淺埋偏壓隧道快速進(jìn)洞施工技術(shù)

李彥樂

(中鐵十二局第二工程公司，山西 太原 030032)

1 工程概況

朔州隧道位于山西省西北部，地處管涔山南東段，地勢陡峻，坡陡溝深，多呈“V”形谷。區(qū)內(nèi)村莊較少，交通多不便。隧道起訖里程DK128+662～DK139+955，全長11 293 m，為雙線隧道，最大埋深563 m。除出口段位于1 200 m半徑的曲線上，曲線進(jìn)入隧道352.66 m，其余均位于直線段上。洞內(nèi)縱坡為3.0‰/5 638 m，－7.0‰/5 650 m，3.0‰/5 m，基本呈對稱的人字坡。共設(shè)5個斜井輔助施工。隧道區(qū)地下水主要為巖溶裂隙水、松散巖類裂隙水。預(yù)測正常涌水量2 551.1 m3/d，最大單位涌水量5 102.2 m3/d，屬弱富水區(qū)。受地質(zhì)構(gòu)造影響，隧道不良地質(zhì)有巖爆、巖溶、7條斷層。隧道進(jìn)口段主要為砂質(zhì)黃土、粘質(zhì)黃土及碎石土，呈土夾石結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙極為發(fā)育;洞身圍巖為石灰?guī)r、白云巖、石灰?guī)r夾白云巖、石灰?guī)r夾泥灰?guī)r、石灰?guī)r夾頁巖。覆蓋特殊巖土為濕陷性黃土。

2 工程特點(diǎn)及施工方案

2.1 工程特點(diǎn)

該隧道進(jìn)口段地質(zhì)條件復(fù)雜，洞口段地層為第四系上更新統(tǒng)洪、風(fēng)積砂質(zhì)黃土，呈硬塑狀，厚16 m～20 m，其下為第四系中更新統(tǒng)洪、風(fēng)積粘質(zhì)黃土。砂質(zhì)黃土具有濕陷性，工程地質(zhì)條件較差;黃土遇水后易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)。洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，左側(cè)山體陡峻，覆蓋層薄，右側(cè)為沖溝溝底，是典型的偏壓、斜交隧道。進(jìn)洞段圍巖等級為Ⅴ級。明洞如采用常規(guī)方法施工，可能因?qū)露逊e帶的破壞引起整個山體失穩(wěn)，造成大面積山體崩塌。

2.2 進(jìn)洞施工方案

針對上述地質(zhì)、地形特點(diǎn)，本著“先偏壓墻、明洞暗作、引排地表水、雙層小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)、短進(jìn)尺環(huán)形分部開挖、強(qiáng)支護(hù)勤量測襯砌緊跟”的原則確定了進(jìn)洞施工方案，施工工藝流程見圖1。

圖1 進(jìn)洞施工工藝流程圖

3 施工方法及工藝

3.1 偏壓擋墻施工

1)首先對隧道進(jìn)口段右側(cè)DK128+656.5～DK128+669按設(shè)計(jì)開挖后將基底采用三七灰土換填0.5 m。2)基礎(chǔ)內(nèi)打設(shè)24根長6 m的φ150鋼管樁，間距1.0 m×2.0 m，鋼管內(nèi)灌注C25混凝土。3)待抗滑樁施工完畢后，將洞身邊墻初支剛架架立于偏壓擋墻基坑內(nèi)，剛架采用Ⅰ20a剛架，間距0.5 m，雙層φ22鋼筋連接。4)澆筑C30混凝土偏壓擋墻，確保剛架頂部外露30 cm，以便于拱部剛架連接(見圖2)。5)將偏壓擋墻背后反壓回填。

圖2 偏壓擋墻施工示意圖

3.2 明洞暗作

1)抗滑擋墻施作完成后，對擋墻內(nèi)外側(cè)進(jìn)行回填處理，并夯實(shí)，同時將核心土回填成型。

2)左側(cè)拱腰拉槽開挖至上導(dǎo)拱腳設(shè)計(jì)位置，槽底寬度不大于1.5 m，采用挖掘機(jī)配合人工的方式，少擾動地層。

3)開挖后，及時進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。支護(hù)參數(shù):錨桿采用 Φ22 螺紋鋼，L=3.5 m，加密設(shè)置，間距 0.5 m ×0.5 m，梅花形布置;鋼筋網(wǎng)采用φ8圓鋼，網(wǎng)格間距為20 cm×20 cm;噴混凝土(C25)厚10 cm。

4)及時將拱部剛架與右側(cè)偏壓擋墻內(nèi)外露剛架連接，使隧道拱部成型，具體施工參數(shù)如下:Ⅰ20a型鋼剛架，間距50 cm，φ22雙層連接筋，單側(cè)環(huán)向間距1.0 m;雙層鋼筋網(wǎng)片，噴C25混凝土厚50 cm，并設(shè)大拱腳。每榀剛架打設(shè)16根φ42鎖腳錨管，L=4.0 m。超前小導(dǎo)管采用 φ42熱軋無縫鋼管，長6 m，環(huán)向間距20 cm，尾端與剛架焊接牢固，每4榀剛架打設(shè)一環(huán)。

5)上導(dǎo)拱架施工結(jié)束后，上導(dǎo)在超前小導(dǎo)管支護(hù)下預(yù)留核心土進(jìn)行開挖，核心長度不小于1.5 m，采用人工風(fēng)鎬開挖。一次開挖進(jìn)尺50 cm。開挖后采用厚3 cm～5 cm的 C20噴混凝土及時封閉開挖面。

6)上導(dǎo)開挖支護(hù)5 m～8 m后，進(jìn)行中導(dǎo)坑左右拱腳間隔開挖，注意不可同時開挖，使一個開挖斷面處圍巖所暴露的面積減到最小。開挖后及時進(jìn)行錨桿、拱架、噴射纖維混凝土施工。

7)中導(dǎo)開挖支護(hù)5 m～8 m后開挖下導(dǎo)，按設(shè)計(jì)要求對邊坡進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

8)及時施作仰拱，閉合成環(huán)。

9)將明洞頂反壓回填，并做好排水系統(tǒng)。

4 結(jié)語

1)在不穩(wěn)定的斜交及偏壓的山體進(jìn)洞，采用明洞暗作施工方法有效減小了山體的縱橫向推力，加強(qiáng)了洞口的穩(wěn)定和施工的安全。

2)減少用地并快速進(jìn)洞，為冬季隧道施工創(chuàng)造了較好條件。

3)在地質(zhì)復(fù)雜的洞口施工，以控制變形為重點(diǎn)，嚴(yán)格遵循“預(yù)支護(hù)、短開挖、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、實(shí)回填、勤量測”的原則施工，確保施工安全。

[1] 崔天麟.超淺埋暗挖隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測及穩(wěn)定性分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001(2):49-50.

[2] 楊獻(xiàn)章，李志勇.軟弱圍巖淺埋偏壓連拱隧道施工方法研究[J].湖南交通科技，2007(4):24-25.

[3] 陳小勇，陳緒文，李向平.淺埋偏壓隧道進(jìn)洞施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009(3):10-12.