浅埋公路隧道洞口段施工技术探讨.doc

浅埋公路隧道洞口段施工技术探讨周泽兵1 陈安伍2（1江西科力咨询监理有限公司 南昌 330003）（2中铁十一局集团第三工程有限公司 十堰 442000）摘 要：根据桃花源隧道的实际施工经验，针对隧道洞口区埋深较浅，且地质情况较差的情况，提出几点有效、合理的解决办法，在保证施工安全及质量的情况下进洞。主题词：公路隧道；浅埋；洞口段；施工技术3380 前 言桃花源隧道位于江西省九江县内，是庐山环南山公路二期工程中的控制工程，公路等级为一级公路（山岭重丘）标准，采用分离式单向行车双车道隧道（上下行），设计速度为60km/h。隧道净宽10.45m，净高7.10m，洞口开挖宽度12.50m，开挖高度10.25m。隧道洞口段是隧道施工的薄弱环节，桃花源隧道左线有一段处在一长500m左右的山谷中，洞口的地质条件相当复杂，洞口上方为强风化泥质粉砂岩，主要为坡积土和冲积土层，靡凌破碎，夹泥量大，大部分富水，有的成饱和状态，在大雨季节汇水非常大，表层植被因施工破坏后形成小型泥石流，水土非常容易流失，而且洞顶覆盖层很薄，在洞口左侧拱腰部位覆盖层仅90cm厚，且有偏压现象，大部分位置覆盖厚度为10m左右，浅埋段长度达80m多，为典型的浅埋隧道。洞内围岩为强风化，夹泥，加上山坡汇水面积相当大，开挖后地表水直接渗入洞内，使得超挖及跨塌非常严重，洞口段施工条件相当困难。（见图1）图1 桃花源隧道洞口雏形（浅埋段长度80m）收稿日期：2004-12-18根据特殊条件，决定对桃花源隧道洞口施工分如下几项工作来进行：洞顶地表处理、洞口段超前支护、洞门挑檐防护、洞内初期支护4个方面，并结合开挖的控制爆破，运用围岩量测技术，加强监测，保证了洞口的施工安全。1 洞口段施工方案针对洞口覆盖层薄，两侧山体陡峭，进洞十分困难的特点，为保证隧道安全进洞，经多方研究论证，确定了如下进洞方案，见图2。图2 洞口支护布置示意图（1）为保证山体稳定，对边仰坡部分山体以及洞口段范围的洞顶土体进行整体性防护，喷射C20混凝土15cm，挂6.5双层钢筋网（20cm x 20cm）封闭洞口边仰坡坡面。（2）为保证进洞安全，环向和径向设长3.5m 25mm x 5mm中空注浆锚杆。（3）洞口沿进洞方向设42mm超前注浆小导管，注水泥浆液，环向间距40cm。（4）洞口沿进洞方向设3排长4.5m22mm超前砂浆锚杆，加固洞口岩层。（5）洞内边开挖边支立I16工字钢拱架。（6）洞内开挖采用“短进尺、弱爆破”，每循环进尺控制在1m以内。（7）利用围岩监控量测数据指导施工。2 施工工艺2.1地表加固隧道进口5m段左侧拱腰处埋深仅90cm左右，为浅埋并且存在偏压现象，隧道成型后极易引起拱顶岩层冒顶，或者在爆破工作中因冲击波影响造成岩体失稳，进洞前必须对洞顶范围岩体进行加固，防止开挖后造成坍塌，保证洞口段施工安全，加上喷射混凝土喷面，形成隔水层，使得地表汇水顺着临时排水排走，不致渗入岩体影响施工安全。具体方案如下：1、采用3.5m注浆小导管对洞顶覆盖层进行加固,注浆小导管加固范围为整个坡面,宽度约为30m，长度约为20m，间距1.2m1.2m,梅花形布置,锚杆采用22钢筋，注浆水灰比1：1；2、锚杆施工后，用6.5钢筋挂双层钢筋网，钢筋网间距20cm20cm，网片与导管绑扎联结；3、采用喷C20喷射混凝土封闭该范围坡面，而在洞口仰坡坡面先初喷一层C20混凝土3cm-5cm厚，封闭岩面后挂第一层钢筋网，再喷一次封闭这层钢筋网，然后再挂第二层钢筋网，喷至设计厚度。2.2洞口段围岩加固（图2）因为洞顶围岩极为破碎，强度低，稳定性很差，必须进行必要的加固才能进行爆破施工。我们采取的具体方案如下：在洞口仰坡坡面，隧道起拱线以上施工三环长度为4.5m的超长锚杆，第一环距开挖线10cm，锚杆间距40cm，第一环、第二环、第三环环向间距为40cm，锚杆间距40cm40cm；在第一环与第二环之间施工42mm超前注浆小导管，小导管长度6m，环向间距40cm。锚杆、小导管均为梅花形布置，注1：1水泥浆液。2.3洞门挑檐防护超前支护完成后应该可以开始准备洞身开挖施工，但因为洞顶覆盖层太薄，新的问题来了，我们又增加一项新的措施挑檐防护。因为本隧道洞口的覆盖层极薄，完成仰坡的超前锚杆和小导管后，开始开挖爆破施工，但第一次爆破就把洞顶覆盖层全部冲破，部分超前锚杆、小导管破坏，根本无法使洞口成型，后来决定采用挑檐，在洞口成型后再小爆破进尺。具体方案见图3。2.3.1恢复破坏的小导管及锚杆 局部位置适当加密，保证洞顶薄层岩体加固效果良好，不致受爆破影响太大。2.3.2架工字钢拱架 第一榀工字钢拱架紧贴洞顶岩面，然后从里向外拼装3榀工字钢拱架，间距为30cm50cm，按设计图纸方法用连接钢筋连接稳固。2.3.3挂板 因为拱圈缘故，只能用小块木模板，用粗铁丝绞挂在连接钢筋和工字钢拱架上，注意要求稳固，密封，保证混凝土质量和外观。2.3.4混凝土浇筑 用C20-C30的混凝土浇筑成型，厚度30cm，加入早强剂，以便在24h内拆模，加快循环进度；布两层20cm20cm20钢筋网。拆模后用C20喷射混凝土喷射拱顶顶面，使得与洞内拱顶喷射混凝土外观一致，不致形成太大反差影响观感。挑檐完成后，有一定的龄期后就可以开始后续的洞身开挖爆破施工。图3 隧道洞顶土体加固、洞口挑檐及仰坡防护2.4洞身开挖隧道开挖采用“短进尺、弱爆破”，辅以人工和挖掘机开挖，开挖方式采用上下台阶法开挖法，上台阶开挖高度为5m，一次开挖高度超过覆盖层厚度（洞口近距离覆盖层厚度仅为0.9m5m，因此开挖时必须对炸药用量及开挖进尺进行合理的计算和控制。为保证上台阶开挖不会出现冒顶和塌方现象，开挖每循环炮眼深度控制在1m以内，采用先掏槽，后周边的爆破方法，爆破进尺控制在80cm以内，可加大开挖临空面和减少对拱顶覆盖层的作用力。上台阶每循环开挖完成后马上喷射混凝土进行封闭，保证不落石不掉块后，再架立工字钢拱架，施作初期支护。3 围岩监控量测围岩监控量测是指导施工、确保安全的重要手段，通过施工前和施工中收集的数据和工程地质资(下转第42页)料，及时分析判断爆破后围岩松动范围及围岩与初期支护受力的稳定状态，预测变形的发展趋势，预报险情，以指导安全施工，指导开挖作业与支护作业。围岩量测的项目有以下几项：1、水平位移收敛量测 每循环开挖完成后，在每个断面拱脚处布一对测点，用专用收敛仪量测。2、拱顶下沉 每循环开挖完成后，每个断面拱顶处设一个点，用水准仪和塔尺进行测量。3、拱顶地表下沉 在隧道地表拱顶部位每1m做一个观测点，用水准仪和塔尺进行测量。4 结 语隧道施工宜“早进晚出”，即在保证安全生产的原则下越早进洞越好，越晚出洞越好。隧道洞口段施工是工程的关键环节，尤其浅埋隧道能保证洞口安全进洞，不但是整个工程进出的要道，也为隧道施工安全提供了保证。洞口开挖除必须保证洞口稳定外，还必须考虑爆破开挖对岩体破坏而引起丧失承载力坍塌的问题。桃花源隧道洞口段埋深浅、浅埋段长、开挖断面较大且存在偏压现象。通过对该隧