富水黄土隧道施工技术研究-《中国新技术新产品》

PAGEPAGE1富水黄土隧道施工技术研究曹利（神华包神铁路公司塔韩铁路项目部内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：富水砂质黄土隧道，裂隙水发育，地质条件极差，围岩呈流～软塑状，施工难度大，风险等级高，为了预防富水黄土隧道施工发生大变形和坍塌问题，在高压旋喷桩加固地层的基础上，采用CRD法开挖，做好防排水和井点降水措施，开挖中采用侧壁大管棚加固预防垮帮。同时做好监控量测工作，及时反馈数据，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，为调整支护参数和施工方法提供有力依据。关键词：隧道富水黄土CRD法井点降水高压旋喷桩1工程概况某隧道起讫里程改为DK121+825～DK122+422，DK121+825～DK121+882由V级围岩暗洞变为明洞。洞身最大开挖高度10.39m，最大开挖宽度11.56m，洞身穿越自稳性差的第四系上更新统风积砂质黄土地层及强风化砂岩夹泥岩结构地层，第四系上更新统系砂质黄土为特殊岩土，出口端洞身DK122+305～DK122+422段主要位于含砂量较高的砂质黄土地层，且两侧存在较为发育的两大冲沟，隧道洞身通过富水性地段，地下水主要为基岩裂隙水，水位较高。2施工中遇到的问题2.1施工过程隧道从出口端开始进洞，按原设计方案采用三台阶法施工，支护参数为：拱部超前支护采用φ42超前小导管，每根长4.5m，环向间距40cm，纵向每四榀钢架施作一环，钢支撑采用I18型钢钢架，间距0.8m，结合喷射混凝土及钢筋网片、径向锚杆进行联合支护。在施工至DK122+384时，发现中台阶左侧拱腰部位渗水严重，地质条件恶化，监控量测速度达到-2.43～-6.46mm/d，累计变化量达到-7.87～-13.43cm。对DK122+370～DK122+305段进行变更，支护参数由V级围岩复合式加强衬砌调整为VI级围岩复合式衬砌，同时在隧道内每隔5米设置一处直径为50cm上台阶施工至DK122+350.4时，在DK122+384处初支混凝土出现环向裂纹，最宽达5mm，根据监控量测数据反映结果发现DK122+370～DK122+394段量测速率为-4.78～-8.72mm/d，累计量测数据持续增大，围岩处于急剧变化状态，随即将掌子面立即封闭，并对洞内初期支护设置临时竖向支撑进行加固，同时仰拱跟进至掌子面附近，随后进入冬歇期，对洞内渗水继续降水第二年复工后，监测发现洞身出现整体性下沉，拱顶累计值下沉达到-36.17～-50.55cm，原有30cm预留变形量已被全部吃掉，最大侵限值达40.55cm，2.1原因分析该隧道为典型的富水风积细砂黄土隧道，裂隙水发育，围岩呈流～软塑状，地质条件极差，是隧道变形持续变化最后出现整体性下沉的客观原因，而施工期内特别是冬歇期3个月内不断的降水是导致隧道出现整体性下沉的直接原因。施工期间，洞内不断有地下水渗出，每天抽水量达16m3，由于土体中水分大量流失，土体中孔隙被压缩，原有平衡状态遭到破坏，致使隧道洞身周边围岩整体下沉，出现较为严重的初支侵限情况发生，通过对已施工完毕仰拱破解分析及第二次地质勘探资料显示，后碾房梁隧道该段落地层为富水地层，地下水位埋深约18.3～30.2m，位于隧道仰拱底面高程以下3开挖方案变更DK122+422～DK122+356段为路堑，同时根据地质补钻探结果调整制定专门的路堑基底处理、路堑排水方案。鉴于DK122+305～DK122+350段所暴露土质均为新黄土，整体性和成拱能力较弱，裂隙水发育，由V级围岩调整为VI级围岩，开挖支护方法由三台阶法调整为CRD法，施工过程按有水黄土隧道做好防排水工作，确保洞内无积水，并对DK122+328～DK122+356段采用施作高压旋喷桩进行加固松散土质地层。3富水黄土隧道施工施工中遵循“管超前、少扰动、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、严治水、紧衬砌”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。整体施工方案是在高压旋喷桩加固地层的基础上，采用CRD法开挖加井点降水措施，开挖中采用侧壁大管棚加固预防垮帮。3.1开挖措施1）有水黄土隧道施工必须保证上、中、下三个台阶的距离尽可能地缩短，各台阶间距离保持在5～10米范围内，尽量减少拱脚被浸泡的时间。同时缩短开挖进尺，上台阶每循环进尺0.5m，开挖后立即喷射8cm厚混凝土封闭掌子面，下台阶钢架接长采用跳槽法进行施工，每循环接长钢架榀数控制在1～2榀以内。2）开挖时严禁超挖，以减少对围岩的扰动，如有超挖情况出现，