梅河高速公路葵岗隧道施工技术.pdf

第1 期 ( 总第1 5 7 期) 2 0 0 6年 2月 2 0 日 华 东 公 路 ea s t c hi na hi ghway n o 1( t o t a l n o 1 5 7 ) f e b r u a r y 2 0 0 6 文章编号：1 0 0 1 7 2 9 1 ( 2 0 0 6 )0 1 0 0 5 5- 0 3 文献标识码 ：b 隧 道 梅河高速公路葵 岗隧道施工技术 黄经纬。李红彬 ( 广东省长大公路工程有限公司，广东 广州 5 1 0 6 2 0 ) 摘要 ：隧道施工的新奥法是喷射混凝土和锚杆作为主要手段 ，通过量测控制围岩石 变形 ，便 于充分发挥围岩的自 承能力的施工方法。通过葵岗隧道 类、类围岩施工及地质不良地段处理 等施工实践，认识新奥法设计与施工关系。 关键词：隧道 ；新奥法；辅助施工；施工技术 1 工程概况 梅河高速公路葵岗隧道位于广东省梅县南口镇葵 岗山，为左右分离的双洞单向行车双车道高速公路隧 道，设计计算行车速度 8 0 k m h ，有效净宽 1 o 5 113 ， 有效净高5 0 m，左线隧道起讫桩号 l d 3 + 5 4 0 l d 4+ 2 4 0 ， 全长7 0 0 m，设计纵坡为 + 2 9 、 + 2 2 8 4 单 向 坡，右线隧道起讫桩号 为 r k 3+5 3 5r k 4+2 3 5 ，设 计纵坡为 + 2 9 、 + 2 5 单 向坡 ，全长 7 0 0 m。左 右隧道均位于直线上，路线横坡为 + 2 ，隧道洞口 为坡残积亚粘土夹碎石 、强风化砂岩和强风化炭质泥 岩，呈松散状结构。地质条件差，变化大，各种围岩 贯穿整个隧道。该工程由广东省长大公路工程有限公 司负责施工 。 2 隧道的支护参数设计 葵岗隧道按新奥法理论进行围岩压力和支护的设 计。新奥法设计思路是最大限度地发挥围岩的自 承能 力，在施工过程中尽可能保持围岩状态，把隧道围岩 和各种支护结构作为一个共同的承载体系，控制围岩 变形的发展。由于受地质条件的影响较大，葵岗隧道 的支护形式随之变化，共有四种支护形式，不同围岩 段的结构支护参数见表 l 。 3 隧道的施工 3 1 新奥法的施工方法和基本原则 收稿日 期：2 0 0 5 - 1 1 - 2 2 修回 日期 ：2 0 0 6 - 0 1 - 1 0 新奥法是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手 段，通过量测控制围岩石变形，便于充分发挥围岩的 自承能力的施工方法。其施工基本原则为 “ 少扰、 早喷锚、勤量测、紧封闭” 。对于葵岗隧道的 类、 类围岩，由于其 自身稳定性差，为保证施工安全， 为隧道的顺利挖通做好基础。根据地质勘探资料，葵 岗隧道类、类围岩采取台阶法的施工方法。 表 1 不同围岩段的结构支护参数表 3 2隧道 的辅助施 工 3 2 1 长管棚施工 葵岗隧道两端洞口均位于类围岩地段，地质条 维普资讯 一 5 6 华 东 公 路 2 0 0 6年第 1期 件为坡残积亚粘土夹碎石、强风化砂岩和强风化炭质 泥岩 ，且覆盖层厚度小 ，利用一般的施工方法难以安 全进洞，因此采用长管棚结构，规格是外径 1 0 8 to n i ， 长3 2 m，厚度 6 m m，间距 0 4 m，注浆按固结管棚 周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于 5 0 c m， 双液注浆。施工时必须控制好其角度，防止侵 入开挖范围，注浆必须规范，使长管棚真正起到辅助 施工的作用，保证隧道安全进洞。 3 2 2 超前小导管施 工 由于葵岗隧道 i 类围岩 ( s 0 衬砌)是在掘进5 0 m 后 ( 类围岩 s 2 衬砌后)出现，管棚施工难度大， 成本高，采用 4 2 超前小导管作为超前支护，小导 管长 6 m，间距是 0 3 m，钢管搭 接长度不小于 1 0 0 e m， 钢管尾部焊接在拱架上， 进行双液注浆。 3 2 3 超前锚杆施工 对于类围岩，采用 2 5药卷锚杆作超前支 护，长度是 6 m，环向间距是 o 5 m，搭接长度不小 于 1 0 0 e m，保证开挖掘进安全。 3 3 隧道 台阶法的机械化开挖 3 3 1 台阶法施工 对于 类围岩采用台阶分部法开挖，上台阶采用 弧形开挖，中间预留核心土；在上台阶一次支护及临 时仰拱施工完毕后，开挖下台阶中槽，两边边墙采用 跳槽开挖，施作下台阶一次支护及仰拱一次支护，开 挖方式以人工配合机械为主，严格控制进尺， 类围 岩浅埋段 s 2衬砌每循环进尺小于 9 0 e m， 类深埋 s 3衬砌每循环进尺小于 1 0 0 c m；开挖后及时进行拱 架安装及锚喷支护作业，及时形成封闭的受力环。 类围岩 ( s 4衬砌)采用短台阶开挖。开挖方式采用 光面爆破，上台阶超过下台阶3 0 m，下台阶采用半 幅开挖，上下台阶同时施工，严格控制进尺，每循环 进尺寸小于 2 0 0 c m，开挖后及时进行拱架安装及锚 喷支护作业，及时形成封闭的受力环。出渣采用挖掘 机配合 自 卸车施工。 3 3 2开挖 时注意问题 钻爆法开挖时需控制好周边眼的外插角、间距和 用药量 ，必要时周边眼可取长短孔眼的开挖方法 ，它 有利于控制隧道的超 、 欠挖问题和爆破效果。超挖过 多 ，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而 且局部挖掉围岩会产生应力集中问题。欠挖如需补 爆 ，则势必造成较大 的超挖浪费工料 ，且二次扰动围 岩。因此，要求施工人员在每次爆破后需作好原始记 录，不断总结经验，以备下次爆破时调整。 3 4支护 施 工 3 4 1 喷射混凝土施工 喷混凝土采用 t k 9 6 1 混凝土喷射机，水泥采用 梅州塔牌4 2 5 散装水泥； 砂均采用中粗砂，细度模数 z 9 ，含泥量 1 。粗骨料采用规格为5 m m一1 5 m m连续 级配碎石，经试验 ，选用花岗岩生产的各项指标均达 到设计要求的碎石。速凝剂采用石家庄长安铁园建材 厂t y一 3 b型液体速凝剂。经多次试验，每立方混凝 土用量优化 的配合 比 ( 质量 比) 是 ：水 泥 ：砂 ： 碎石 ：水 ：速凝 剂 =4 6 0：7 2 9：8 9 1：2 2 0： 1 8 4 。坍落度为8 0 m m一 1 2 0 m m，砂率 4 5 。 3 4 2锚杆注浆 在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注 浆。锚杆孑 l 位误差控 制在 公路 隧道施工规 范 规 定的误差范围之内。钻孔采用 7 6 5 5手持式风动凿岩 机凿孔并清孔 ，应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩 层的深度。注浆通过快速注浆接头将锚杆尾端 和 c z j 一 3 0 c a 注浆机连接。开动机器压注 l：1 水泥 浆，掺水泥用量 3 的4 0 b e 的水玻璃，为了保证锚 固质量及改良围岩结构， 注浆终压必须达到q 8 m p a 。 3 4 3 挂钢筋安设钢拱架 钢筋网片采用 6 5圆钢 ，除锈处理 后按设计 加工成网片；挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设， 与受喷面间留3 c m作为保护层，网片与系统锚杆焊 接牢固，确保喷射混凝土时不移动。钢筋除锈后按设 计要求分节加工成型，钢拱架分节问通过钢板用螺栓 联接，钢拱架严格按设计间距架立。为充分发挥钢拱 架的承载能力，首先要求钢拱架必须垂直且与线路方 向垂直；其次，架立拱部钢拱架时，严格控制左、右 拱脚标高，以防拱架偏斜。 3 5 监 控 量测 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贝 4 。量 测频率开始 6 h观测 1 次，然后根据变形量的减小而 减少量测频率，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。 量测点每隔5 m布设 1 组。 4 特殊地段处理 在施工过程中，左线隧道洞口段出现整体下沉， 初期支护变形开裂现象 ，由于该处处在古滑坡体，红 粘土层 、 煤系地层、人工堆积层等不良地质，原设计 维普资讯 2 0 0 6 年第 1 期 黄经纬，李红彬：梅河高速公路葵岗隧道施工技术 一 5 7 一 勘察欠详细，经补充勘察表明，隧道洞口附近为年代 更久远的采空塌陷区，其表面覆盖有后来在半山腰开 采的小煤窑冲刷下来的矸石坡积物，结构松散，易坍 落，为了确保隧道施工和运营安全，决定对不良地质 段采用洞内外注浆加固处理。注浆加固工程分洞顶地 表部分和洞内地基及拱脚部分。隧道边墙两侧分别设 置5排 9 0 m m x ( 5 6 )m m的竖向注浆钢管，排 距 2 5 m，纵向间距 4 m，呈梅花形布置 ，形成地下 连续墙，用于加固隧道两侧土体，抵抗隧道开挖时岩 土体的下滑力。注浆钢管的管底低于隧道仰拱底高程 4 5 m；加 固范 围是 l k 4+1 8 0l k 4+2 3 2 ，长度为 5 2 m 。隧道拱顶已 变形范围内设置5 排 9 0 in to x 5 m m 的竖向注浆钢管，排距 2 5 m，纵向间距 4 m，呈梅 花形布置，用于加固隧道顶部土体，以保证隧道内施 工的安全。注浆钢管的管底高于隧道拱顶开挖面高程 1 8 m；加 固范 围是 l k 4+1 6 6一 l k 4+2 2 8 ，长度为 6 2 ill 。隧道洞口明洞基础设置注浆钢管注浆加固，注 浆钢管排距 1 2 m，纵向间距 2 m，呈梅花形布置， 加固范围是 i k 4+ 2 3 0l k 4+ 2 3 6 。在洞内两侧拱墙 基础处各设置两排斜向注浆钢花管，排距1 5 m，纵 向间距 2 m，呈梅花形 布置 ，倾角是 1 5 。 ，注浆管长 度是8 4 m，加固范围是l k 4 +1 9 8 l k 4+ 2 2 9 。为保 证钢花管的注浆效果，满足设计要求，达到加固隧道 土体的作用， 施工前选择 2 孔 4 孔进行注浆试验，确 定注浆次数、间隔时间、 注浆压力和注浆量。施工中 采用风动干钻，用地质钻机、锚杆钻机配合潜孔锤冲 击成孔， 注浆设备采用 b w一 1 5 0 型泥浆泵和3 s n s 注浆 泵 。 5 结语 目前，全长7 0 0 m的南口葵岗隧道右线已全线贯 通，剩下的5 0 1t i 左线工程即将打通。左线隧道洞口 段注浆处理后，经测量已处于稳定状态。隧道施工中 工程地质情况往往与勘察资料差别较大，因此，要求 在施工中必须注意做好原始记录，预备下循环调整 用。新奥法的设计与施工紧紧地结合在一起，在设计 中体现施工方法，在施工中融汇设计思想，使设计和 施工更符合地下工程实际，即设计理论、施工方法、 结构工作状态一体化，取得了较好的经济效果。 参 考 文 献 1 于书翰，杜谟远 ，隧道施工 m北京：人民交通出版社， l 9 9 8 $ 每 碎 弓 粤吊 碎 每 e 每 s碎 s s 争 每 s s s每 简讯 安徽省公路学会、省公路建设行业协会 召开新春茶话会 新春伊始，万象更新。元月十三日下午，安徽省公路学会 、省公路建设行业协会在合肥市八一宾馆召开新 春茶话会。省科协、省交通厅、省民政厅的嘉宾以及公路学会 、 公路建设行业协会的常务理事及有关单位代表 7 0 余人欢聚一堂，笑语欢歌，共致新春的祝福。 副理事长李起先主持茶话会。理事长李永铎回顾了 2 0 0 5年 “ 两会 、两刊 、一 网” 的工作 ，总结了学术交 流、技术培训、咨询服务、组织建设等方面的工作，部署了2 0 0 6年学会工作。名誉理事长、省交通厅厅长宋 卫平在会上做了热情洋溢的讲话。他充分肯定了学会、协会的工作。希望两会以其特有的优势、凝聚力、吸引 力和学术上的权威性，在今后的工作中发挥越来越大的作用，显示其生命力。他认为，学会的前程无限，祝愿 学会办得更有特色、更有成就。 宋厅长简要回顾了 “ 十五