复杂地形下隧道的开挖与支护.doc

复杂地形下隧道的开挖与支护摘 要：介绍了河南省洛阳至栾川高速公路建设项目洛阳至嵩县段隧道的开挖与支护，根据其地形地貌和地质条件，因地制宜的给出了具体的方案，供其他复杂地形段隧道开挖的同行们参考。关键词：隧道 高速公路 开挖 支护1 引言我国是一个多山的国家，为缩短交通里程，国家在山区公路中将大量采用隧道公路方案。隧道是处于复杂地质条件下的建筑工程，它受天然形成的地质状态如地应力、地质物理参数、地下水、地质断层等因素和人工开挖操作如开挖方式、支护方式、支护时间等因素影响很大。由于隧道所处的地质环境不同，其围岩稳定特性也不同，因此应采用的支护方式和开挖方式也就不一样。目前隧道的开挖方式主要有全断面开挖方法、台阶法、台阶分部开挖法、导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等，本文选用洛阳至栾川高速公路建设项目洛阳至嵩县段隧道的开挖与支护，主要采用台阶法进行开挖，从而为今后其他隧道的设计和研究提供参考依据。2 工程背景2.1 地形地貌该项目位于洛阳市南部，属于丘陵地貌，向西南沿伊河河谷进入低山丘陵区和南部伏牛山区，沿线地形复杂，地貌多变。伊河和洛河之间是熊耳山山地北部的黄土丘陵地貌，伊河与汝河之间属于外方山山地地貌。其隧道处于河南西部外方山浅山地貌，属中起伏低山工程地质区。为东西向山脊，植被较少。进口处半山坡，坡度较陡（7080度），呈台阶状，高差约100米；出口为坡角，山势较缓。隧道底标高在375395米之间。2.2 地质条件(1)地质构造项目区受小秦岭-嵩山东西向构造带、伏牛-大别弧形构造带影响，处于持续缓慢上升阶段，新华夏系表现不强裂。主要地质构造为伊河断裂及九皋山至温泉街构造。区域性构造近期无活动迹象，隧址区近场构造属非活动性断裂，设计未考虑断裂构造对隧道工程场地稳定性的影响。(2)地层岩性隧址区山体为燕山区火山熔岩，岩性为褐红色、青色大块状安山岩及安山玢岩，节理发育。山顶为全风化碎石土，无基岩出露。洞口处以覆盖层为主，局部基岩出露。(3)水文地质项目区地下水类型为基岩裂隙水，附近无地表水且远离地表水体，无集水现象，属贫水区，补给来源为大气降水。仅在雨期施工期间，局部破碎段有滴水现象的出水状态。(4)围岩级别隧道所在山体顶部被第四系地层所覆盖，两侧沟边及半坡有基岩裸露，岩体完整性好，局部破碎，以坚硬岩为主，山体围岩级别为级，局部破碎带为级。沿线路方向表层为褐红色粉质粘土，无基岩出露。进口：0-3.5m为红褐色夹灰褐色安山岩，强风化；3.5-20m为红褐色夹灰褐色安山岩，中风化；出口：0-1.0m耕植土，黄褐色，夹风化岩屑，1-4.5m为红褐色夹灰褐色安山岩，强风化，4.5-20m为红褐色夹灰褐色安山岩，中风化。3 隧道的开挖与支护本隧道为小净距隧道+独立双洞隧道，围岩级别为级、级和v级，根据设计文件，级和v级围岩采用环形开挖预留核心土法，小净距级围岩后行洞采用分部开挖法施工，小净距级围岩先行洞和独立双洞正常段采用台阶法进行开挖，开挖后，根据围岩情况及时选取相应支护形式进行喷锚支护。开挖施工中，遵循短开挖、少爆破、多循环，及时做好喷锚支护、架设钢架和二次衬砌，以防坍塌。开挖级和v级围岩段主要以风镐为主，开挖级围岩用简易钻孔台车人工操纵凿岩机钻孔爆破，开挖方法可根据围岩具体情况调整。初期支护采用喷锚挂网支护，级和v级围岩段辅以工字钢钢架，并采用超前小导管或超前锚杆进行超前预支护。3.1 级和v级级围岩环形开挖预留核心土施工工序如下：第一步：根据围岩情况选取超前支护形式施工超前大管棚、超前小导管或超前锚杆；第二步、第三步：开挖上部台阶，每循环进尺控制在0.51.0米左右；挂设钢筋网，喷锚支护上台阶，并架设工字钢钢架，完成上台阶初期支护；第四步、第五步：开挖中部左侧台阶，每循环进尺控制在0.51.0米左右；挂设钢筋网，喷锚支护中部左侧台阶，并架设工字钢钢架，完成中部左侧台阶初期支护；第六步、第七步：开挖中部右侧台阶，每循环进尺控制在0.51.0米左右；挂设钢筋网，喷锚支护中部右侧台阶，并架设工字钢钢架，完成中部右侧台阶初期支护；第八步、第九步：开挖中部核心土，开挖下台阶，每循环进尺不大于锚杆纵向间距的1.5倍；第十步：开挖仰拱，安装仰拱工字钢，喷射仰拱混凝土，完成仰拱初期支护；第十一步：浇筑仰拱、仰拱填充混凝土；第十二步：浇筑边墙、拱部衬砌混凝土，施工沟槽、路面等设施。3.2 级围岩小净距段后行洞开挖为尽量减少小净距段后行洞爆破开挖对先行洞围岩稳定性的影响，级围岩小净距段后行洞采用分部开挖法开挖，如图1所示，施工工序如下：第一步、第二步：开挖上部左侧台阶，每循环进尺控制在2.2米；挂设钢筋网，喷锚支护上台阶左侧，并架设工字钢钢架，完成上台阶左侧初期支护；第三步、第四步：开挖上部右侧台阶，每循环进尺控制在2.2米；挂设钢筋网，喷锚支护上台阶右侧，并架设工字钢钢架，完成上台阶右侧初期支护；第五步、第六步：开挖下台阶左侧，每循环进尺控制在2.2米；挂设钢筋网，喷锚支护下台阶左侧，并架设工字钢钢架，完成下台阶左侧初期支护；第七步、第八步：开挖下部右侧台阶，每循环进尺控制在2.2米；挂设钢筋网，喷锚支护下台阶右侧，并架设工字钢钢架，完成全部初期支护；第九步：浇筑边墙、拱部衬砌混凝土，施工沟槽、路面等设施。3.3 级围岩小净距段先行洞、独立双洞正常段开挖采用台阶法开挖，如图2所示，施工工序如下：第一步、第二步：开挖上部台阶，挂设钢筋网，喷锚支护上台阶；第三步、第四步：开挖下台阶，挂设钢筋网，喷锚支护下台阶；第五步：浇筑边墙、拱部混凝土，施工沟槽、路面等设施。4 结束语隧道的开挖与支护是山区高速公路或者铁路设计的重要内容之一，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状围岩的工程地质条件、置埋深度、支护条件、施工条件、环境条件、工期要求、工程量机械配备能力、施工安全、经