序由低位孔向高位孔、 间隔 2-3 根跳槽进行。由于是土质地段，相邻管棚钻孔时容易造成 已钻孔坍塌，因此钻孔完成一部分后需马上插管注浆，注浆由低位 管向高位管、分批进行。插管可以采用挖掘机顶入，当挖机顶入困 难时，可采用履带式潜孔钻进行。如果在钻进时发生卡钻、塌孔时， 拔出钻杆，注浆后再钻。 为更好的
7、提高管棚受力强度，在管棚 内变更增设管棚钢筋笼。管棚钢筋笼采用三根 12 螺纹钢主筋，三 角形布置，间隔采用直径 8 短钢筋固定，可与管棚一同安装或待管 棚安装后再插入管棚内，之后进行管棚注浆。管棚钢筋笼可与管棚 内混凝土形成一体而共同受力。 图 3 上弧线导坑预留核心土开挖 法纵断面图 初期支护形式： 本段范围工字钢由原设计 16 号工字钢改为 18 号工字钢，间距取 50cm，纵向连接钢筋采用直 径 25mm 螺纹钢，环向间距 0.8m; 255mm 先锚后灌式 中空锚杆长度 3.5m，间距取 0.5m1m。 因工字钢由 16 号改 为 18 号，因此 C20 喷射混凝土由原设计的 25c
8、m 厚改为 27cm 厚。 钢筋按图设置一层，R6 冷轧带肋钢筋焊接(格 1515cm) 图 1 管棚内钢筋笼 3.2、开挖、初期支护施工方法 开挖施 工方法：采用短台阶导坑预留核心土开挖法。 图 2 上弧线导 坑预留核心土开挖法横断面图 424 超前注浆小导管，长度 4.5m/根，搭接长度 1.5m(设计搭接长度为大于 1m)，环向间距 0.4m，每环 37 根 施工步骤： (1)先开挖1 号块，每次进 尺 0.5m，主要采用挖掘机，人工配合开挖，如遇到较大孤石时适当 采用微振爆破松动。开挖完后，先搭设钢管脚手架，再施工锚杆、 安装工字钢、铺设钢筋，最后喷射混凝土。 注意：每根中空锚 杆应与
9、工字钢焊接牢固，钢筋应与工字钢焊接牢固，纵向连接钢筋应与工字钢焊接牢固。 困难：每次开挖后，围岩无法自稳，该 段范围基本都出现拱顶坍塌。坍塌程度分为三种： 坍塌至管 棚底部结束，属于一般坍塌，出现频繁； 坍塌至管棚以上 1m 以内，塌坑面积较小，属于较严重坍塌，该情况出现 3 次； 较大坍塌，塌坑高 1-4m，面积较大(在 9m2 以上)，属严重坍塌，该 情况出现 2 处。 应对方案： 对于一般坍塌，待坍塌稳 定后及时施工初期支护，坍塌部分采用喷射混凝土回填密实即可。 较严重坍塌：仍采用喷射混凝土回填密实即可。需注意人身安全。严重坍塌：采用超前小导管注浆法。具体方法：坍塌孔内先 喷射混凝土，有
10、条件的再进行挂，对塌坑四周采用直径 42-50mm 注 浆小导管，长度 6m，间距 20cm，保证塌坑稳定。对塌坑内回填干 燥木头、橡胶轮胎，边填边喷射混凝土密实，尽量填实塌坑。及时 架设钢架，将小导管与拱架焊接。铺设双层钢筋，钢架内一层，外 一层。增加锁脚钢管数量。及时喷射混凝土封闭。需特别注意 人 身安全。 (2)其次开挖2 号块。1 号块锚喷结束后及时开挖 2 号块，施工锚喷支护。 出现困难：中空锚杆采用 Y-28 号 凿岩机，该凿岩机工作面至少需要 3-4m，由于1、2 块开挖完后 工作面狭窄，中空锚杆难以垂直围岩面打设。 应对方案：调整 锚杆进入围岩角度，采用斜角进入，角度偏差控制在
11、 30 度以内，并 尽量垂直岩面打设。 2 号块分布在左右两侧各一块，施工时 必须先施工其中一块(左侧或者右侧都可以)，待初期支护完成，喷 射混凝土达到一定强度后方可施工另外一块。 2 号块底部设 置锁脚钢管(见图 4、图 5)，锁脚钢管与钢架必须焊接牢固，除钢管 本身直接与钢架焊接充分外，还增加采用直径 25mm 螺纹钢套箍焊 接锁脚钢管后再与工字钢焊接，以增加锁脚钢管与钢架间的粘合力。 锁脚钢管内需注浆密实。 图 4 锁脚钢管布置图 图 5 锁 脚钢管与工字钢固定图 (3)号块为核心土，保证核心土顶宽 3m。核心土左右侧边坡坡率为 1：0.5，纵向坡率 1：1。(见图 2、图 3) (4)
12、、号块台阶平台长度 5m?,纵向放坡 1：2，坡竖高 2.4m，水平长度 5m(见图 3)。可作为挖机等操作平台使用。、 号平台与、号平台之间的斜坡钢架加固方法：原地面修除浮土， 采用临时支撑，支撑件可采用枕木或工字钢，接触稳固，基础处放 入面平高强度大块石或型钢铁块等加固，支撑密实，必要时基础位 置采用喷射混凝土填实包裹。 简历大全 (5)、号平台达 到 15m 时，施工其中 5m 的仰拱。仰拱左右半幅分开施工，号、 号块可任选其中一块进行先施工。施工仰拱时一般地下渗水较严 重，需开挖集水坑后用抽水泵抽干，保证基坑基本干燥。 4.结 束语 枫槎岭隧道洞口顺利通过偏压、超浅埋、土质围岩隧道进口段证明，该段施工中采取的超前长管棚、短台阶导坑预留核心土 法以及超前小导管法处理拱顶坍塌是成功的，方案是可行的。
