堆积山体浅埋偏压软弱围岩隧道安全施工关键技术.pdf
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1、王仕虎本栏目审稿人:地下工程堆积山体浅埋偏压软弱围岩隧道安全施工关键技术占懿郭廷凯收/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘 要】本文针对公路工程软弱围岩和浅埋偏压隧道施工的难点,分析了地表和拱顶累计下沉曲线,研究了地表处理、边坡保护、前期支护和开挖、支护技术的工程应用,总结了安全施工的技术要点。【关键词】隧道软弱围岩浅埋偏压地表处理安全支护1概述某公路工程的分离式隧道,开挖面积达1 0 6.9 8 m,属大断面隧道,道路设计时速为8 0 km/h,一般埋深1050 m,最大埋深57 m,属浅埋段隧道。进口位于斜坡的山脊侧面,隧道上部1 0 m有乡村公路通过,交通便利,山脊侧面为林地,植被茂密,
2、以松树、灌木为主,地表为残坡积覆盖堆积山体。隧道山体的左方属于挖方路基,产生偏压严重的是右方的山体,因此隧道右侧洞室内承受荷载较大的自重。同时,在自重荷载下使隧道中剪应力过大,导致隧道整体可能受到单向力的影响,极易出现失稳问题。2工程施工难点隧道施工环节浅埋的软弱围岩隧道为施工难点。因其岩体较软,承载力不足,可能存在节理裂隙或者破碎结构等。围岩稳定性不足,当隧道需要穿过既有构筑物时,采用的开挖以及支护等工艺不合理,就会导致支护塌发生。浅埋偏压类型隧道和深埋隧道对比,浅埋隧道无法形成承载拱。同时,此类隧道存在地形偏压以及表层堆积物等,在开挖过程,软弱围岩以及风化带等可对施工产生影响。开挖环节拱顶
3、出现快速沉降,导致隧道的净空快速收缩以及地表存在开裂等问题,致使掌子面不稳定,需要借助支护措施,控制沉降问题。当浅埋隧道的掌子面存在较大幅度的沉降时,就会加速地表的沉降速度。对此,为确保此类隧道施工环节的安全性以及施工质量,需要采取高度可行的技术,以科学方式进行支护施工。3施工技术要点针对浅埋偏压软岩类型隧道的开挖技术,主要有明挖法、暗挖法和盖挖法三种方法,三种方法各具优势。该项目以暗挖法展开研究,旨在改造软弱围岩地质条件,施工环节涉及地质勘察、支护、防水和降水等。此工艺应用过程需重点注意开挖和衬砌隧道两个施工环节,合理使用大断面开挖,控制对围岩的扰动范围,并严格实施超前支护,规范注浆流程。超
4、前支护的重点是保证掌子面整体稳定性,在隧道轮廓线位置设置保护钢拱架,之后向内部打人钢管,灌注水泥浆,待其凝固稳定后进行施工。而初期支护,主要利用喷锚体系,主要涉及混凝土喷射、锚杆支护、混凝土锚杆组合结构、钢筋网片结构等。3.1地表处理技术经研究,综合采用如下三种技术完成地表处理。(1)地表加固。该项目距离洞门4 0 m范围内,在隧道内部衬砌外部边缘,向两侧横向长度衬砌6 m。该项目中,由于洞顶位置覆土残积层较厚,为保证施工环节的安全性,在洞段位置进行小导管地表注浆加固。注浆2地下工程利用$4 2 mm4mm的无缝钢管,控制钢管的均长为9m,相邻钢管的间距为1.2 m,梅花形设置,注浆以纯水泥浆
5、进行,控制水灰比1:1,保证注浆压力区间为0.51.0MPa。(2)换填。在距离隧道人口的中线位置3 0 m的地表上方,使用黏土进行覆盖,厚度约1.0 m。换填环节,先使用挖掘机将地表上方的浮土全部清理,清理高度约1.2m,之后以压路机进行压实。使用石方填料作为夯填土石,控制其粒径不大于1 5cm,保证回填高度和开挖高度相同,为1.2 m。单层填筑厚度为3 0 cm,分4 次回填,填充之后,利用推土机进行压平,并使用平地机将地表刮平,防止压路机施工发生陷入问题,以便压路机完成地表压实。压实过程中,控制碾压遍数为6 遍,行走速度不大于2 km/h。(3)更新配载。由于该项目隧道的进口位置处于偏压
6、状态,因此需要将其配载加以更新,之后才能展开洞身的开挖施工,使用夯填土作为配载材料。该项目中围岩的等级为IV级,选择碎土石进行配载,保证其厚度为2.4m。使用分层填筑方式,填筑厚度为3 0 cm/层,填筑工序与地表换填工序相同。通过地表处理和加固措施,隧道浅埋偏压段地表下沉得到有效控制,累计下沉量见图1。60504030201002018-07-182018-07-282018-08-072018-08-172018-08-272018-09-062018-09-162018-09-26图1隧道浅埋偏压段K55十9 3 0 地表累计下沉曲线3.2边坡保护技术按照隧道进口位置软岩情况,选择机械开
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