隧道出洞方案.doc

大断面浅埋隧道单向出洞施工技术蒋生祥 （广西宁铁监理咨询有限责任公司，工程师，广西 南宁 530003）摘要：本文介绍了大断面隧道在地质条件差，洞口边坡陡峭，地形复杂，不能在山体开辟作业面时，从山体内向外反向开挖建成洞门的施工方法，解决了隧道施工中的关键工序和难点问题。关键词：隧道；洞门；施工1 工程概述1.1 工程简介新建云桂铁路隆安二号隧道，全长260米，为双线隧道，设计时速250km/h,左右线线间距为4.6m，设计7.64的单面上坡，全隧均为直线。设计里程D1K86+500D1K86+750，隧道全长260m。最大埋深约20m。由于隧道出口（D1K+745）紧邻505县道，且洞口坡度陡峭，树木较多，无法开辟安全的作业面，机械无法施工，综合各方面考虑，决定由进口向出口单头掘进并贯通，隧道出口的洞门采用。1.2 水文地质情况隧区地表上覆第四第全新统坡残积层粉质黏土，下伏基岩石为三叠系中上统百逢组面岩石夹泥质砂岩，各层岩土特征如下：粉质黏土分布于斜坡地表，厚05m;页岩夹泥质砂岩分布于全风化层，厚06m。隧道范围内未见明显地质构造，岩层单斜。进口及洞身风化层较厚，岩体破碎，裂隙发育。测区地表水主要为沟水，水量极小。地下水风化带裂隙水及第四孔隙水，主要赋存于基岩风化带裂隙及土层中，地下水受大气降水及地表水补给，水量十分有限。1.3 隧道出口洞门情况隆安二号隧道出口洞口段为浅埋偏压地段，为减少高边坡开挖，确保洞口安全和边坡的稳定，采取短进尺、强支护、弱爆破、勤测量的原则施工。隧道出口于D1K+745里程处出洞。2 施工方案隧道自D1K86+705至明暗交界处严格按设计要求的大拱脚台阶法施工，增设超前小导管，使用大管棚、超前小导管、钢拱架三者结合共同对围岩进行加固，保证施工安全。大管棚和超前小导管布置见图1。图1 大管棚和超前小导管正面布置图4.1大管棚自D1K186+705处开始在上台阶拱脚2m范围外施做仰角10o、间距为0.6m的108大管棚，共设置12根，每根长度按15m布设，共施做3次，并注入水泥浆。大管棚所用钢管分段安装，分段长为5m，两段之间用丝扣、套管连接。采用单孔注浆方式，注浆压力为1.02.0MP，要求注浆压力逐步升高，达到设计终压并稳定10min，注浆量不小于设计注浆量80%，进浆速度为开始进浆速度的1/4 。大管棚纵向布置见图2.4.2 钢拱架和超前小导管D1K86+710+730段拱架间距按设计60cm布置，上导拱部范围设置42超前小导管39根/环，按1.2m/环设置，小导管长度为3.5m，间距30cm并注浆；超前小导管布置见图3。1）超前小导管采用12*3.5mm热轧无缝钢管在加工厂制作。前端做成尖锥形，前段管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径8mm，管尾端20cm及管部100cm作为不钻孔的止浆段。2）小导管安装使用风钻钻孔4m深，人工配合风推送小导管入孔，外露20cm，外露端支撑于开挖面后方的钢拱架上。用钻机把周边有孔眼（间距15cm）的钢管插入4m深孔内。钢管在插进后钢管终端要密封。钢管口端与孔口周壁用水泥密封。3）浆机具及材料：用水泥浆注浆，水灰比为1：1。4）注浆工艺注浆管用高压把水泥浆液压入钢管内，浆液通过钢管孔眼压入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，注浆采用先灌注“单”号孔，待固结后，再灌注“双”号孔的方法。如下图4.3隧道出洞方案上导开挖自D1K86+740D1K86+745地段时，采用人工开挖方法施工。逐榀开挖支护，并在核心土上加设临时伞形竖向支撑（或临时仰拱），提高初支的稳定性。D1K86+745明暗分界处掌子面正中采用拱门式支架支撑，人工开挖法掘进，施工小导坑，利用小导坑出洞（宽1.2-1.5m，高1.8-2.0m圆拱形），小导坑支护参照综合洞室，由于此处深约为3m左右，小导坑采用台阶式上坡开挖，缩短出洞时间。施工时还要对小导坑以外掌子面进行封闭处理。小导坑出洞完成后，利用导坑洞口进行贯通测量、地表测量及出口边仰坡加固等工作。以上工作完成后自D1K86+705开始进行中下导、仰拱及二衬的施工。掌子面中、下导的开挖过程自上面下进行加固封闭，封闭加固方式：22锚杆加固，长度为4.5-6.0m、挂网喷28cm混凝土。二衬到达掌子面后方可利用机械对掌子面及其后的明洞土方进行开挖。5监控量测5.1洞内监测 围岩及支护状态观察：采用观测的方法，对围岩的岩性、岩质、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落、掉块现象、有无漏水等；初期支护状态包括喷层时候产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈等。观察分析，一一进行描述、记录，以此作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。拱顶下沉、周边位移及收敛量测应布置在同一断面。拱顶下沉量测测点面置在拱顶。周边位移量测以初期支护上个点的绝对位移为主，同时增加水平及斜向收敛量测，以便校核水平位移结果。拱顶下沉、周边位移及收敛量测在开挖后尽早进行，拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在12h内取得，其它量测读数在开挖24h内且在下一循环开挖前读取。测点应牢固可靠，易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。如果发现拱顶下沉、水平收敛速率大于等于5mm/d或位移累计达100mm时，应立即员停止施工，并及时分析原因，采取处理措施。周边收敛累计达到66mm以上时，同上处理。5.2地表监测洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易深陷，为了确保洞口浅埋段设置地表观测点，观测点与洞内量测点必须布置在同一断面上，以便反映量测数据的关联性，地表量测断面间距为5m，每个量测断面上测点间距为2m，每日量测2次。每日对观测数据进行统计分析，特别是洞口范围的洞内外监测数据，要进行综合分析，通过分析成果及时反映围岩下沉、收敛动态，如果发现第天速率达到5mm时则立即撤离人员停止施工，并及时分析原因，采取处理措施。 6.施工要求及有关注意事项 6.1施工前安排专人对掌子面围岩进行观察，对存在安全隐患及时采取加固措施。 6.2每次开挖必须为1榀，中下导及仰拱及时跟进。6.3 D1K86+710745段预留沉降量按30cm设置。6.4 上导拱拱脚处每侧设置4根锁脚锚管，长度为4.5m锚管角度根据实际情况施做。6.5 安全施工保证小组对洞内外作业进行24h巡查，确保施工安全。7.6 贯通距离剩余不足10m时，每循环钻眼时增加23个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离，便于安全出洞。7.7 在爆破后进入掌子面施工前，应先对掌子面周边围岩进行详细调查，将因爆破震动产生的危石清理干净后方可继续进行正常施工。7.8 开挖后及