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摘要：隧道出口端处于偏压、浅埋及松散破碎围岩的地质条件,地形横向坡度60-70
度,隧道穿过强风化流纹岩,围岩呈碎石状压碎结构、节里发育、断裂、岩体破碎,上
部残坡堆积体厚3-7m,开挖后极易形成坍塌滑坡.
关键词：偏压隧道；进洞技术；围岩支护
1 工程概况
该隧道通过地貌属瓯江上游中、山丘陵区,绝对高程为137m-299m,以风化腐蚀地貌为主,山顶圆滑,基岩裸露较少,大多为残积土覆盖,含碎石粘性土及粘性土碎石,分布在山麓及缓丘地带,厚1-5m.沟谷相对高程50m-80m,洞身最大埋深78m.某隧道涉及的地层主要有第四系冲击层、残坡积,侏罗纪西山头组凝灰岩、流纹岩,大爽组晶屑熔接凝灰岩、含角砾玻屑凝灰岩夹钙质页岩,以及通过F5、F3、F4、F2多个断裂带,出口端偏压严重,并且隧道中线上部残坡积体覆盖层仅4m,属浅埋部分,开挖时覆盖层出现失稳的可能性很大并且伴有坍塌现象.
2 方案实施过程
2.1 隧道洞外处理
2.1.1 隧道边仰坡及地表处理
2.1.1.1 边仰坡开挖及防护
鉴于明洞拉沟段较差的地质状况,边坡坡率不宜过陡,同时由于洞口段右侧山坡陡峭,如放坡过缓则开挖宽度和开挖量都过大.综合考虑各方面因素,将开挖坡率定为1：0.5和1：0.75.仰坡开挖坡率定为1：0.5.施工过程中采取人工配合挖掘机从上至下分步开挖,边开挖边支护的方式,及时封闭开挖面.根据坡面高度和地质情况的不同,并考虑施工方便和可操作性,确定分段开挖高度,初步定为每段开挖高度3m,此高度在开挖过程中根据实际情况进行适当调整,但最多不超过5m.
边坡施工中,将边坡防护参数中锚杆间距1.5×1.5m调整为1.2×1.2m;将锚杆长度由原设计的3.5m加长到4.5m；设双层钢筋网,喷射砼厚度为15cm.每个梯段的防护结构紧密连接,特别是钢筋网的连接严格按规范施作.由于边坡较高,坡面较长,地质条件极差且变化复杂,在由上至下逐级刷坡和防护过程中,很可能出现极松散的土体,使得既定坡率无法保持边坡稳定.对可能出现的这类问题,采用在锚喷支护的基础上增加小导管注浆加固的处理方法,小导管长度3.5m,数量将根据现场实际情况确定.
仰坡支护一方面考虑到暗洞开挖过程中的稳定性,另一方面也考虑到管棚施工钻孔的成孔率,因此在原设计与边坡相同的防护结构基础上,在隧道开挖轮廓上增设五排水平超前注浆小导管,长度为5m.
在顺利完成了护拱和导向管的施工后,对管棚进行了试钻孔,管棚成孔长度依旧不理想.
2.1.1.2 洞顶地表防护
2.1.1.2.1 地表注浆
由于进行管棚钻孔施工,频繁出现塌孔现象,管棚成孔长度达不到设计长度.为了提高管棚成孔率和保证雨季施工中山体的稳定性,对隧道上部山体进行注浆和对上部山体表面防护处理.地表注浆的具体布孔范围为：横向宽度为隧道中心线至左侧拱脚开挖线外1.5m；纵向长度为30m；注浆深度,根据实际地质情况,确定注浆深度为由拱顶向上2.5-3.0m.钻孔深度由原地面竖直向下至相应拱顶开挖线0.5m位置,钢管采用φ89mm无缝钢管,间距1.5×1.5m,呈梅花形布置.
为保证平行作业,提高工程进度,缩短工期,在完成一定数量的钢花管安装后,即进行注浆施工.注浆前先进行注浆现场试验,根据地表钻孔取芯情况确定每个孔的注浆量,注浆的其它参数通过实际情况确定.
2.1.2 反压土石方及反压挡土墙
在进洞口左侧平台上靠近路基左幅路基右侧排水沟外侧砌筑10#浆砌片石挡土墙,挡土墙高度与隧道拱顶开挖线平齐,在挡土墙与山体之间进行反压土石方回填.回填的土石方及原隧道弃渣均可以对隧道的偏压起到反压作用,保证偏压山体隧道施工过程中和隧道在运营过程中的稳定.
2.2 隧道洞内处理
2.2.1 管棚施工
由于在洞顶局部进行了注浆处理,管棚全部成孔,管棚施工顺利完成.
2.2.2 超前地质预报
考虑到隧道工程地质和水文地质均为地下隐蔽性情况,施工过程中可能出现与设计文件所提供的情况有差异,所以施工时加强了地质情况预报工作,对隧道施工过程中能否及时发现并避免险情有很大的帮助.
2.2.3 隧道开挖及支护
2.2.3.1 上导坑的开挖及支护
在隧道边仰坡及地表的加固处理后,开始进行进洞作业.由于围岩稳定性差,岩石破碎,风化严重,地下水发育,施工时特别要注意塌方的防止,初期支护要紧跟掌子面.在开挖前拱部1380范围内采用超前小导管注浆进行超前支护,超前导管具体施作：风钻钻孔,超前小导管环向间距30cm,采用50-300的仰角打入,孔深5m,1.5m1环,搭接不小于1m.钻孔完成后,用ф20mm小钢管制作吹风管,将吹风管插入孔中用高压风射孔,将孔内石渣等清理干净,将小导管插入,必要时用风钻顶入,注浆采用双液压浆机,压注水泥——水玻璃双液浆.
超前支护做好后进行开挖,开挖采用“三台阶法预留核心土开挖”；每步開挖完成以后,立即进行相应的支护处理；具体的开挖和支护步骤见后附“暗洞台阶法开挖支护施工流程图”.上导坑开挖、支护完成后,核心土开挖前进行径向注浆小导管以加固围岩、必要时施作临时仰拱形成闭合环.
在上导坑支护时,上导坑钢架与φ42的小导管或锚杆头焊接,以形成联合支护体系.上导坑支立的钢拱架在拱角处设置由4根φ22钢筋和混凝土浇筑的钢筋混凝土纵梁,以保证在进行下导坑开挖时拱架不下沉.当拱架连接钢筋连接就位后,立即喷射砼至设计厚度,并保证钢架有不小于2cm的保护层,构成共同受力结构达到加强初期支护,控制围岩变形的目的.
为了增强上导坑的整体性,减少上导下部拱架由于偏压造成向内收敛,在上导坑初期支护基本完成后,用16＃工字钢做成临时仰拱支撑在上导坑的拱架底部,每条临时仰拱之间用ф22螺纹钢筋做成纵梁,将临时仰拱连接成整体结构之后并浇筑C30混凝土.
2.2.3.2 下导坑的开挖及支护
在进行下导坑开挖前,在偏压一侧施做超前注浆小导管；下部开挖后,及时施作下部初期支护,其施作次序为：初喷3cm厚砼、钢拱架安装、钢筋网、补喷砼将钢架覆盖等.在进行仰拱闭合施工时,我们考虑到隧道有可能会在围岩偏压的情况下进行位移,所以在仰拱软弱基底段进行竖向注浆小导管加固措施,竖向注浆小导管采用φ42×4mm,长度为4.5m,在小导管壁按照20cm间距成梅花形布置加工注浆孔,注浆孔直径5mm；注浆参数和径向注浆小导管注浆参数相同.在完成下导坑的全部初期支护之后,拆除上导坑的临时仰拱部分.
2.2.4 围岩监控测量
施工过程中要进行地表下沉监控、洞内拱顶下沉、净空收敛及隧道底部隆起等测量工作.破碎偏压隧道的围岩量测工作量大,通过对各种数据进行分析、总结,形成围岩监控量测基础资料,如有异常时及时采取措施,保证施工顺利.
3 实施效果
某隧道偏压、破碎及浅埋段的进洞技术的应用,成功、有效的控制了偏压山体的变形,保证了施工的安全,实现了进洞.
参考文献
[1]《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）
[2]《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）
[3]《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
[4]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
度,隧道穿过强风化流纹岩,围岩呈碎石状压碎结构、节里发育、断裂、岩体破碎,上
部残坡堆积体厚3-7m,开挖后极易形成坍塌滑坡.
关键词：偏压隧道；进洞技术；围岩支护
1 工程概况
该隧道通过地貌属瓯江上游中、山丘陵区,绝对高程为137m-299m,以风化腐蚀地貌为主,山顶圆滑,基岩裸露较少,大多为残积土覆盖,含碎石粘性土及粘性土碎石,分布在山麓及缓丘地带,厚1-5m.沟谷相对高程50m-80m,洞身最大埋深78m.某隧道涉及的地层主要有第四系冲击层、残坡积,侏罗纪西山头组凝灰岩、流纹岩,大爽组晶屑熔接凝灰岩、含角砾玻屑凝灰岩夹钙质页岩,以及通过F5、F3、F4、F2多个断裂带,出口端偏压严重,并且隧道中线上部残坡积体覆盖层仅4m,属浅埋部分,开挖时覆盖层出现失稳的可能性很大并且伴有坍塌现象.
2 方案实施过程
2.1 隧道洞外处理
2.1.1 隧道边仰坡及地表处理
2.1.1.1 边仰坡开挖及防护
鉴于明洞拉沟段较差的地质状况,边坡坡率不宜过陡,同时由于洞口段右侧山坡陡峭,如放坡过缓则开挖宽度和开挖量都过大.综合考虑各方面因素,将开挖坡率定为1：0.5和1：0.75.仰坡开挖坡率定为1：0.5.施工过程中采取人工配合挖掘机从上至下分步开挖,边开挖边支护的方式,及时封闭开挖面.根据坡面高度和地质情况的不同,并考虑施工方便和可操作性,确定分段开挖高度,初步定为每段开挖高度3m,此高度在开挖过程中根据实际情况进行适当调整,但最多不超过5m.
边坡施工中,将边坡防护参数中锚杆间距1.5×1.5m调整为1.2×1.2m;将锚杆长度由原设计的3.5m加长到4.5m；设双层钢筋网,喷射砼厚度为15cm.每个梯段的防护结构紧密连接,特别是钢筋网的连接严格按规范施作.由于边坡较高,坡面较长,地质条件极差且变化复杂,在由上至下逐级刷坡和防护过程中,很可能出现极松散的土体,使得既定坡率无法保持边坡稳定.对可能出现的这类问题,采用在锚喷支护的基础上增加小导管注浆加固的处理方法,小导管长度3.5m,数量将根据现场实际情况确定.
仰坡支护一方面考虑到暗洞开挖过程中的稳定性,另一方面也考虑到管棚施工钻孔的成孔率,因此在原设计与边坡相同的防护结构基础上,在隧道开挖轮廓上增设五排水平超前注浆小导管,长度为5m.
在顺利完成了护拱和导向管的施工后,对管棚进行了试钻孔,管棚成孔长度依旧不理想.
2.1.1.2 洞顶地表防护
2.1.1.2.1 地表注浆
由于进行管棚钻孔施工,频繁出现塌孔现象,管棚成孔长度达不到设计长度.为了提高管棚成孔率和保证雨季施工中山体的稳定性,对隧道上部山体进行注浆和对上部山体表面防护处理.地表注浆的具体布孔范围为：横向宽度为隧道中心线至左侧拱脚开挖线外1.5m；纵向长度为30m；注浆深度,根据实际地质情况,确定注浆深度为由拱顶向上2.5-3.0m.钻孔深度由原地面竖直向下至相应拱顶开挖线0.5m位置,钢管采用φ89mm无缝钢管,间距1.5×1.5m,呈梅花形布置.
为保证平行作业,提高工程进度,缩短工期,在完成一定数量的钢花管安装后,即进行注浆施工.注浆前先进行注浆现场试验,根据地表钻孔取芯情况确定每个孔的注浆量,注浆的其它参数通过实际情况确定.
2.1.2 反压土石方及反压挡土墙
在进洞口左侧平台上靠近路基左幅路基右侧排水沟外侧砌筑10#浆砌片石挡土墙,挡土墙高度与隧道拱顶开挖线平齐,在挡土墙与山体之间进行反压土石方回填.回填的土石方及原隧道弃渣均可以对隧道的偏压起到反压作用,保证偏压山体隧道施工过程中和隧道在运营过程中的稳定.
2.2 隧道洞内处理
2.2.1 管棚施工
由于在洞顶局部进行了注浆处理,管棚全部成孔,管棚施工顺利完成.
2.2.2 超前地质预报
考虑到隧道工程地质和水文地质均为地下隐蔽性情况,施工过程中可能出现与设计文件所提供的情况有差异,所以施工时加强了地质情况预报工作,对隧道施工过程中能否及时发现并避免险情有很大的帮助.
2.2.3 隧道开挖及支护
2.2.3.1 上导坑的开挖及支护
在隧道边仰坡及地表的加固处理后,开始进行进洞作业.由于围岩稳定性差,岩石破碎,风化严重,地下水发育,施工时特别要注意塌方的防止,初期支护要紧跟掌子面.在开挖前拱部1380范围内采用超前小导管注浆进行超前支护,超前导管具体施作：风钻钻孔,超前小导管环向间距30cm,采用50-300的仰角打入,孔深5m,1.5m1环,搭接不小于1m.钻孔完成后,用ф20mm小钢管制作吹风管,将吹风管插入孔中用高压风射孔,将孔内石渣等清理干净,将小导管插入,必要时用风钻顶入,注浆采用双液压浆机,压注水泥——水玻璃双液浆.
超前支护做好后进行开挖,开挖采用“三台阶法预留核心土开挖”；每步開挖完成以后,立即进行相应的支护处理；具体的开挖和支护步骤见后附“暗洞台阶法开挖支护施工流程图”.上导坑开挖、支护完成后,核心土开挖前进行径向注浆小导管以加固围岩、必要时施作临时仰拱形成闭合环.
在上导坑支护时,上导坑钢架与φ42的小导管或锚杆头焊接,以形成联合支护体系.上导坑支立的钢拱架在拱角处设置由4根φ22钢筋和混凝土浇筑的钢筋混凝土纵梁,以保证在进行下导坑开挖时拱架不下沉.当拱架连接钢筋连接就位后,立即喷射砼至设计厚度,并保证钢架有不小于2cm的保护层,构成共同受力结构达到加强初期支护,控制围岩变形的目的.
为了增强上导坑的整体性,减少上导下部拱架由于偏压造成向内收敛,在上导坑初期支护基本完成后,用16＃工字钢做成临时仰拱支撑在上导坑的拱架底部,每条临时仰拱之间用ф22螺纹钢筋做成纵梁,将临时仰拱连接成整体结构之后并浇筑C30混凝土.
2.2.3.2 下导坑的开挖及支护
在进行下导坑开挖前,在偏压一侧施做超前注浆小导管；下部开挖后,及时施作下部初期支护,其施作次序为：初喷3cm厚砼、钢拱架安装、钢筋网、补喷砼将钢架覆盖等.在进行仰拱闭合施工时,我们考虑到隧道有可能会在围岩偏压的情况下进行位移,所以在仰拱软弱基底段进行竖向注浆小导管加固措施,竖向注浆小导管采用φ42×4mm,长度为4.5m,在小导管壁按照20cm间距成梅花形布置加工注浆孔,注浆孔直径5mm；注浆参数和径向注浆小导管注浆参数相同.在完成下导坑的全部初期支护之后,拆除上导坑的临时仰拱部分.
2.2.4 围岩监控测量
施工过程中要进行地表下沉监控、洞内拱顶下沉、净空收敛及隧道底部隆起等测量工作.破碎偏压隧道的围岩量测工作量大,通过对各种数据进行分析、总结,形成围岩监控量测基础资料,如有异常时及时采取措施,保证施工顺利.
3 实施效果
某隧道偏压、破碎及浅埋段的进洞技术的应用,成功、有效的控制了偏压山体的变形,保证了施工的安全,实现了进洞.
参考文献
[1]《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）
[2]《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）
[3]《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
[4]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)