浅埋偏压围岩隧道进洞施工技术

浅埋偏压围岩隧道进洞施工技术一、工程概况1、设计概况张石公路某段高速公路某合同段线路全长2.4km，起点桩号为K64+400-K66+800，高速公路双向四车道，隧道设计速度为100km/h，整体式路基宽度26米，分离式路基宽度13米，行车道宽度2×7.5米，最大纵坡2.9%，最短坡长700米，该标段共设2个圆平曲线，最小平曲线半径R=2000米。本标段共有隧道4座，既某隧道左线和右线，某林隧道左线和右线，为上、下分离式隧道，某隧道左线长1669m，隧道建筑限界：净宽13.25m，净高7.8m，建筑界限高度为5.0m。2、隧址区地质构造隧址区位于太行山北段，属中朝准地台的五级构造单元蔚县向斜内，隧址区地质构造相对简单，岩层均为平缓的白云岩，构造主要为节理裂隙。洞体位置未发现活动型断层，区域稳定性较好。某隧道左线出口进洞段设计为V级围岩浅埋偏压地段，实地考察后，洞口上方围岩多呈微张～张开状。三组裂隙与路线走向呈大角度相交。3、工程特点场地空间狭窄；洞口上方十分陡峭，且存在崩塌危险，进洞十分困难；工期紧，任务重。二、进洞方案的选择根据隧道地质条件及工程特点，采取以下施工方案三、施工过程及主要施工技术1、开挖原设计情况洞身开挖原设计采用新奥法原理施工，V级围岩段施工开挖应在做好超前支护的基础上，采用双侧壁导坑法开挖，开挖长度不应过长，以不超过3米为宜；IV级围岩段施工开挖采用留核心土法或单侧壁导坑开挖法；III级围岩段可采用上下断面正台阶法施工（上台阶可采用拉中槽法），上下台阶之间的距离应能满足机具正常作业，当顶部围岩破碎，施工支护需紧跟时可适当延长，减少施工干扰。横洞与主洞交叉口段施工，先施工主洞断面，待主洞支护未稳定后，再进行横洞开挖。2、变更原因通过洞内外观察及洞内围岩变形收敛量测结果，该段地质良好，无渗水，围岩较稳定，隧道变形量小。3、施工方案通过洞内外观察，某隧道左线洞口段开挖时岩石较稳定、无裂隙及地下水，节理不完全发育，所以实际施工时总体施工方法为上下断面台阶法，为了保证安全，在LK66+055～LK65+035浅埋偏压段采用单侧壁导洞开挖，采用锚杆、钢拱架、挂网及喷射混凝土支护，永久性支护按设计要求施工，临时性支护按《单侧壁导洞支护施工图》施工，具体施工方法如下：1、在开挖过程中结合地质情况，采用超前加固的措施。开挖时每一循环进尺一般为2～3米，开挖完成后及支护。在施工中要坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。2、施工程序（1）小导管施工，小导管注浆施工工艺框图见下图小导管注浆施工工艺框图开挖0.5~1.0m注浆安装小导管钻孔喷砼封闭开挖面施工准备开挖0.5~1.0m注浆安装小导管钻孔喷砼封闭开挖面施工准备①小导管加工：超前小导管采用无缝钢管，管口段100cm范围内不开孔，其余部分按15cm间距交错设置注浆孔环向间距35cm。小导管按设计长度进行切割，并将端头加工成锥形。尾部设止浆环。②施工测量放样，沿拱部开挖轮廓线外沿标记出导管孔位。然后进行钻孔，根据围岩情况、导管长度、掘进进尺进行适当调整，外插角控制在12°。纵向前后相邻两排小导管搭接的水平长度为1.5m，完成钻孔后，将小导管直接打入。（2）．注浆根据设计要求，小导管注浆为水泥浆，一般情况压注不低于32.5级水泥浆。水泥浆水灰比1：1，注浆压力0.5—1.0mPa。②超前支护完成后，进行测量定位，然后按单侧壁导洞进行打眼，爆破；③出渣完成后，采用锚杆、拱架、钢筋及喷射混凝土及时进行支护。3、施工注意事项⑴上台阶导洞开挖前，先进行超前支护施工，保证施工质量，保障施工安全；⑵上台阶导洞开挖后及时进行支护，在支护稳定后才能进行另一侧开挖以及下断面开挖；⑶上台阶开挖施工，严格控制循环进尺，采用短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、多循环的方案；⑷上台阶支护结构钢拱架两侧拱脚增设锁脚锚杆，并在钢拱架上布设锚杆并与钢拱架焊接，防止在下台阶开挖时下沉。⑸施工中加强监测，可适当增加监测点及监测频率，及时反馈监测信息指导施工，做到动态控制。1、半明半暗段施工顺序边坡开挖防护、隧道护拱施工、隧道暗洞施工，护拱施工应注意预留泄水孔，待护拱强度达到设计强度100％后，在拱顶回填一定厚度底碎石土，同时加强护拱底部底临时支撑，临时支撑以确保施工安全为原则，临时支撑数量和强度根据隧道洞口地质条件和监控量测结果确定，初期支护落地前不应拆除临时支撑，暗洞开挖应根据个洞口地形地质条件制定详细的施工方案。2、洞身Ⅴ级围岩开挖根据围岩地质情况Ⅴ级围岩施工段均采用双侧壁导坑分部开挖法，或上下台阶法施工单侧壁导坑法通常也称为CD法、中隔壁法，适用于地质差、断面大、地表下沉有严格要求的情况。施工时，可根据围岩情况，以及开挖后引起的地表下沉情况，导坑采用全断面开挖或分部开挖，以确保安全。施工程序：见下图Ⅰ.侧导洞超前小导管注浆预支护2.侧导洞上半断面开挖Ⅲ.侧导洞上半断面初期支护（安装钢拱架和钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷砼）4.侧导洞下半断面开挖Ⅴ.侧导洞下半断面初期支护（安装钢拱架和钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷砼）Ⅵ.主洞拱部超前管棚注浆预支护7.主洞上部开挖Ⅷ.主洞拱部初期支护（安装钢拱架、挂钢筋网、安装锚杆、喷砼）9.主洞中部开挖10.主洞下部开挖Ⅺ.主洞下部初期支护（安装钢拱、喷砼）Ⅻ.浇注主洞仰拱ⅩⅢ.模筑二次衬砌砼3、初期支护施工施工支护主要采用锚、网、喷和拱架联合支护，施工中必须结合实际地质状况，严格按照设计和监测结果，加强支护，并做好施工过程控制，确保施工安全。（1）锚杆施工（1）．钻孔采用人工凿岩机钻孔，钻孔保持顺直，锚杆孔位要求与设计孔位偏差不大于100mm，钻孔偏差不大于±50mm。（2）．注浆锚杆注浆锚杆，锚杆采用φ25mm中空注浆锚杆，长4.0m，间距100×65㎝。注浆前采用高压风将孔内石屑清除干净，孔口用棉纱堵塞，然后压注水泥浆，水泥浆水灰比1：1，注浆压力0.5-1.0mPa，锚杆插入长度不小于设计长度的95﹪。（3）．施工技术要点(1)锚杆孔位与孔深必须精确，符合设计及规范要求。(2)杆体在使用前必须严格保管，防止遇水生锈，以保证锚杆质量。(3)锚杆孔注浆压力，要达到设计要求。（2）钢筋网施工钢筋网一般在锚杆施作之后安设，但如遇到围岩松散地层，拱部易坍塌或掉块，为了给作业人员提供防护，可先施作钢筋网，其网格为20×20cm方块形。钢筋网采用φ8钢筋事先加工制作成2×2m的方片，施工时运至工作面进行焊接安装。(3)钢拱架施工钢拱架采用I22b工字钢在加工棚加工成单元拱架，在现场进行试拼，各单元之间采用钢板螺栓联接，严格按照设计要求间距布设。安装时拱架预与隧道轴线垂直并将基脚置于稳定的基础上，必要时在基脚挖槽设置槽钢以增加基底承载力。拱架安装后根据情况及时施作锁脚锚杆，相邻两拱架间加设纵向连接钢筋，以增强其整体稳定性。（4）湿喷砼施工本隧道喷射砼均为C25砼，喷层厚度必须符合设计要求。为了减少砼回弹量，降低粉尘浓度，改善洞内作业环境，喷射砼采用湿喷工艺施工。施工机械选用TK-961型湿喷机，并配备机械手，以提高工作效率，保证砼喷射质量，施工配合比由设计和现场试验选配确定。其施工工艺流程见下图。图图湿喷砼施工工艺流程图细骨料水泥水外加剂速凝剂喷嘴高压风砂浆拌合机湿喷机喷面(5)超前小导管施工在Ⅴ级围岩浅埋地段支护采用Ф50小导管进行地层预加固。小导管注浆施工方法如下：4、出碴及运输出碴及运输是制约隧道施工进度的关键因素之一，本隧道工期紧、出碴量大，施工中将配备先进的出碴机械，严密组织，合理安排确保施工进度。(1)、出碴量计算每循环爆破出碴量每循环出碴量按下式计算：Q=KSL式中：K—岩石爆破后松动系数，不同围岩取不同数值；S—开挖面积（m2）；L—每循环开挖进尺（m）。根据公式计算得各级围岩每循环的出碴松方量为：Ⅴ级围岩:QⅢ==KSL==1.4××146..9×2..2=4552.5（m3/循环）Ⅳ级围岩:QⅢ==KSL==1.5××135..4×2..2=4446.8（m3/循环）Ⅲ级围岩:QⅢ==KSL==1.6××114..6×4..0=7333.4（m3/循环）(2)出碴运运输方案本隧道出碴采用用无轨运输输方案。按按照施工总总体计划及及工作量大大小，配备备先进良好好的机械设设备，在尽尽短的时间间内完成出出碴。设备备配置时按按照最大运运距和最短短出碴要求求时间考虑虑，运输能能力不得低低于装碴能能力，机械械设备具有有一的定富富裕量。每洞口施工区配配2台CAT9966D侧卸式装装载机装碴碴，16台自卸汽汽车运输。在在施工时间间上遵循“统一指挥挥，统一安安排”的原则，加加快施工进进度。(3)装碴及及运输时间间（1）．装车时间：：一辆车（25吨吨自卸车）装装碴所需时时间t1=3miin。（2）．车辆运输时时间：按最大运距8kkm计算，运运输平均速速度按300k