[12-11 16:58:43] 来源：http://www.tmgc8.com 隧道工程 阅读：3404次
摘 要 介绍京珠高速公路砒霜坳隧道右线出口软弱围岩地段从开挖进洞、长管棚施工、明洞反压回填到双侧壁导坑法不同施工阶段采取的措施以及监控量测在施工中的应用）
关键词 隧道 软弱围岩 施工 监测
1 工程概况
砒霜坳隧道位于广东省乳源县东坪镇长溪村西北约2.5km，为分离式双线隧道，左长线755m，右线长760m。原设计右线出口明洞长20m，洞口桩号为PK63+540，洞口段V线围岩30m，III级围岩72m，开挖后揭示地质与原设计相关较大，洞口段80m为V级围岩。
隧道右线出口地形较缓，处于一个小谷地的边缘，上部为残坡积层及全风化砂岩地层呈现土状；深层为长石砂岩，风化为散体碎块状构造，遇水软化膨胀，有很强的流塑性。所属区域为中亚热带季风气候，雨量充沛，在雨水和地下水的共同作用下，土体处于饱和、过饱和状态，围岩级别介于V~VI级之间，开挖后稳定性极差，给施工增加了很大的难度。
2 施工工艺
2．1 进洞位置的确定
洞口是进出隧道的咽喉，也是整个隧道的关键环节，进洞位置的确定是否合理，将对隧道施工的安全、工期、造价等有重大影响。
本洞口施工采用明挖路堑接明洞的方案，按原设计20m的明洞开挖至RK63+520，由于洞口埋深浅，（拱顶埋深1~2m），加之地势平缓，地层为土质，不具备进洞条件，为防止开挖后沟谷地段对洞口造成较大的偏压，确定处长明洞15m，洞口桩号定为RK63+505。
2．2施工方案
右线出口于1998年12月开工，洞口开挖到位后采用短台阶法进洞。由于仰坡开挖过高，致使边仰开裂、下移、滑塌，掌子面无法稳定，进行仰坡加固及明洞方式时，以长管棚作为辅助施工措施。但由于地层扰动后长期受雨水的作用，地层较软弱，掌子面的稳定性极差，向外涌稀泥，仍无法进洞，不得不采取明洞回填反压措施来稳定山体。最后经专家现场勘察，确定采用双侧壁导坑法辅以长管棚注浆施工方案。
2．3 明洞施工
由于土质软弱，仰坡较高，加之施工正值雨季，边坡塌方严重，随时可能发生山体下滑的危险，稳定山体是关键。首先清除K63+505~K63+510段塌方体，按先墙后拱法的顺序，在明洞衬砌外侧立120b钢支撑（间距1m），将边墙塌方处用C20早强混凝土回填，使洞身衬砌在其保护下进行。施工的要点是必须保证清除塌方体处拱脚回填混凝土的厚度大于1m；将边墙上部的混凝土与边坡满铺，然后铺轨道，进衬砌作业台车，绑扎钢筋，立模板进行混凝土灌筑，明洞衬砌结构层厚80cm。拆模后尽快施作钢筋混凝土仰拱，使之形成封闭环。
考虑到施工中把洞口段15m的暗洞变为明洞后，造成洞口仰坡较高，稳定性较差，且在管棚施工后，洞内进行台阶法与双侧壁导坑法施工转换过程中仰坡会出现下移等不良现象，在明洞上增加填土的厚度（回填土最厚达9.5m），从而达到对仰坡坡面的反压，制止仰坡下滑趋势，为此，必须对原设计回填厚度为1.5~2.6m的明洞衬砌本身采取一定的回固措施。因此，要先清除管棚施工前已回填土，加固时，先在明洞侧壁下部1m宽的直立部位采用C10混凝土对称回填，然后回填M7.5浆砌片石，加大明洞抵抗侧向压力作用。明洞侧壁回填必须密实，且与明洞开挖边坡顶紧，坍塌处必须满砌，不得出现空洞。回填土前应先做好明洞的防水设施，在浆砌片石顶面设Æ100mm PVC排水暗管。回填碎石土至设计高程后，填50cm厚粘土夯实封闭，并在顶部四周设截水交通，将坡面的水排至路基外。
2．4仰坡防护
仰坡高达18m，由于洞内开挖的影响，原已防护的坡面喷混凝土出现多条1~3mm的裂缝，为防止大的变形和山体下滑，在停止暗洞施工的同时对仰坡进行了刷坡卸载处理，坡率降到1：1，坡面打4m长Æ22锚杆，挂Æ8钢筋网（网格25cm×25cm），喷10cm厚混凝土。但是山体内部没有很好的固结，另之施工时间长，双侧壁导坑上拱RK62+798.6开挖后，在清理上台阶拱部掌子面封闭的混凝土时，发现有5根管棚钢管被压弯，土体在管棚之间的间隙处不断的坍落，仰坡出现1m深，3m宽、2m长的陷坑，如不及时处理，可能发展为塌通天的事故。
处理措施：在仰坡上用风钻探出空洞范围，用碎石碴回填陷坑，注浆管用Æ42mm、壁厚3.5mm、长6m无缝钢管，间距1m×1m，在明洞回填顶部仰坡上，隧中线两侧各7m、长6m的范围垂直于坡面注1:1水泥浆。
注浆花管四周钻Æ10mm注浆孔，间距15cm，梅花形布置，尾部1~15m不设注浆孔。打完一排注浆管后，采用间隔分部注浆，注完一孔立即封堵孔口防止串浆。注浆压力一般为0.5~1.0Mpa，到一定压力后注不进浆作为注浆结束标准。www.tmgc8.com
2．5 长管棚施工
（1） 施作套拱导向墙
导向墙高1.5m、长1.5m，内设3榀120b钢架，钢架焊接Æ127×4.5m导向管，管长1.5m，高度、仰角和间距与管棚保持一致，导向墙座于明洞顶及两侧回填碎石土上，现浇成型。
（2） 钻孔及顶管
棚管用Æ108mm、壁厚6mm的热扎无缝钢管，沿拱部外轮廓线环形布置，间距40cm，上仰角1°，原则上棚管要伸入基岩3m以上。由于明洞已施作，为便于钻机钻孔，管棚高度定为明洞顶部105cm，范围为拱部149°，管节长4m及6m，以长15cm丝扣连接，相邻钢管的接头至少错开1m，有孔管与无孔管相间布置。
施工程序如下：
① 搭设好钻机平台，钻孔应由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台的时间。
② 将钻机置于稳固的支架上，可用水平尺与挂线相结合的方法测量，保证钻机和钻杆的角度与线路方向成1°倾角。
③ 钻孔直径应比棚管外径大20~30mm；
④ 钻进过程中如遇塌孔、岩溶、泥流等地质复杂情况不能钻进时，应补注浆，待围岩稳定后再钻进；
⑤ 不用取芯钻进时，应根据钻速及岩屑来分析地质情况，确定注浆量；
⑥ 钻进过程中注意钻孔的角度和方向是否偏斜，以便及时调整；
⑦ 一次成孔15m左右的短孔，一般用人工将钢管直接插入钻孔；人工顶管困难的可用钻机或用卷扬机反压顶进，按照“先打有孔管，注浆后再打无孔管”的施工顺序检查注浆效果；
（3） 注浆
注双液浆，注浆量按有孔管每孔100kg/m控制，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35Be’，模数2.4，缓凝剂为磷酸氢钠，掺量为水泥量的2%，注浆压力初压0.5~1.0Mpa，终压1~2Mpa。
注浆施工要点如下：
① 注浆前对注浆机械系统作调试，检查注浆管路的密封有无漏气、漏浆现象，做耐压试验，压力≥2Mpa；
② 压浆前检查钢管，清除管内积物，用丝麻浸水泥—水玻璃浆液将钢管与套管之间的空隙堵塞；
③ 喷10~20cm厚混凝土封闭原已施工的上台阶掌子面，防止浆液渗出；
④ 注浆过程是一个动态过程，正确掌握浆液压注过程中流量、压力与时间的关系；
⑤ 注浆时如发现压力突然下降，增加注浆量仍不回升，属跑浆或扩散现象，可采用调整注浆配比，增大注浆浓度的方式或采用间隔注浆的方法；
⑥ 可结束注浆的条件是：当注浆量达到设计要求但压力未达到时；当压力达到设计要求但注浆量未达到时，在此压力下保持20min即可结束注浆；如遇特殊情况（溶洞、断层等），可根据实际情况调整注浆量；
⑦ 注浆完成后及时清除管内浆液，充填1：3水泥砂浆，增强管棚的刚度和强度；
⑧ 注浆中途停止或注浆完成后应及时清洗管路。
2.6 双侧壁导坑法施工
双侧壁导坑法施工
双侧壁导坑法具有开挖断面小、扰动范围小、支护快、封闭及时的特点，施工时先进行边墙部位的支护，给拱部支护创造一个稳固的基础，防止拱部下沉变形，保证结构的稳定。适用于软岩、浅埋、地质差、断面大、溶洞、断层及对地表下沉有严格要求的隧道工程施工。对于膨胀性、流塑性大的软弱地层尤为适用。
（1） 开挖
侧壁导坑高5.95m，宽4.25m ，开挖分6部分进行。导坑分上部和下部，上部开挖超前下部3~5m，左右侧壁前后错开5~8m，以减少相互之间的扰动，侧壁下部开挖5m时可进行上拱开挖，各部分开挖后应及时封闭支护防止变形坍塌，最后开挖核心土。
（2） 初期支护
支护分导壁内侧和导壁外侧。导壁外侧支护与正洞支护相同，属永久性支护的一部分，导壁内侧支护为临时性支护。为了控制坍塌提高围岩的自稳性，对于围岩破碎带、地下水较多的土质松软地带采用超前小导管和周壁小导管注浆为辅助施工措施。
侧壁导坑外侧支护为120b钢架，80cm 1榀，用Æ22mm纵向连接筋连接，间距1m，拱脚设2根长5m的Æ22mm的锁脚锚杆，Æ6mm双层钢筋网（网格25cm×25cm），喷混凝土27cm厚。内侧支护用Æ8单层钢筋网，喷10cm厚混凝土，内外侧用长2m、环向间距1.0m，纵向间距0.8m的Æ22mm系统锚杆。
在采用上述支护后由于围岩压力过大使初期支护开裂，开挖后难以控制初支与管棚之间1.08m的土层变形，采用Æ42×3.5cm热扎无缝钢管（管长5.0m，间距30cm）的超前小导管以倾角7°打入围岩，将钢架开Æ50mm孔固定导管尾端，搭接长度2.4m，使开挖在钢管的保护下进行，预留变量由15cm增加为30cm，注浆液浆，注浆参数同长管棚注浆。钢架用间距0.25m的Æ22纵向连接筋连接，拱脚设4根长5m的Æ22锁脚锚杆。为保证导壁内侧的土体稳定，防止坍塌冒顶到上拱拱顶，在内侧钢架上设平行于线路、间距为30cm的小导管。www.tmgc8.com
2．7 衬砌及防排水
拆除侧壁后紧跟衬砌施工。侧壁拆除每次不大于7m，每次衬砌为6m，衬砌用C20钢筋混凝土，厚80cm，衬砌拆模后修筑仰拱，形成封闭环。
防排水采用PVC复合防水板，每3~5m设3根Æ50mm软式排水管及Æ100mm横向排水管，拱脚处设Æ100纵向透水管。
3监控量测
隧道洞身衬砌按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，以锚杆、喷混凝土、钢筋网作为初期支护的加强措施，组成柔性支撑结构，以模筑混凝土作为二次衬砌。监控量测是新奥法的核心，通过量测围岩支护的压力和变形情况及时反馈，修正设计参数直接应用到施工中，达到安全、经济、高效的目的。
3．1 量测项目
地表下沉量；拱顶下沉量；围岩压力、钢拱架内国和混凝土内应力。
3．2 测点控制
在刷坡后仰坡面3个平台处设3个断面，即RK63+498.6、RK63+493.6、RJ63+488.6，每断面7个测点，间距3m，用仪器量测地表下沉。在RK63+499.4拱部设一组拱顶下沉与水平收敛量测点；在RK63+497断面上布设围岩压力、钢拱架内力和混凝土内应力，布点的顺序和施工顺序一致，即先布设双侧壁左、右导坑上部拱腰处，再布置双侧壁导坑下部起拱处，最后布置中部上台阶拱顶处。围岩内部位移因土体松软不成孔而无法布置。
3．3监测结果
（1） 地表沉降
距开挖面最近的断面沉降量最大；隧道中心位置沉降量最大，向两边逐渐减少，纵向位移也以隧道中心位置最在，说明山体有向下滑动的趋势，当明洞回填反压后，下沉量明显减小。
（2） 拱顶下沉和水平收敛
按上下台阶法施工时，在其断面上布置了拱顶下沉和水平收敛测点。观测结果表明，掌子面开挖及下台阶开挖时，拱顶下沉速率大，最大值为42mm/d，拱顶下沉累计149mm，水平收敛最大值为168mm，此时初期支护开裂，原因是拱脚土质软弱，侧压力大。
