浅埋滑坡地段隧道方案对比.doc

浅埋滑坡地段隧道方案对比王延松 (中铁十八局集团有限公司天津市300222)摘要：隧道浅埋滑坡地段施工方案的确定，通过对几种处理方案的分析及综合比较, 提出采用隧道内部径向注浆，加强支护，同时加强辅助措施的方案。施工期间，不仅安全、稳定的通过浅埋地段，监控量测数据表明, 洞周初期支护收敛稳定。关键词：隧道 浅埋 滑坡 径向注浆 辅助措施1 工程概况及地质条件云南蒙新高速公路湾田4号隧道位于云南省蒙自县红河峡谷北岸山区。隧道采用左、右幅分离的双洞单向行车双车道隧道，有效净宽为9.75m , 有效净高5m ,右线全长为850 m，左线为953m，洞身段最大埋深约148.57 m。根据地质调查和钻孔资料，该隧道所处山体基岩为三迭系白云质灰岩，隧道出口段为绢云母板岩，出口段上覆残坡积亚粘土、碎石土，厚度变化大，为038米。其中右幅出口洞身K42+ 400+260段（掘进方向为小桩号）穿越地层为褐黄色紫红色含碎石亚粘土，亚粘土呈可塑状, 碎石成份为强风化绢云母板岩、灰岩，开挖后围岩为角砾、碎石状松散结构，节理发育，稳定性差。属于II类围岩，其中最大埋深33米，最小埋深2.8米，见图1 所示。图1隧道浅埋段示意进洞施工期间，洞口、明洞地段以亚粘土为主，土体松散，自稳能力极差，为此，我方将边坡开挖坡度调整至1：1.5，在掘进至K42+400时，洞右侧边坡出现滑移，滑坡体边缘地表开裂，裂缝深89米，影响隧道正线范围越40米，此段范围内隧道埋深515米，威胁隧道结构安全，因此，保证既有结构，穿越此段已出现滑坡的浅埋地段，施工前必须要对既有结构加固处理，还要制定严密的掘进支护方案。2处理方案比较针对隧道工程此种浅埋滑坡地段，处理的实例较多。一般洞口段处理方式常采用加长明洞；设置锚索、抗滑桩等方案，针对本工程特点, 提出以下3种方案：A 方案：滑坡体段隧道仰拱下斜向设置预应力锚索，隧道施工按正常设计进行。B 方案：对该浅埋段开挖路堑, 滑坡体侧施做抗滑桩。C 方案：进行隧道内部径向注浆，加强一次支护与二次衬砌，同时加强辅助措施。A 方案 由于该浅埋段上覆残坡积亚粘土、厚度变化大，为038米。洞内设置预应力锚索时锚固端必须在基岩内，这样以来，穿越亚粘土层距离太长；且亚粘土层内锚索成孔难度大，洞内施工机具布场地狭小，难度太大。B 方案 由于路堑的开挖, 形成三面土质高边坡, 不仅增大边坡开挖面积、和边仰坡临时防护，同时增加防护难度；且隧道明、暗洞衔接施工也较为艰难，又有违隧道“早进洞晚出洞”的原则；抗滑桩施工在土体中成孔不易，又临近滑坡体裂缝，施工安全存在隐患，且雨季临近，所以该方案对隧道结构稳定和施工非常不利。C 方案 由于隧道主线范围无开裂现象，加强超前辅助措施，增强掌子面前方围岩自稳能力，加大初期支护强度与预留变形范围，径向钢花管注浆，增强围岩承载力，二衬紧跟掌子面，保证整个隧道结构稳定。各方案比较见表1。表1各处理方案比较项目A 方案B 方案C 方案施工工艺锚索、正常隧道施工开挖、抗滑桩、边坡防护增强超前、初期、二次支护，径向注浆，其他按正常隧道施工施工难度施工工艺较高较为复杂较为简单工程量工程量较大工程量大工程量较大工期要求较长较长较短外部因素影响受雨季影响较小受雨季影响较大受雨季影响较小综合考虑上述各方案的优缺点, 结合相关类似工程的处理措施以及本工程的特点, 最终采用C方案。3加强辅助措施及一次支护与二次衬砌，洞内径向注浆方案设计。3.1辅助措施（超前支护）设计考虑到此段围岩松散破碎，仅仅采用喷射混凝土等一般人工支护方法不能保证坑道稳定时，还需要采取辅助措施如超前钢管等超前支护，结合本隧道此段浅埋地形，如果超前支护强度不足，则很容易出现塌方、冒顶。所以为提高围岩自稳能力，保证施工能够稳中求快，确定在K42+ 400+260段长140米加强超前支护，横向支护范围1520cm，采用6米长424mm钢花管，每隔8榀钢支撑（4.8米）安设78根，4040cm梅花型布置，考虑双排布置密度较大故第一排（下层）辐射角7。，水平搭接116cm，第一排（上层）辐射角15。，水平搭接100cm，注浆材料采用水泥浆液，水灰比0.5：11：1，注浆压力为0.61MPa，具体布置范围见图2、图3 所示。图2超前小导管布设图3.2初期支护（一次支护）设计隧道结构体系最大的特点即为围岩既是施加荷载者，同时又与支护结构一样是荷载的承受者，形成了隧道中荷载、结构、材料三位一体的重要力学特征，在本段围岩松散、自支护能力极差的浅埋隧道中，降低坑道的不稳定性即提高围岩自身支护能力就显得极为重要。所以，开挖后加强支护结构即初期支护的同时，加强锚杆锚固作用，并径向注浆以减小围岩施加的荷载、提高围岩自支护能力才是关键所在。同时，采用合理开挖方法，减小开挖时对承载围岩的扰动，提高施工质量，将施工方法与支护结构有机结合起来才能达到良好的效果。因此拟采用下述初期支护参数：钢支撑采用I20b型工字钢，间距60cm，每榀由A、B、C、D四种单元共10件组成，各单元工字钢、连接板焊接成型，单元间以螺栓连接牢固，纵向插入连接钢筋连接，钢架应在初喷4cm混凝土后架设，架设完成再喷混凝土至27cm，钢架与初喷混凝土之间尽量贴紧，才可使钢支撑充分起到支撑作用，在喷射混凝土中设置8双层钢筋网片，网眼间距1515cm，开挖后初喷2cm混凝土时设置第一层，并与锚杆焊接牢固，第二层设置于钢支撑内面，与锚杆、钢支撑焊接；径向设置6米长25中空注浆锚杆，与4.5米长424mm钢花管按8080cm梅花型布置，注浆材料选用水泥浆液，水灰比0.5：11：1，注浆压力0.61MPa，具体支护参数见图3 所示。图3 复合式衬砌支护参数图同时在开挖时坚持短进尺、弱爆破原则，保留核心土，控制平均超挖在10cm以内，及时初喷封闭掌子面，减少围岩裸露时间，各工序间衔接紧密，从而加快进尺循环速度。3.3二次衬砌设计隧道衬砌是人工支护的一种，主要是和初期支护一起在运营期间维护坑道长期稳定和耐久性的基本结构。但在本段浅埋隧道中，围岩松散，开挖后属于坑道不稳定洞室，且地表下沉量较大，需要二次衬砌一起参与控制地表下沉，控制较长时间内初期支护变形不收敛，所以二次衬砌在初期支护未变形前就要修筑。在这种情况下，二衬不仅要及时浇筑，而且要紧跟掌子面。即开挖进尺够一模，立即浇筑一模。这样二次衬砌就要承受一部分荷载。所以及时浇筑二衬，对坑道的尽快稳定作用明显。本段采用钢筋混凝土衬砌结构，厚度60cm，环向钢筋N1（N2）2220cm，双层布设，纵向钢筋N31830cm，亦双层布设；衬砌结构内外保护层各为6cm，双层钢筋网间设置N4830cm箍筋，混凝土采用25#防水混凝土，防水等级S8，具体布设参数见图4 所示：图4 衬砌钢筋布置图4监控量测分析为了了解处理后隧道支护结构的工作状态，评价浅埋段处理的效果，在施工期对K42+410 隧道断面进行了监控量测；监测数据表明洞周位移收敛量较小，隧道侧墙水平累积位移值在10.893mm 左右, 平均每天位移收敛值为0.7262mm；拱顶累积位移值在5.624mm 左右, 平均每天位移收敛值在0.3749mm左右, 基本上可认为隧道围岩趋于稳定。隧道侧墙水平和拱顶位移时间曲线见图5、图6； 图5 边墙水平位移时间曲线 图6拱顶位移时间曲线5结语隧道浅埋滑坡地段问题受地形、地质以及施工等条件的限制, 特别是对于穿越碎石亚粘土、亚粘土，碎石状松散结构的II类围岩，处理起来有相当难度。实践证明, 采用隧道内部径向注浆，加强支护，同时加强辅助措施的方案，对此段加强超前辅助措施，稳定掌子面，加大初期支护、二次衬砌的支护参数，从而防止了隧道开挖时冒顶、坍塌，提高施工安全保证系数。所以此方案是一种高效、 快速、稳定、安全的施工措施。参考文献: 1 关宝树. 隧道工程施工要点集 M . 北京: 人民交通出版社, 2003. Comparison of the tunnel option Shallow LandslideWang Yansong(China Railway 18 Bureau Group Co., Ltd. Tianjin 300222)Abstract: Shallow landslide tunnel construction scheme for the site, through the analysis of several treatment options and integrated, and proposes the use of internal radial tunnel grouting, strengthening support, while strengthening measures to support the program.During the construction period, not only security and stabilit