淺埋偏壓隧道施工技術

牛玉賓

摘要：以鴨咀巖1號隧道為例介紹偏壓、淺埋隧道施工工法及施工工藝。根據施工過程中偏壓、淺埋隧道出現問題說明處理措施，提高偏壓、淺埋隧道施工工效。

關鍵詞：偏壓淺埋隧道三臺階臨時仰拱施工工法淺埋段施工侵限段處理方案

1 工程概況

鴨咀巖1號隧道全長570m，埋深在1.9～20.16m，設計縱坡為8.4‰的上坡。隧道位于低山丘陵區，溝谷切割發育，地形起伏較大。隧道進口自然坡度15°～20°，出口自然坡度20°～25°。

圍巖地質情況：V級圍巖415m、Ⅳ級圍巖155m。經變更隧道全為V級圍巖。

地質情況：地質條件復雜，隧道區有區域性向斜通過、斷層、煤層、巖溶。隧道穿越廢棄的挖煤巷道，具體位置不詳。

2 主要施工工法

三臺階臨時仰拱適用于V級圍巖，開挖步驟為：超前支護-開挖上臺階-初期支護-施做臨時仰拱-中臺階開挖-施做兩側初期支護-施做仰拱臨時仰拱-開挖下臺階-施做下臺階兩側初期支護-仰拱開挖-施做仰拱初期支護-施做仰拱及仰拱填充-施做拱墻二次襯砌。

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2.1 超前支護

拱部150°范圍內采用φ42超前小導管進行支護，小導管參數如下：

①導管規格 42mm，壁厚滿足設計要求；

②管距：環向間距30cm；

③傾角：外插角10°～15°為宜，可根據實際情況作調整；

④注漿材料：1：1水泥漿；

現場施工中，一般采用小導管與鋼架頂部緊貼（在鋼架中鉆孔導向），先用風鉆打孔，然后插入小導管，在鉆孔時控制鉆孔的角度及深度。

2.2 開挖施工

①開挖施工嚴格按照鐵道部[2010]120文要求，Ⅴ、Ⅵ級圍巖上臺階每循環開挖進尺不應大于1榀鋼架間距，Ⅳ級圍巖不得大于2榀鋼架間距，邊墻每循開挖進尺不得大于2榀，隧底開挖每循環進尺不得大于3m。隧底開挖后初期支護應及時施作并封閉成環，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。

②淺埋段開挖，根據圍巖情況盡量采用機械開挖，盡量避免爆破開挖。

2.3 噴射混凝土

噴射混凝土采用濕噴法施工，噴射分段、分片、分層，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，多水處安放導管將水排出。施噴時，噴頭與受噴面基本垂直，距離保持0.8～1.0m。

2.4 鎖腳錨管

鎖腳錨管應嚴格按設計要求施工，相關參數明確如下：

①規格：直徑φ42mm,壁厚3.5mm，長度4m，主要設置在拱腳。

②鉆孔直徑為φ50mm，打設角度在30°~45°俯角，鎖腳錨管前端20cm做成蒜狀錐形，尾端預留30cm焊接在鋼架翼緣。根據設計，每處拱腳設置4根鎖腳錨管，對稱布置，鎖腳錨管與鋼架焊接后，再采用φ22的橫向短螺紋鋼筋將鎖腳錨管兩兩搭焊，主要是卡住鋼架。鎖腳錨管尾端應超出鋼架5～10cm，以便焊接固定完成后，注漿錨固。

③注漿漿液采用水灰比為1:1的水泥漿。

④注漿壓力0.5~1MPa。

3 淺埋段施工

某隧道埋深在1.9～20.16m，大部分屬于淺埋段，在施工中，加強地表監控量測。施工措施為加強超前支護，增加鎖腳錨管數量，控制鎖腳錨管的安裝及注漿。

在埋深在1.9～6m范圍內，根據淺埋段地表情況確定施工方案，某隧道淺埋段在沖溝內，經當地居民回填，地表相對平整。

淺埋段采用大拱腳護拱法施工，護拱采用鋼筋混凝土，護拱長度根據實際情況確定；護拱兩端增設φ108mm大管棚，初步確定長度每側30m。鋼拱架采用I25a型鋼拱架，間距50cm；臨時仰拱采用I22a型鋼拱架，間距50cm，噴射混凝土厚度30cm。

4 偏壓段施工

加強初支措施，鋼拱架采用I25a型鋼拱架，間距50cm，并增設洞內管棚和臨時仰拱，管棚采用φ89mm管棚，長度10m；臨時仰拱采用I22a型鋼拱架，間距50cm，噴射混凝土厚度30cm。

5 侵限處理方案

隧道施工時掌子面出現小范圍滑塌現象，出現明顯裂縫。此時，仰拱封閉成環里程為DK342+010，距掌子面45m；二襯施工里程為DK342+030，距掌子面距離65m。發現險情后，及時召開了現場會，并采取了以下應急措施：立即封閉掌子面；在初支變形段加設了I22臨時仰拱；并在DK341+997～DK341+965段每榀鋼架加設了鎖腳錨管；加快仰拱封閉成環及二襯緊跟；加強了監控量測。

待監控量測穩定后，由大里程往小里程方向對DK341+997～DK341+965段中上臺階進行徑向注漿，待注漿強度達到100%后，從大里程往小里程逐榀先立后拆，先施做小導管，后全環拆換；若變形超限，則自下而上拆換。徑向注漿管應規劃好位置，避免后續施作超前小導管時相互沖突，徑向注漿管應避讓超前小導管位置。注漿管應靠近需拆換鋼架附近，即避免注漿管侵入切槽范圍，又能保證需拆換鋼拱架背后松散土體的注漿效果。注漿管施作位置同時應注意避免影響鋼拱架拆換。拆換完畢后，再進行下臺階及仰拱開挖，同時縮短臺階長度，仰拱及二襯緊跟。待步序調整完畢后，再進行掌子面掘進開挖，掘進開挖前應先對虛碴進行注漿固結處理，注漿強度達到75%后，再按三臺階臨時仰拱法掘進開挖，上臺階預留核心土+擴大拱腳，中臺階加設I18臨時仰拱。

6 今后針對偏壓、淺埋隧道施工建議

根據目前施工情況總結出偏壓、淺埋段施工注意事項如下：

①加強監控量測，及時分析數據，切實做到指導施工的作用，做好地表量測，發現沉降超限后立即封閉掌子面進行分析原因，查明原因及穩定后方可進行后續施工。

②做好淺埋段地表排水系統，避免深水及坍塌。

③根據圍巖情況及時與業主、設計院、監理溝通及時變更圍巖及加強支護措施。

④工序變化處之鋼架（或臨時鋼架）應設鎖腳錨管，以確保鋼架基本穩定。

⑤遵循隧道施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。

參考文獻：

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