浅析遇水软化围岩隧道施工技术

1、浅析遇水软化围岩隧道施工技术来源：建筑工程技术与设计      2015年4期   【摘要】某隧道因其特殊的围岩条件，施工伊始迟迟不能进洞，造成山体滑坡，一度造成施工中止，后变更设计支护方案，采用超前双层管棚，护拱护墙加强施工支护方案，超短台阶、品字法掘进，成功地进洞，并解决了施工难题，施工方案获得了业主认可，提出的I类变更得到了审批，综合经济效益显著。 【关键词】施工支护；地质；围岩崩解；施工 一、工程概况 某隧道全长为244m，其中为13m明洞。该隧道一部分位于直线上，一部分位于缓和曲线上，线路纵坡为

2、3.7 。 隧道北京端靠洞口地质为碳质页岩，土体松软，孔隙、裂隙较多，坡面不能自稳；地层含水量丰富，开挖后形成裂隙水渗流，土体在自重及水流作用下很快呈稀泥状。受构造影响，岩层十分破碎，无明显结构，极易坍塌，遇水迅速崩解，呈流塑状，在地下水作用下缓慢涌出。 隧道全隧为I类围岩，最大开挖宽度为5.66m，最大开挖高度为8.93m。隧道最大覆盖层厚30m，最小覆盖层厚仅0.6m。 二、施工方案 某隧道围岩极软弱，特别是进出口各4050m为浅埋地段；从地质勘察资料来看，隧道地质条件极差，围岩无稳定性，地下水极发育。因此选择和确定既能保证施工安全，又能保证施工工程

3、质量的施工方案，是本工程施工的重点。 （1）洞口段 根据我们对地质情况的调查的及对水文条件的分析，为确保安全进洞，采用覆盖层小于2m段暗洞明做，然后采用超前双层管棚，护拱护墙方案进洞。 （2）洞身段 采用超短台阶法开挖，超前双层管棚，锚、网、喷、格栅钢架、护拱护墙联合支护，并加强地表和洞内监控量测。 （3）施工顺序 由于受施工条件制约，先期施工从北京端进洞，后因地质条件差，衬砌循环进尺短，施工进度受地质条件制约，为保证工期，在九龙端又增加一个掘进口。 三、洞口段施工技术 1.超前双层管棚预注浆超前支护 （1）洞口坡面处理 自

4、滑动面向下采用人工清理塌方土，边仰坡坡度设置为0.7：1，以减轻洞口荷载，坡面采用砂浆锚杆、挂网喷射砼。锚杆采用20MnSi?20锚杆，L=4.0m，间距为1.01.0m，梅花形布置；钢筋网采用?8钢筋制作，间距为0.20.2m，钢筋网与锚杆焊接为一体；砼自上向下喷射，厚度为10cm。同时从仰坡上和进口端浅覆盖层山顶向下打入注浆钢管（42，L=7m，1m*1m），注浆加固山体。 （2）管棚类型的采用 管棚采用直径为?80钢管，长度为15m，搭接6米，钢管前端3m范围内设间距50cm孔径10mm梅花型注浆孔，管棚端头切成锥头，以便管棚前进（见下图）。 同层管棚间距0

5、.25m，双层间距为0.4m。进口段采用全注浆，以有效加固进口段松散土体。 （3）进洞管棚施工 3.1管棚位置测量 首先定出隧道中线，然后根据设计开挖轮廓各点标高测出管棚轮廓，并根据间距一一画出单根管棚位置，做出明显标记。 3.2 管棚钻进安装 施工时首先根据测量放样标记，使用潜孔钻进行间隔钻孔，钻到设计深度后，打入钢管，钢管每节长度3米，每节采用焊接接长，顺线路方向外插角为2?5?，同层间距25cm，上下两层间距为0.4m，前后两排重叠部分为6m。 3.3 管棚注浆 管棚注浆采用注浆机注入水泥浆，水泥浆水灰比为1：1.4，

6、注浆顺序由内向外，浆液由稀到稠，浆液中添加减水剂，增加水泥浆的流动性并缩短水泥浆凝结时间。当注浆压力达到1.2MP时停几分钟继续压浆，并持压5分钟，反复几次直到压力不再下降为止，注浆完成后立即堵塞孔口，防止浆液倒流。 2. 覆盖层小于2m段拱部和边墙采用明挖施工 拱部采用明挖回填，边墙采用单侧机械开挖，人工修理侧壁和基底，架格栅钢架2榀/m，施工C20砼护墙，格栅钢架施做在护墙里面。然后单侧开挖另一侧边墙，作施工支护，最后施工衬砌砼。 3. 覆盖层大于2m段拱部和边墙采用暗挖护拱、护墙支护施工 拱部打入超前管棚后，开挖拱部，尺寸为3*4，掘进1.5m后架

7、立格栅钢架，施工30cm厚C20护拱。护拱砼强度达到70%后每50cm间距施工护拱锁脚管棚，满注浆，每榀护拱（1.5m）施作6根，每侧3根（80，L=7m）。 边墙采用单侧机械开挖，人工修理侧壁和基底，架格栅钢架2榀/m，与护拱预埋格栅法兰对接然后施工C20砼护墙，格栅钢架施做在护墙里面。然后单侧开挖另一侧边墙，作施工支护，最后施工衬砌砼。 4. 品字法施工 各部位施工顺序如图1所示。 （1）施工超前双层管棚，注浆。 （2）开挖部； 部尺寸为3*4，掘进1.5m后架立格栅钢架，施工30cm厚C20护拱。 （3）护拱砼强度达到70%后每

8、50cm间距施工护拱锁脚管棚，满注浆，每榀护拱（1.5m）施作6根，每侧3根（80，L=7m）。 （4）上下导坑距离达15m时，开挖3部，架立格钢架，施工30cm厚C20护墙。后开挖4部，如此循环掘进，循环进尺为2.4m或3.6m。 （5）开挖5部，施工仰拱。 （6）安装环向肓沟、纵向排水管，敷设防水板。 （7）立模，安装止水带，采用拼装式衬砌模板施工衬砌砼。 三、洞身段施工技术 由于洞身段地质条件较好，且施工以来地下水不断被排出，故根据地质的变化洞身施工时灵活变化了施工方法。 进一步加强隧道地质调查，在洞口段施工方案的基础

9、上，洞身段加长了超前双层管棚的长度（80，L=21m，搭接6 m），管棚注浆比利为3：1。上导坑一次施工护拱60m，与下导坑拉开了距离，减少了施工干拢。并根据开挖侧壁的地质情况减去了护墙施作，改为喷锚支护，降低了工程成本，下导坑衬砌循环进尺增大到4.8m，加快了施工进度。合理采用施工支护方案分析图见图。 否 是 是 否 图2 合理采用施工支护方案分析 四、量测结果 量测结果见表1。 表1 量测成果表 量 测 项 目 洞 口 段 洞 身 段 实测最大值（cm） 实测支护后值（cm） 实测最大值（cm） 实测支护后值（cm） 地表下沉 26 10 5 4 拱顶下沉 19 5 12 3 周边围岩收敛 14 3 10 2 量测结果表明洞口段围岩因受扰动，变形较大，围岩变形支护后得到了有效地控制，保证了隧道施工安全。 结 语 该隧道虽不长，却由于其围岩遇水崩解软化的特有地质条件，造成施工伊始山体产生滑坡，进洞困难。通过本隧道施工实践，有以下体会： （1）软弱围岩隧道施工要充分调查其水文地质条件，遇水崩解软化围岩采用普通锚喷支护是无效的，须采用砼护壁