小间距隧道浅埋段进洞施工工法.docx

小间距隧道浅埋段进洞施工工法YNGF(2010)胡建全吕俊王存华沈家文张友培【中国云南路建集团股份公司云南建工水利水电建设有限公司】1前言在高速马路进入山区后，由于受到路途走廊带内各种条件的制约，出现了连拱隧道、小间距隧道和浅埋、偏压隧道.小间距隧道左、右幅相距较近，施工相互影响大，工程措施相对特殊。尤其是小间距隧道浅埋段的施工常与浅埋、偏压问题交织在一起，更是陂道施工中的重点、难点。因此，找到种适合于小间距浅埋隧道平安进洞的施工工法至关重要。我公司通过云南元武高速马路B7合同段波支隧道的施工实践，结合以往隧道的施工阅历，在浅埋、偏压隧道的基础上总结提炼本工法。本工法通过/2010年度中国云南路建集团股份公司企业级工法评审，认为其关键技术总体达到了国内领先水平。2工法特点2.1 洞口及明洞开挖方量小，对地表的扰动少，能削减对地表生态环境和植被的破坏。2.2 克服了小间距、浅埋、偏压、不良地质隧道平安进洞的难烟，避开了因洞口大面积开挖诱发的山体滑坡，进洞平安。2.3 可实现隧道的零开挖进洞。2.4 适用于多种困难的地质环境，在懦弱圉岩中应用更体现其优越性。2.5 采纳台阶分步法开挖，进洞后可依据地质条件敏捷调整施工方法，加快施工进度。3适用范围本工法主要适用于洞口上质或囤岩松散、破裂、偏压的不良地质陵道浅埋段，特殊是0.75b(b为邛1.洞隧道的开挖宽度)的小间距浅埋隧道的进洞施工。4工艺原理隧道开挖前通过砌筑套拱在洞口浅埋段隧道外缘打设一环纵向钢管，并通过钢管注浆加固固岩，提高围岩的自承我实力。然后采纳台阶分步法开挖洞室,并通过架设钢支挣、挂网喷锚形成柔性支护限制围岩变形，最终形成隧道结构.5施工工艺流程及操作要点5.1 融工工艺流程进洞施工一般按洞口及明洞开挖、边仰坡防护、截水沟施工、套拱施工、大管棚施工、明洞衬砌、开挖进洞、洞门施工、明涧回填等步骤完成,见图5.1图5.2.1洞口开挖图5.1施工工艺流程图5.2 熊工操作要点5.3 2.1洞口及明洞开挖为避开洞口及明洞开挖造成四周环境的破坏，应结合设计方案和实地地形尽量削减洞口和明洞的开花。洞口实行明挖法开挖。开挖前，首先由测量人员按设计和实际地形放出边、仰坡的开挖桩，然后利用挖掘机自上而下分层开挖，每层开挖深度1.5211u石质地层仰坡开挖须要爆破时，应以浅眼松动爆破协作挖掘机开挖为主,局部辅以人工修整.开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现软，应适当放缓坡度。当开挖至拱顶管棚位置时，应用意预留核心上作为管棚施工的工作平台。明洞不宜采纳大面枳开挖，只要清除洞口与上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石即可。浅埋偏压明洞可采纳夯填碎石土增加浅理侧覆盖层厚度，缩短明洞衬砌，以达到削减开挖土方及回填方量、及早进洞的H的。开挖时必需严格依据设计坡比进行开挖。开挖后马上用坡度尺进行检杳，发觉误差,刚好订正。涧口开挖见图5.2.1°5.2.2边仰坡防护洞口开挖完毕后，采纳人工刚好修整坡面,消除虚土、危石，然后马上喷射混凝上封闭坡面，喷层厚度应符合设计要求。由于洞口段埋深浅，岩体多为坡积物或弃土覆盖,自稳实力差.因此,从开挖到支护时间间隔不能太长，同时要加强边仰坡的变形观测.图5.2.2边仰坡防护遇懦弱破裂围岩，经采纳喷射混凝土防护不能有效稳定坡面时，应在相应部位增加砂浆锚杆，并铺挂出8钢筋网，加强对坡面的支护。拄网完成后马上喷射混凝上，并反复喷射直到达到设计厚度为止。边仰坡防护见图5.2.2。5.2.3截水沟施工依据地形状况，在距仰坡坡口5米处开挖截水沟，将边坡水引出陵道区，进入自然沟中排走。截水沟采纳人工开挖基坑，7.5号浆砌片石支砌，10号砂浆抹面。图5.2.4-1立架施工图5.2.4-2套拱混凝土浇筑5.2.4套拱施工首先进行施工放样确定套拱位置，立架安放4梯套拱工字钢支撑.然后在钢支撑外侧按大管棚的设计间距安放M40X6三导向管，并将导向管与钢支撑焊接成为整体。因为导向管的安装J贞量干脆影响到大管栩的施工质量，因此施工中应对导向管的平面位置、顶面而程及外插角进行精确定位，安装完毕应对其安装质量进行逐一检查，检包合格方可吊模浇筑套拱混凝土。待混;疑土强度达到设计强度的85%以上，才能起先大管棚的施工。立架施工见图5.2.4T,套拱混凝土浇筑见图5.2.4-25. 2.5大管棚施工图5.2.5大管棚施工大管棚采纳水平钻机施工，施工前必需在加工场内制作好管件。钢管采纳节长56m的108×611m无缝钢管，第一节钢管应加工15Cm长的尖锥头，钢管上按梅花形间距50cm钻68mm的小孔，以便入孔和浆液渗入破裂岩体。1.布孔：开挖洞口及明洞土石方时应预留下部台阶，满意钻机就位工作，拱顶部位则通过搭建脚手架使钻机就位。钻孔前须严格依据设计角度与标高进行测量定位，钻机安装固定好,经夏核无误后才能开机，2 .钻孔：用水平钻机钻孔，钻孔依次由高孔位向低孔位进行。钻孔方向与战路中线平行，外张角限制在1°2°之间，孔深必需超过设计管长，钻孔深度以钻机钻杆长度进行测量。钻进中应常常采纳测斜仪放测钢管钻进的偏斜度，发觉偏差刚好订正。3 .清孔：施钻完成后，先用钻杆协作钻头反更扫孔，消除浮渣。然后吹入高压风进行清孔，直至清孔残渣流完为止。4 .推管：先用人工将第一节带尖锥头的钢管就位，尾端依托在钻机上渐渐推入，每次推管预留50On以便连接其次根管，然后用连接套把两根钢管旋紧、焊牢，反更推管至设计长度。留意隧道纵向同截面内的钢管接头数殳不得大于50相邻钢管的接头至少错开1米。每钻完一孔便顶进一根钢管，以防因邻近孔位施工造成缩径。5 .注浆：注浆前，先用钢板将管棚外露端焊接密封，并设置压浆孔。然后运用注浆泵进行注浆固结围岩.对有水或破裂的岩体，注入水泥水玻璃双液浆固结止水；对无水圉岩，可注入单液水泥浆固结用岩。注浆结束后用10号水泥砂浆充填，以增加钢管的强度和刚度。大管棚施工见图5.2.5.6 .2.6明洞衬砌明洞衬砌实行先仰拱、后墙拱的方法，自下而上顺作施工。仰拱开挖宜采纳整体式开挖：仰拱开挖后应马上消除枳水、杂物及虚渣，运用拱架模板浇筑仰拱混凝土。仰拱混凝上应由仰拱中心向两侧对称进行浇筑，并一次施工完成。施工时要留意预留仰拱与拱部连接的预用钢筋.图5.2.6明洞衬砌明洞衬砌采纳全断面衬砌台车，采纳48钢管弯制弧形拱架固定外模，外模选用木板或竹胶板：端模（挡头板）选用5cm厚的木板制作，采纳角钢I：形卡和短方木固定，以适应端模尺寸的不规则性。混凝土采纳拌和站集中拌和，混凝土罐车运输，混凝上输送泵泉送入模，插入式振动棒和附着式振动器振捣的施工工艺，确保二次衬砌内实外美.拱墙混凝十.自两侧拱脚向拱顶对称、分必、连续灌注，每值浇注熔度不超过O.5mo浅埋偏乐明洞要先进行洞门抗滑桩施工，抗滑桩开挖实行跳孔开挖。待承台浇筑完成后，再浇筑仰拱、施作偏压墙，然后进行明洞衬砌。地形条件特殊或有设计时，可开挖浅埋一侧，先施作偏压墙，再采纳夯填水泥桎定碎有土来增加浅埋侧覆盖层厚度以削减偏压,然后按暗洞进行开挖。明洞衬砌见图5.2.6。5. 2.7开挖进洞在管棚结构的爱护下，涧口浅埋段、小净距隧道采纳台阶分步法开挖进涧.，本方案一般环形开挖进尺为0.51.0n左右，台阶长度810米。台阶分步法开挖见图5.2.71。1 .开挖上台阶，施作拱部初期支护：2 .开挖侧腰部，施作侧腰部初期支护：3 .开挖上部核心土,施作临时仰拱：4 .开挖拱脚部，施作拱脚部初期支护；5 .开挖下台阶，施作仰拱初期支护；6 .完成隧道开挖及初期支护后，马上进行仰拱二次衬砌混凝土的浇注：7依据监控量测结果确定进行边堵、拱部二次模筑混凝土的浇筑.拱部弧形导坑采纳机械开挖，必要时辅以弱爆破，每次开挖进尺与钢架间距相同，尽量将拱部初期支护抵至开挖而。边墙应左右错位开挖，两边不得同时开挖。困岩开挖后刚好喷射混凝土封闭围岩面，并按设计要求架立钢拱架、打设径向锚杆、铺挂钢筋网、喷射混凝土施作初期支护，以削减国岩暴露时间，限制围岩变形，防止的岩松弛；同时拱、墙脚每到各打2根小25锁脚锚杆并与钢架焊接坚固,利于下部开挖时初期支护的稳定。图5.2.7-1台阶分步法开挖示意图在完成拱塔初期支护后，刚好采纳左右交织的方式进行仰拱施工.仰拱应随开挖刚好跟进，使初期支护及早封闭成环，尽早发挥图岩的自承实力,构成稳固的初期支护体系，缩短二次应力重分布的时间.二次衬砌的施作，应在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行。在自稔性很差的地段，初期支护变形量大，且无明显收敛趋势时，应及早进行衬砌施工。小间距隧道采纳本法施工时，应先采纳超前支护加固隧道开挖前方用岩，然后采纳左右幅异步施工法错开掘进.掘进时，要先开挖地痂条件较差的一幅隧道，左、右幅掌子面开挖应错开30米，待先行洞二次衬砌混凝土强度达到70%以上方可开挖后行洞,减小相互间因开挖而造成的影响。先行洞的开挖可采纳与分别式隧道相同的施工方法，但应重视爆破振动对中间岩上体的影响：后行洞的开挖宜先开挖靠中间一侧恻腰:部，开挖时应加强对中间岩土体的监控员测。左右幅异步施工法见图5.2.74。图5.2.74左右幅异步施工法平面图小间距隧道V级围岩原则上采纳机械开挖，尽可能削减开挖对围岩的扰动，特殊是对中间岩土体的扰动：必要时可辅以微量的弱爆破，爆破开花必需采纳微差限制爆破。为避开爆破振动波的段加，各段起爆时间应依据振动测试确定（按阅历值以大于20OrnS为宜）,爆破最大临界振动速度必需限制在15cms以内，以防止后行洞开挖对先行洞周壁产生不良影响。上台阶开挖完成后要马上施作临时仰拱，刚好封闭成环，以阻挡上台阶的水平收敛，削减围岩变形：必要时可在学子面喷射混凝土封闭开挖面，以防止掌子面坍塌。初期支护落底时应采纳跳槽马口开挖，每次开挖不应超过西福钢架距离，并要做好洞内排水工作，避开积水软化基础.开挖后要仔细依据设计耍求打设系统锚杆，对中间岩十体进行注浆加固，确保岩体密实。洞身施工见图5.2.7-2、5.2.7-3。1.2.8 洞门施工洞门施工在洞口段二次衬砌完成20m后进行，洞口工程必需在旱季施工，并在下一雨季到来之前完成全部洞口工程土建工作。洞门墙基础必需置于稳固的地基上，视地形及地质条件埋置足够的深度，保证洞门的稳定性。基础开挖后，检测地基承载力是否满意设计要求，不能满意设计要求的必需进行处理。混凝土浇筑采纳拌和站集中拌和，混凝上罐图5.2.8施工完毕的隧道洞门车运输，混凝土输送泉泉送入模。洞门墙应依据实际须要设置沉降缝和泄水孔。砌筑洞门墙时在墙后铺20Cm砂砾垫层，并在墙根处预埋泄水孔，将水引至洞外排出。施工完毕的隧道涧门见图5.2.8.1.2.9 明洞回填待混凝土强度达到7佻以上方可进行明洞回填。回填前首先对拱背进行修整，然后按设计要求在明洞衬砌外层铺设防水层。明洞回填应采纳小型机具对称、分层夯实，每层厚度不大于0.3m,其两侧回填面高差不大于0.5m,回填至拱顶平齐后分层压实至设计高度.运用机械碾压时，必需用人工夯填至拱顶1.om以上，方可采纳机械压实。明洞衬砌回填土上设置层厚50cm的粘土隔水层，让水顺回填土坡面流入自然沟内排走，防止地表水下港.5. 2.10监控量测浅埋段隧道具有埋深浅，地膜条件困难、闹岩风化破裂,受雨季地表水影响大的特点,而小间距陵道常常与浅埋、懦弱岩土体等问题交织在一起，施工难度大，对变形、沉降的要求高，监控量测极为重要，因此应支配专人搞好地质和支护状态观测、周边位移、拱顶下沉、锚杆内力及抗拔力等陵道现场监控量测工作，位门VV1.级围岩中且粒盖以厚度小于4011的隧道还应做好地表沉降量测，刚好驾驭围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稔定状态，并依据施工中所得到的现场量测资料分析用岩稳定性，确定适合的开挖方法，以确保施工平安.当发觉量测数据有不正常改变或突变，洞内或地表位移大于允许位移值，洞内或地面出现裂缝以及喷层出现异样裂缱时，均应视为坍塌目顶的危急信号，人员必需马上撤离现场、停止施工，经处理达到平安作业条件后方可接若施工。6材料与设备5.1 主要材料6. 1.1管棚：选用由108X6mm无缝钢管施作大管棚，7. 1.2注浆材料：选用水泥水玻璃双液浆或水泥砂浆。6.1.3拱架：采纳工字钢制作。6.1.4钢筋网:选用力8钢筋网。6. 1.5锚杆：采纳WTD-25锚杆.6.2机具设备配置机具设备配巴见表6.2。表6.2机具设备配置表序号机械名称型号数IK1挖掘机PC2001台2转我机Z1.50C2台3自卸汽车15t5辆4水平钻机MD502台5空压机20三7min2台6凿岩机YT-2815台7风镐G1.O8把8注浆机浙江1台9湿喷机TK-9612台10打分机日本1.T-6002台11场割机J3GB-1002台12压床自制1台13沟通电焊机BX1.-SOO5台11混凝土搅拌机JS-5003台15混凝土配料机IIP!)1200.50三'h1套16混凝土城车7m"2辆17混凝土输送泵HBT60A2台18衬砌台军全液压2台7质量限制本工法除执行施工设计图等文件的有关技术要求外，还应执行6马路隧道施工技术规范(JTGF60-2009)、马路工程质量检验评定标准(JTGF801.-2004)x马路隧道设计规范(JTGD7O-2OO4),同时应留意以下施工要点：7. 1建立健全施工质量、限制体系，责任到人，每道工序都做到严格检脸，并按规范要求进行限制。7.2 材料进场时必需取得厂家的出厂质量证明，进场后要按规定频率及项目进行自检，全部材料必需满意规范或设计要求。7.3 隧道施工前应进行贯穿测员，满意规范及要求后，才能进行施工。7.4 开挖过程中要刚好做好洞内排水系统，严禁洞内积水，软岩地段施工排水沟不应沿边墙设置，直距培基脚适当距离，以防止水沟渗水软化边墙基底用岩面降低其强度。7.5 做好隧道开挖前的地质超前硕报工作，加强隧道内各工序及断面开挖完成后的监控启测，同时做好地表下沉及位移观测，用监控量测成果指导施工。8平安措施8.1 洞内施工现场必需设置足够的照明设施，并要有肯定的备用数星：交接班时，必需检杳平安状况，并仔细进行书面记录。8.2 交叉施工的工程项目，施工前要了解交叉施工的工作内容、施工时间及平安留意事项等，必要时要派专人进行协调、防护，以确保施工平安.8.3 隧道浦工爆破采纳光面爆破开挖，严格限制松动爆破的用药量，以削减爆破对困岩的拢动。8.4 隧道爆破定时进行,并将人员、设备撤至平安地带,爆破后经通风排烟、找顶、瞎炮处理后，其它施工人员方可进入工作面。8.5 参与隧道施工的人员要体检合格后方准参与施工：坚持班前进洞平安教化，杜绝酒后或带病工作.8.6 全部进入隧道的施工人员、管理人员，均配鳏平安防护用品。8.7 陵道开挖前，首先检查工作面是否处丁平安状态，如有松动岩石应马上清除“开挖过程中要加强视察，遇有险情要急时实行退避、加固等措施。8.8 隧道懂洞或正洞接近贯穿前，要加强联系、统调度，确保施工平安。8.9 加强洞内施工用水管理,做好防排水工作,便利施工，有利平安.8.10 加强洞内用电及照明管理，设专人随时对供电线路、照明设施进行修理，防止漏电伤人。9环保措施9.1 为防止隈道施工中可能造成的地下水严竣流失、地表塌陷、水源枯竭导致生态环境遭到破坏，做好地表水、出水点及地表塌陷的观测工作，必要时要进行地表处理，同时在岩溶发育地段，维系溶洞、暗河的既有通道，使地下水尽可能保持原有水位。9.2 隧道旁边有高于设计高程的水源、浇灌渠、水井、水塘等农田浇灌、水利设施时，应优化施工方案，制定切实可行的操作工艺和防渗漏措施，并派专人在上述设施四周进行日常观测，切实有效地爱护好水资源。9.3 岩溶注浆工程距水源、地下水通道等水源较近时，施工中要选用合理的施工方法和工艺参数，并派专人对施工现场四周地形地貌、旁边水源及异样状况进行视察，发觉问题刚好停工，确保四周水源不受污染和流失。9.4 加强机械设备的修理保养和达标工作，削减机械废气、排烟对大气的污染“9.5 在隧道施工中出现瓦斯等有需气体时，应实行必要措施削减有害气体的排放。9.6 施工中产生的废泥浆在排放前应先沉淀过滤，然后运用特地的运输车辆弃至指定地点，防止泥浆遗撒路面、污染水源。9.7 弃渣场地必需排水通畅、且必需砌筑挡墙，防止洪水形成泥石流。9.8 施工弃渣按环保部门耍求运至指定地点堆弃，随弃土随平整、碾压,同时按设计要求仔细做好弃渣场的防护、球化工作。9.9 施工营地、场地、便道等在运用完毕后，按要求刚好宓原。10效益分析10.1 本工法克服了小间距、浅埋、偏压、不良地侦隧道平安进洞的难题，进洞施工对地表扰动小，可实现隧道的零开挖进洞，使工程施工对环境的破坏减到最小，最大限度的爱护了周边环境，经济效益显著。10-2与传统的明挖法相比，本工法洞口及明涧开挖土石方量:少，且不须要回填，节约了大量的人力、物力.11应用实例10.2 云南元武高速马路B7合同段波支隧道，全长763米，隧道设计为净跨11.20米.净高7.1OIn的左、右幅分别的双洞单向行车双车道陞道。隧道位于元深大断裂区域，右幅进口K98+760+856有一倒塌体发育，厚度9.813.9m,由亚粘土、块石土组成，稳定性较差。右幅出口K99+070140（左幅出口K99+040-+100）段隧道埋深浅（最薄地段程盖以仅1.7米），围岩为坡残积亚粘十.含碎石，围岩稳定性差，拱顶、fW壁极易坍塌冒顶。武定端隧道左、右幅间距较近（武定端洞口线间距18m,净距15.9011）,为小间距隧道。该隧道属于典型的小间距、浅埋隧道，为云南元谋至武定高速马路重难点限制性工程。开工初期，由于隧道开挖斩断岩根导致隧道右侧K99+100滑坡复活诱发牵引式滑坡。因治理滑坡隧道停工近半年多，工期惊慌，施工压力较大。后经采纳此工法，坚持“重地质超前预报、管注浆超前，弱爆破，短进尺、少扰动、强支护、早成环、二次衬砌紧跟”的施工原则，依据小净距隧道施工，将原设计削竹式洞门变更为抗滑桩承台支撑的端墙式洞门，并采纳片石混凝土对明洞间的间隙进行了回填，顺当穿越了小间距、浅埋、懦弱国岩段，实现平安进洞.由于施工方案合理，施工速度较快，渐渐缓解了工期压力，最终提前完成了该隧道的施工任务。10.3 云南安楚高速马路第10台同段平地隧道，全长100米,隧道最大埋深27.52m,设计为双跨三车道隧道。设计为净宽16.50米，净高为8.40米的三心圆曲墙结构。该隧道工程地质及水文地质条件一般，地层单一，为中厚层状砂岩、泥质粉砂岩夹泥岩层，均为V级围岩。由丁隧道埋深浅，加之岩体风化破裂，泥岩夹U浸水易软化崩解，隧道施工中拱部及边墙极易坍塌、目顶。为云南安楚高速马路武难点限制性工程之一。洞口浅埋段经采纳此工法施工，顺当实现了平安进洞。由于施工方案合理，仅10个月时间即圆满完成/该陵道的施工任务，且工程历量优良.10.4 云南大保高速马路8A合同段马道子隧道，全长1870米，隧道采纳上、卜行分别的双洞单向行军双车道隧道，设计为净挎10.90米，净高7.20米的半恻拱曲墙断面。该隧道局构造侵饨中商山地形，隧道区地层为泥岩、泥质粉砂岩不等厚互层。受断层影响，隧道进、出口端滑坡发育，岩体破裂，洞口覆盖层为第四系娥坡积碎石±,国岩桎定性较差，简单产生拱部坍塌，侧壁滑移变形。为云南大保高速马路重难点限制性工程之一。在成洞条件较差的懦弱破裂地层经采纳此工法施工，顺当解决了平安进洞的难题，确保了喧道洞口平安。由于施工方案合理，不仅施工平安，而I1.工程痂量优良。