小净距浅埋偏压隧道进洞口施工技术

小净距浅埋偏压隧道进洞口施工技术

危明

 安徽省公路桥梁工程有限公司  安徽省合肥市  230000

摘要：在隧道施工中，采用连拱隧道，工程造价、施工难度、施工周期均比双线双洞隧道大得多，为此，在工程实践中往往会采用结构形式小净距隧道，隧道洞口通常会遇到浅埋偏压的情况，浅埋偏压隧道围岩多为Ⅳ级以上软弱围岩，围岩变化复杂，而且受偏压影响，应力分布不均，使得隧道在进洞施工中实现施工质量、安全控制较为困难。我公司依托建设项目及技术总结，开发了小净距浅埋偏压隧道进洞口施工技术。该施工技术安全系数较高、风险低、操作性强。

关键词：小净距、隧道、洞口

小净距浅埋偏压隧道进洞口施工过程中往往存在如下问题：（1）隧道承受偏压，引起洞顶上方岩体下沉，在岩体内形成两个非对称滑动面，使隧道承受显著不对称荷载，开挖时易坍塌，衬砌后易开裂；（2）隧道进洞口导向墙支模需要采用满堂支架，工艺复杂；（3）当采用锁坡管进行注浆加固时，锁坡管与弧形工字钢连接焊接量大，施工效率低；（4）先行洞与后行洞的振动控制；（5）中岩墙的振动破坏。

本施工技术依托S306（崔木-麟游县）项目，通过在小净距浅埋偏压隧道进洞口处设置抗滑挡墙回填浆砌片石进行平衡压重，并配合洞内注浆锁坡管进行注浆固结锁坡，极大的提高了浅埋偏压段边坡抵抗偏压性能，保护中岩墙，有郊的防止了围岩发生坍塌；采用可拆卸式模板固定夹辅助导向墙支模，无需搭设满堂支架，施工速度快，节省材料；采用锁坡管与弧形工字钢架连接，锁坡管分离式固定结构，锁坡管无需焊接，工作量小，具有较好经济与技术效益。

1、工程概况

项目起点位于崔木镇S306线与崔(木)西(湾)路交叉口处，沿S306线向南，途径土桥村、贤坡村、桑树塬村、李家坊，终点与现有S306相接，路线全长28.957公里。为了解决北王煤炭外运问题，本次在起点设连接线一条，起点位于北王村彬(县)麟(游)界，向东沿彬麟路至崔木镇与主线起点相接，连接线全长6.893公里。隧道洞口位于一条“Y”字型冲沟内，地段坡度陡峭狭窄，严重浅埋偏压，且左右洞口的中夹岩柱宽度为1.2倍隧道开挖断面宽度，属于典型的小净距隧道施工。

2、工艺原理

平衡压重回填浆砌片石配合注浆锁坡技术：通过在冲沟段浅埋偏压地质，左右洞口土坡之间设置挡墙，挡墙背部回填浆砌片石，热轧无缝钢管在浆砌片石回填夯实后进行插打，热轧无缝钢管根部插入洞口坡体中一定的深度，热轧无缝钢管向洞口土坡注入浆液固结体。

导向墙支模技术：导向墙底部设置导向墙基础，导向墙采用可拆卸式模板固定夹进行辅助支模，导向墙下模板插入到固定夹上钢板与固定夹下钢板之间，导向墙上模板铺设于弧形钢管上，导向墙外模板、导向墙内模板均插入到侧模趾部固定板内，通过侧模趾部固定板进行夹紧固定，导向墙外模板、导向墙内模板顶部通过对拉螺杆进行对拉（见如下示意图）。

注浆锁坡管与工字钢架连接技术：锁坡管通过锁坡管分离式固定结构与工字钢架B相连，分离式固定结构嵌入工字钢架B上，通过紧固螺栓进行锁固，锁坡管端部插入到分离式套筒内，锁坡管插入土坡中沿径向设置多个，通过锁坡管注浆孔溢浆与土坡固结一起。

  抗滑挡墙平衡压重填筑注浆锁坡体系整体结构图

  导向墙支模结构大体图

  导向墙支模结构剖面详图

  注浆锁坡管与孤形工字钢架连接结构详图

3、工艺流程

测量放线→挡墙施工→回填浆砌片石→ 热轧无缝钢管注浆固结→导向墙开挖→弧形工字钢架立→导向墙支模→混凝土浇筑→管棚钻孔→插打管棚钢管→管棚钢管注浆→洞身开挖→潜孔钻钻孔→安装锁坡管→锁坡管注浆→监控量测。

隧道洞口地形图

4、操作要点

4.1  测量放线

根据设计图纸及右洞口土坡、左洞口土坡的地形标高和自然坡度，采用全站仪在地面上确定出右洞口土坡仰坡最小刷坡轮廓线，并以此控制右洞口土坡仰坡的开挖。

4.2  挡墙施工

在右洞口土坡与左洞口土坡之间靠近右洞口土坡处开挖沟槽，在沟槽中浇筑挡墙基础，挡墙基础需深入天然地基上且要求满足地基承载力，在浇筑挡墙基础上面浇筑挡墙，挡墙侧部设置预制排水沟。

4.3  回填浆砌片石

在挡墙背部回填浆砌片石，浆砌片石分层回填，人工配合机械夯实，回填高度以达到与左洞口土坡高度平衡为宜，并衔接平顺。

4.4  钢管注浆固结

在回填浆砌片石顶面斜角30°打入42X4mm热轧无缝钢管，热轧无缝钢管深入到右洞口土坡原状土中50cm，热轧无缝钢管按1mX1m梅花行布置，通过热轧无缝钢管注入浆液固结体与原状土胶结，待注浆结束且岩体的强度达到设计强度后，回填粘土层进行封闭防水。

  抗滑挡墙平衡压重填筑注浆锁坡体系结构详图

4.5  导向墙开挖

根据设计施工图，开挖洞口，在洞口底部浇筑导向墙基础，在浇筑过程中预埋锚固件，导向墙基础采用C25混凝土。

4.6  弧形工字钢架立

架立弧形工字钢架，弧形工字钢架采用3榀I18型钢钢架，钢架底部通过高强连接螺栓与锚固件连接在一起，弧形工字钢架上翼板焊接Ф127mm导向钢管，在导向钢管上部设置弧形钢管，弧形钢管与导向钢管通过钢丝进行绑扎。

  导向墙弧形工字钢架立结构图

4.7  导向墙支模

将提前制作好的可拆卸式模板固定夹上钢板与弧形工字钢架下翼板进行焊接，依托可拆卸式模板固定夹依次安装导向墙内模板、导向墙下模板、导向墙外模板，通过紧固螺栓动态调整导向墙下模板的夹紧程度，导向墙内模板、导向墙外模板分别顶在导向钢管上，导向墙内模板、导向墙外模板之间设置对拉螺杆进行对拉，在弧形钢管上面铺设导向墙上模板，并预留浇筑孔。

  可拆卸式模板固定夹结构图

  导向墙支模结构剖面详图

  导向墙支模施工图

4.8  混凝土浇筑

混凝土浇筑前，先将导向钢管两端密封好，避免在浇筑混凝土时堵塞导向钢管，增加钻进难度，浇筑过程中，振捣棒不得触及导向钢管。

4.9  管棚钻孔

在导向墙混凝土强度达到设计要求后，拆除模板体系，使用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法安装潜孔钻，核对位置无误后，开动钻机施钻，钻机应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压，钻孔直径应比管棚设计直径大20～30mm。钻完后，用地质岩芯钻杆配合钻头反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

4.10  插打管棚钢管

在管棚钻孔完成后，导向墙背部的洞口土坡内形成管棚钢管孔，将管棚钢管插入到管棚钢管孔内，管棚钢管端部采用钻机顶进。管棚钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使管棚钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用6m长钢管，编号为偶数的第一节采用3m长钢管，以后每节均采用6m长钢管。

  管棚示意图

4.11  管棚钢管注浆

在管棚钢管插入到指定的深度后，向管棚钢管内注入水灰比W/C=1～1.2的水泥砂浆，注浆压力1.0～2.0Mpa，浆液扩散半径不小于0.5m，注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，增强管棚刚度和强度。

4.12  洞身开挖

采用环形开挖预留核心土三台阶分部开挖法开挖洞口偏压软弱围岩段，边开挖边支护安装弧形工字钢架B。

4.13  潜孔钻钻孔

使用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法精确定位潜孔钻位置，钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进，钻孔直径应比锁坡管直径大20～30mm，施钻时，应低速低压，待成孔5m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

4.14  安装锁坡管

将锁坡管分离式固定结构安装在弧形工字钢架B上，锁坡管采用89mm热轧无缝钢管，采用挖机配合人工进行安装顶入洞壁孔内，纵向间距每100cm设置一环锁坡管，角度30度，锁坡管前端呈尖锥状，尾部插入到分离式套筒内。锁坡管上钻锁坡管注浆孔，孔径20mm，孔间距20cm，呈梅花形布置，尾部1m留不钻孔的止浆段。

4.15  锁坡管注浆

锁坡管灌注水泥浆液，水泥浆水灰比W/C=1～1.2，并掺入0.5%-1%的水玻璃（或速凝剂），注浆初始压力为0.5MPa，终压为2.0Mpa，持续10分钟后停止注浆，扩散半径不小于0.5m。

4.16  监控量测

管棚施工期间进行地表沉降观测，及时将观测数据进行处理、分析，若位移值满足规范要求，方可继续进行洞身开挖，若位移值超出规范要求，需对洞口地段再次加固，以保证施工安全。

5、结语

小净距浅埋偏压隧道进洞口施工技术的使用，对开挖围岩及中岩墙扰动少，安全系数较高，风险较低，不需在导向墙底部铺设满堂支架，施工效率高，锁坡管与弧形工字钢不需要焊接，操作性强，在节约成本的同时，达到了设计预期的效果，取得了显著的经济、环保和社会效益。

参考文献：

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