谈谈隧道浅埋偏压洞口段的施工技术

摘要：加强隧道浅埋偏压洞口段的施工技术的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对隧道浅埋偏压洞口段的施工技术进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：浅埋 偏压洞口段 施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

铁路的发展与我国的国计民生息息相关，在我国的交通体系有着不可替代的作用。近年来，随着我国国民经济快速、稳定、持续增长，人们的出行要求出现了日新月异的变化。铁路事故与铁路公共安全事件也屡见不鲜。这些突发事件不仅给社会和人员造成极大的损失，还给铁路的运输组织工作带来了重大的挑战。浅埋偏压围岩隧道地形复杂，掘进施工易产生变形，且变形量大，甚至发生突发事件，是隧道施工的重点和难点所在，施工前必须弄清楚围岩的工程地质特性和可能发生的各种灾害，制定确实可行的施工方案和施工方法；同时，加强开挖后围岩变形量测，及时准确地掌握围岩的变形量、变形时间和变形规律，并分析整理数据，及时调整施工方案，以达到减小危害，指导施工的目的。

1工程概况

南广高铁是两广交通经济大动脉，桂粤两省区最便捷的快速通道，南广铁路突村1#隧道全长186 m,隧址区位于丘陵区，地形起伏较大，围岩上部为第四系残坡积粉质粘土,易滑塌，下伏燕山期花岗岩，洞身全风化，呈砂土状及碎块状，为极软岩，洞身风化层围岩较差，洞口中线与等高线斜交,有明显偏压现象。右侧洞口60m浅埋段覆盖层为2.1m~13.5m不等,隧道开挖时,洞顶易坍塌,侧壁易失稳。

2施工方案

全隧道按三台机七步开挖法施工,在洞口浅埋段范围内为残坡积粉质粘土,,围岩不稳定，易滑塌，防水、防塌成为制约洞口段施工的关键因素。施工中首先对洞口段左侧进行反压回填夯实,同时对右侧增加地表注浆，加强洞口右侧围岩稳定，再施作导向墙和40 m长大管棚对洞口段进行超前支护，然后进行正洞开挖。

3施工方法

3.1边、仰坡开挖及支护

1)由于粉质粘土自身的特点,且隧址区均为丘陵区，广西地区雨季时间长，雨水来势猛，所以必须避开雨季施工可能对隧道造成的隐患。

2)在雨季到来之前,完善洞口锚杆、钢筋网、喷射混凝土边、仰坡防护,及时砌筑天沟、截水沟,并对反压回填部分进行特殊防护处理。

3)边、仰坡防护完成后施工洞口导向墙,纵向设置1.5m,厚100cm,导向墙内埋设四榀工字型钢架支撑,由于导向管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量,因此导向管必须用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置,用水准尺配合坡度板设定管口的倾角,用前后差距法设定导向管的外插角;导向管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。

3.2超前支护

采用40m长108大管棚对洞口段进行超前支护。沿隧道开挖外缘环向距离为0.4m打入一排纵向钢管,并且在插入钢管后再往管内注双液浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔壁之间的空隙,使管棚与围岩固结紧密,提高钢管的强度。在拱部超前大管棚注浆预固结围岩的保护下,进行主洞掘进施工。

3.2.1管棚参数

1)长管棚采用108热轧无缝钢管,壁厚5 mm,管节长度4 m~6 m,采用丝扣相接,接头相互错开。

2)管口段2.0 m钢管不开孔,其余部分按15 cm间距交错设置注浆孔,孔径8 mm,管头焊成长度20 cm圆锥形。

3.2.2搭设钻孔平台安装钻机

1)钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行,可缩短移动钻机与搭设平台时间,便于钻机定位。

2)平台支撑要着实地,连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

3)钻机定位:钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

3.2.3钻孔

1)由于粉质粘土的特殊性,采用螺旋钻头。

2)岩质较好的可以一次成孔,钻进时产生坍孔、卡钻需补注浆后再钻进。

3)钻机开钻时,可低速低压,待成孔2 m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

4)钻进过程中用测斜仪测定其位置、孔深、倾角、外插角,并根据钻机钻进的现象判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故;钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

5)做好钻进过程的原始记录,对孔口岩屑进行地质判断、描述。做好开挖洞身的地质超前预报,作为指导洞身开挖的依据。

3.2.4安装管棚

1)钢管应在专用的管床上加工好丝扣,管棚四周钻出浆孔,孔径8 mm,管头焊成长度20 cm圆锥形便于入孔。

2)管棚顶进采用导向管和钻机相结合的工艺,即导向管控制方向由钻机冲击力顶进钢管。

3)钢管焊接应满足受力要求,并用30 cm长套管连接,相邻钢管的接头应错开。同一横断面内的接头数不小于50%。

3.2.5注浆

1)注浆浆液采用水泥—水玻璃浆液,以缩短浆液的胶化固结时间,控制浆液的扩散范围。

2)水泥浆水灰比1∶1,水泥浆与水玻璃体积比1∶0.5,水玻璃浓

度为35波美度,水玻璃模数为2.4;注浆孔口压力初压0.5 MPa1.0 MPa,终压1.5 MPa~2.5 MPa。

3)为防止浆液从其他孔眼溢出,注浆前在孔口处设置止浆塞,止浆塞应能承受最大注浆压力。

4)注浆顺序从两侧拱脚向拱顶,由于岩体孔隙不均匀,考虑风镐环形开挖的方便,同时要达到固结破碎松散岩体的目的,保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定,形成有一定强度及密实度的壳体,特别要确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力,一定要控制注浆终压(1.5 MPa~2.5 MPa)和注浆量双控注浆质量,拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定,本隧道地质情况注浆终压达到2.3 MPa时,注浆管棚躯壳强度可达到17.8 MPa。注浆时相邻孔眼需间隔进行,以确保固结效果,又达到控制注浆量的目的。

3.3洞身开挖

隧道洞身采用台阶法施工,拱部预留核心土,周边采用风镐开挖,核心土及中槽运用短臂挖掘机开挖。开挖后架设工字型钢架支撑,并进行锚喷支护,形成牢固的棚状支护结构。开挖严格遵循“管超前、预注浆、小断面、留核心、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、稳打稳扎、步步为营、以防为主、稳步前进”。

开挖施工顺序:

1)超前支护;2)上部环形开挖;3)上部初期支护;4)核心土开挖;5)下部开挖;6)边墙及仰拱开挖支护;7)现浇仰拱。

4存在的问题及体会

1)施工长大管棚开孔是关键,一定要把握好。钻水平孔时由于钻机本身的自重下挠是必然的,最好能打试验孔,测其下挠曲线,以便修正外插角。尽量采用粗钻杆,刚度大下挠量小。

2)施工中应考虑每环管棚留1孔~3孔最后钻孔但暂不注浆,专门用于排泄围岩中的渗水,改善前方土体性质,有利于开挖。

3)长大管棚施工工艺运用于隧道洞口段施工,充分发挥了管棚支护作用,增加了施工安全度,提高了隧道的长期稳定性。在管棚支护下进行人工开挖,减小了对围岩的扰动,有效地控制了超欠挖、地表下沉和围岩坍塌。

4)管棚钻孔可作为地质预探预报,地质资料可为洞身开挖提供依据。

参考文献:

[1] 高速铁路工程测量规范 （TB10601-2009） 中国铁道出版社.2010年

[2] 叶建延、李林峰.《浅谈永龙隧道光面爆破》.华东公路出版社.2010年第2期

[3] 铁路隧道防排水施工技术指南 （TZ331-2009）中国铁道出版社.2009年

[4] 吴波,刘维宁,高波,索晓明,史玉新.地铁分岔隧道施工性态的三维数值模拟与分析[J]. 岩石力学与工程学报. 2004(18)