浅埋隧道进洞施工技术

　　引言
　　本文根据笔者在安徽六武高速公路07标隧道工程的施工体会，主要介绍了采用零进洞开挖施工工法确保洞口浅埋段的进洞安全和确保隧道洞口周围的植被得到妥善保护，维护原有的生态地貌，力求与自然环境、人文景观相协调，避免洞口大量挖方，严格按“早进洞，晚出洞”的原则，采用零开挖进洞施工工法，为今后类似隧道工程进洞施工提供了参考。
　　1工程概况
　　旺竹园1号隧道属于分离式隧道，设置为左、右线平行双洞，左隧长184m，右隧长160m。隧道主要穿越Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，进出口段属Ⅴ级围岩，处于地质浅埋段，左右线进出口均设计有明洞，洞门形式设计为削竹式洞门。
　　洞口段开挖地层主要为全～弱分化细粒花岗岩，上部为全～强分化岩层，稳定性较差，下部为弱分化岩体，内发育4组节理，节理为微张或闭合状，局部充填有泥质，因山体斜坡上部全～强分化层厚度大，在地表水下渗和地下水浸泡下，易发生浅层滑塌、崩塌和掉块等不良形象。
　　2施工方法及技术措施
　　2.1施工总体方案
　　为了使隧道洞口周围的植被得到妥善保护,维护原有的生态地貌，力求与自然环境、人文景观相协调，避免洞口大量挖方，严格按“早进洞，晚出洞”的原则，采用零开挖进洞施工方案，即以旺竹园1号隧道六安端为隧道进洞口，根据实际地面线确定明暗洞交接点，在明暗洞交接点外不开挖山脚土体的情况下，采用两侧开槽施作五榀I18钢拱架作为套拱，逐渐靠向山体明暗洞交接点，拱架间以纵向钢筋连接为整体，并在钢拱架上预设超前管棚导向管，浇注混凝土封闭钢拱架形成套拱衬砌，然后施作超前大管棚作为超前支护，管棚完毕后，再进行进洞开挖施工。
　　2.2各工序施工方法
　　2.2.1零开挖进洞位置的确定
　　对本工程隧道六安端左右线洞口段纵断面测量，根据测量横断面高程确定隧道左右线明暗交接点里程分别为ZK35+961.4、YK35+980.4，为了做到零开挖，根据钢拱架的间距，钢拱架从明暗交接点外2米的位置向内施工，故左右线零开挖进洞位置里程确定为ZK35+959.4、YK35+978.4。
　　2.2.2洞口套拱施工方法
　　①套拱两侧拱脚基坑采用人工开挖，基底人工整平后浇注20号片石砼基础。基础沿纵向长度2.2m，片石混凝土厚度180㎝，施工时可根据实际地质情况作适当调整，宽度至开挖基坑边线。
　　②套拱纵向长度2.0m，共设五榀I18工字钢拱架,间距0.4m。工字钢拱架由钢筋加工场预制后现场安装，安装时根据测量人员测定的高程和拱架安装控制线准确定位，并严格检查拱架的垂直度，严格将拱架控制在同一平面。
　　③导向管施工
　　I18号工字钢拱架安装后，精确测量导向管定位，导向管使用φ108×4mm钢管，环向间距40cm，长2米，使用Φ16钢筋固定在型钢拱架上。并将导向管管口封堵，防止砼进入钢管。
　　④导向管安装后绑扎套拱钢筋骨架。
　　⑤焊接纵向连接筋：用ф22螺纹钢筋按横向间距100cm将各榀拱架焊接成整体。
　　2.2.3、套拱衬砌混凝土施工
　　当明暗洞交界点外套拱及套拱钢筋骨架安装完毕，导向管定位后，浇注一层80cm厚的C25防水钢筋混凝土形成套拱衬砌。
　　套拱混凝土浇注采用钢筋格栅拱架作内支撑，组合钢模板作内模，浇注厚度为80cm，沿隧道纵向长度为2.0m。砼浇注前必须严格检查钢支撑的加固情况，复测导向管的位置，特别注意以下几点：
　　a.浇注砼前所有导向管两端口用编织袋封堵，以防止砼进入堵塞导向管。
　　b.插入式振捣器捣固过程不要触及到导向管，以防止导向管移位。
　　C.当混凝土脱模达到一定强度后，将套拱拱脚两侧基坑进行回填夯实。
　　2.2.4、φ89超前管棚施工
　　当明暗洞交界点外临时衬砌混凝土达到一定强度，套拱拱脚两侧基坑回填完毕后，随即进行超前管棚施工，为了使拱顶周围土壤不受污染，管棚采用小剂量注浆，注浆时严格控制注浆扩散半径。
　　1)管棚设计参数
　　①管棚规格：φ89热轧无缝钢管，壁厚6mm，每节长度6米，每节之间采用丝接。
　　②管棚数量及长度：本隧道左洞六安端原设计管棚起始里程为ZK35+970，右洞为YK35+984，各设计有35根长15米的φ89超前管棚，根据零开挖方案及原地面情况，隧道左洞六安端进洞里程为ZK35+959.4，右洞六安端进洞里程为YK35+978.4，为了保证洞口施工安全，左洞管棚长度比原设计长度增加10米，右洞管棚长度比原设计长度增加6米，即施工时左洞六安端采用35根长25米，右洞六安端采用35根长21米的φ89超前管棚。
　　③间距：环向间距40cm
　　④外插角：沿线路方向1～3º，长管棚投影线平行于中线。
　　2）长管棚施工工艺流程图见图2-3
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　3)钻孔前准备工作
　　用方木或杆件搭设水平钻机工作平台，水平钻机定位反复调试，确保钻杆轴线与导向管轴线重合。
　　4)钻孔
　　钻头通过导向拱向内钻进，水平钻机钻进严格按照操作规程进行，钻进过程中根据地层不同及时调整操作参数。
　　5)顶管施工
　　管棚前端加工成15cm长锥形，便于顶进，距管棚后端50cm处加设φ10加劲箍。管丝口接头预先用车床加工成粗丝口，管棚上钻φ6注浆孔，间距为15cm，梅花型布置。
　　6)清孔
　　钢管顶进前，检查钻孔孔道是否干净，可用岩芯管再一次扫孔，同时用高压风清孔，清除孔道内岩渣、碎石等。
　　7)顶进
　　将钻机用两台5t的手拉葫轳拉紧固定在护拱上，通过钻机将管棚顶入孔内，钻机加压时不可过猛，发现顶进时阻力大时，可以旋转顶进，或者借冲洗液协助顶进。
　　8)φ89管棚注浆
　　①注浆浆液在灰浆搅拌桶内搅拌均匀，然后经滤网放入储浆桶，再由注浆泵经管路注入到钢管中，浆液按要求注完后，用30＃水泥砂浆进行充填。
　　②注浆要求[!--empirenews.page--]
　　a.水泥浆水灰比为0.8:1，必要时掺加速凝剂。
　　b.注浆压力为：初压0.5～1Mpa终压2.0Mpa，注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定。
　　c.管棚注浆扩散半径不大于0.5m。
　　2.2.5进洞开挖
　　隧道进口属Ⅴ级围岩，均处于地质浅埋段，自稳能力差，按照“预探测、管超前、严注浆、小断面、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，采用短台阶上断面弧形导坑法开挖、超前小导管、系统锚杆、钢筋网、H型钢拱架和喷射早强混凝土为初期支护的施工方法：
　　1)将开挖面划分三个部分，名称如下：①上半断面弧形导坑、②下断面侧导坑、③核心土。
　　2)开挖面各分部开挖方法
　　①上半断面弧形导坑：在超前管棚之间施工Ф50超前小导管，导管环向间距40cm，外插角α=5°～8°，长度L=4.5米，每环35根，预留核心土，人工开挖，个别弧石，微药量解体，风镐修凿轮廓。出碴采用手推车运输，把碴料直接沿斜坡卸下至隧底，机械装运，每循环进尺0.8m，开挖后初喷3-5cm砼，打设锚杆、挂钢筋网、架设I18钢拱架，喷砼至设计厚度。
　　②下半断面两侧导坑开挖
　　侧导坑采用人工配合挖掘机开挖，个别孤石或少量硬质岩，钻孔微药量解体，风镐修凿轮廓，开挖后及时初喷3-5cm砼，打设锚杆、挂钢筋网、架设I18钢拱架，喷砼至设计厚度，左、右侧导坑前后交错开挖，进尺与上半断面相同，上台阶长2-3m，保证上台阶施工作业平台。
　　③核心土开挖：在保证拱部预留作业平台和不影响其它导坑开挖的前提下，可随时进行核心土的开挖。机械化作业，反铲直接开挖，载重自卸汽车运输。开挖时预留一定仰坡（1：0.3）以保证拱部作业平台稳定。开挖长度可根据实际情况调整，但一次开挖不能大于4.0m。由于核心土高度较高，考虑到工作人员上下及运输方便和确保施工安全的需要，把核心土开挖成阶梯状以利人员上下。
　　3浅埋段进洞施工的监控量测
　　3.1施工监测目的
　　①了解施工过程中围岩及支护结构的受力状态，确保施工安全。
　　②为变更设计和调整支护参数提供参考依据。
　　③与理论计算结果相比较，完善计算理论，为以后类似工程积累数据。
　　3.2 施工监测项目及控制要点
　　监控量测是验证支护结构设计、指导施工及检查施工中各项环境指标的重要手段，本工程主要进行监测项目如下表3-1所示。
　　序号 项目 量测仪器 精度 测点布置 量测频率
　　1 洞内外观察   开挖面观察在每次开挖后进行一次,特殊地段观察后应绘制典型地质描述,地质基本无变化开挖面观察每天可一次。已施工地段,洞外地表观察每天一次。喷射混凝土面观察。掌子面观察：颜色、产状、粘度、成份、工作面稳定性、含水状况等。
　　2 地表下沉量测 精密水准仪,铟钢尺 ±1mm 埋深H＜15m,1个断面/5米,埋深15＜H＜30米,1个断面/10米 量测断面距掌子面＜20米,2次/天,＜50米,1次/2天,＞50米,1次/7天
　　3 净空收敛量测 数显式收敛计 ±0.1mm Ⅴ级围岩地段每10米1个断面，Ⅳ级围岩地段每20米1个断面 1～15天,2次/天,16天～1月,1次/2天,1～3月,1次/7天,3月后,1次/月
　　4 拱顶下沉量测 精密水准仪,钢挂尺 ±1mm  
　　5 仰拱底鼓量测 精密水准仪,铟钢尺 ±1mm  
　　6 明洞及挖方路段滑坡下沉 全站仪,精密水准仪,铟钢尺 ±1mm 边坡高于15米,1个断面/5米,边坡小于15米,大于10米,1个断面/10米 同上,雨季1次/天
　　监控量测项目一览表3-1
　　⑴洞内外观察
　　包括洞外地表沉降、洞内开挖工作面和支护结构的支护效果观察。
　　开挖工作面观察内容：围岩名称、产状、风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状，以及毛洞自稳情况、地下水情况及影响等内容，观察频率为每一循环一次，并以表格和素描形式记录。
　　初支状态和成洞的观察内容：包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度及深度，模筑混凝土衬砌的整体性，防水效果等，以表格和素描形式记录下来。
　　⑵地表下沉量测
　　采用DSZ-2全自动电子水准仪，铟钢尺等精密水准量测仪器，仪器精度±0.1mm进行观测。
　　量测方法：在隧道洞口地段及隧道浅埋段埋设测点断面，沿纵向(隧道中线方向)布置，纵向间距见地表下沉量测断面间距表，横向间距范围为2～5m，每断面至少布置11个测点，隧道中线附近密些，远离中线处疏些。测点应在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。为了在开始下沉前进行量测，要从工作面前方H+h1处或2B处开始量测(H：埋深，h1：上半断面高度)。
　　量测频率：开挖面距量测断面前后距离L≤2D时，每日1～2次；2D＜L≤5D时，每日一次；L＞5D时，每周一次。
　　地表下沉量测断面间距见表3-2
　　
　　埋置深度H 地表下沉量测断面间距（m） 备注
　　H＞2B 10 B表示洞室开挖宽度
　　H＜2B 5 
　　地表下沉量测断面间距表3-2
　　⑶拱顶下沉、隧底上鼓及水平净空位移量测
　　目的：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计施工是否妥当和衬砌的浇注时间。
　　量测方法：收敛量测设计包括断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。这些内容的决定与地质条件、地压分布、隧道埋深、开挖方法及进度、断面收敛速度等有关。
　　量测断面间距：一般情况下，洞口段和埋深小于2B的地段，间隔5～10m一个断面，其余Ⅴ级围岩地段每10米1个断面，Ⅲ级围岩地段每20米设一个断面。
　　量测设备：WILDTC1800全站仪、位移收敛计。
　　量测频率：量测频率根据监测数据的变化情况而定。
　　结束标准：根据收敛速度判别：一般地段，收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统。收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定；浅埋地段，加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。[!--empirenews.page--]
　　各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间。
　　4结束语
　　采用零进洞开挖施工工法确保了洞口浅埋段的进洞安全和隧道洞口周围的植被得到妥善保护,维护了原有的生态地貌，力求与自然环境、人文景观相协调，避免洞口大量挖方，在施工过程中严格按“管超前、严注浆、短进尺、快支护、紧封闭、勤量测、速反馈”的原则；通过采用零开挖进洞施工工法，为今后类似隧道工程进洞施工提供了参考价值。
　　参考文献：
　　［1］王梦恕．地下工程浅埋暗挖法技术通论［M］.安徽：安徽教育出版社，2004.
　　［2］JTGB01-2003公路工程技术标准［S］.北京：人民交通出版社，2004.
　　［3］JTGD70-2004公路隧道设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.
　　［4］夏才初，李永胜．地下工程测试理论与监测技术［M］.上海：同济大学出版社，1999.

《浅埋隧道进洞施工技术》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅埋隧道进洞施工技术

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-8848