浅谈隧道洞口段施工技术

浅谈隧道洞口段施工技术摘要结合广陕高速公路隧道工程现场具体施工，本文主要介绍浅埋、不良地质隧道洞口段施工技术、方法工艺关键词隧道洞口段浅埋、不良地质施工技术1、工程概况崔家垭隧道右线起止桩号K46+026～K46+214，全长188米，洞门形式采用1：1.5的削竹式洞门。明洞段衬砌24米（K46+190～ZK46+214）。隧道出口端位于山凹斜坡坡脚地带，局部可见基岩出露，山凹中堆积物以崩塌体为主，偶见块石。隧址区构造地质特征表现为单斜的岩层，节理裂隙较发育，岩层以J2S的紫红泥岩、砂岩为主，其中隧道中下部有一层松散的砂岩（俗称泡砂岩），手捏易成粉状。根据实测资料表明，出口端山体表层堆积物以紫红色碎石土、褐黄色粘土为主，松散堆积于隧道顶部，稳定性极差，在施工过程中极易向下发生逐级滑动。雨季降水使松散堆积体失去稳定性，易产生较大的滑塌。崩塌堆积体范围：从斜坡最高处滑面峭壁下至隧道设计出口端长度约为75米，宽度约为35米，面积约为2625平米；钎探资料表明，该堆积体厚度为1.5～4米。2、施工方案2.1、边仰坡开挖(1)在洞口刷坡之前，先行施作临时截排水沟，并确保排水畅通，以减少积水对洞口的冲蚀，保证洞口安全。(2)将洞口开挖范围内的下滑崩塌堆积体、洞口危石清除。(3)由测量人员放出隧洞中线和边仰坡开挖边线。采用挖掘机配合人工风镐至上而下开挖图1-明洞开挖示意图530535540545550路垫式明洞mK46+179.8K46+182.5K46+189.3K46+190.0原地面线图2-明洞开挖纵断面图2.2、边仰坡防护(1)锚、网、喷支护：为确保边、仰坡的稳定，明洞开挖后及时施作临时边、仰坡防护：由上向下，逐级刷坡（刷坡过程中存在的危石及时清理），逐级防护。边坡采用锚、网、喷支护方式，具体支护参数：采用3长的Φ22砂浆锚杆，间排距1.5m；挂φ6.5@30cm钢筋网；喷射C20砼厚10cm。仰坡采用注浆小导管、钢筋挂网、喷射砼等联合支护方式，具体支护参数：采用3.5m长的φ42注浆小导管，间排距1.5m；挂φ6.5@30cm钢筋网；喷射C20砼厚10cm。具体施工工序：小导管钻进→挂钢筋网→喷射砼→注水泥浆（1：1水泥净浆，注浆压力1～2Mpa）。(2)洞顶上方2.5米厚松散覆盖层平台注浆现根据刷坡以后的洞口情况，为保证洞口安全以及φ108管棚施工质量，对洞顶上方2.5米厚松散覆盖层平台进行注浆固结，支护参数：采用φ42注浆小导管（方向竖直向下），间排距1.5m，长度2米；挂φ6.5@30cm钢筋网；喷射C20砼平均厚10cm。施做范围：整个仰坡平台（要求防护好的平台内高外低，中间高、两侧低，以利于排水）。2.3、洞口切口当洞口拱顶以上边、仰坡及拱顶平台防护完成以后，开始在K46+190处（右线出口端暗洞进洞里程）进行切口。为确保切口面稳定，采取边切口边防护的施工方法：(1)套拱以外范围采取：3.5m长的φ42注浆小导管，间距1.5m，梅花型布置；挂φ6.5@20cm钢筋网；喷射C20砼厚10cm。(2)隧道开挖范围内预留核心土，保证进洞安全。2.4、管棚施工管棚参数：管棚长20米，由长为9米并留有φ12注浆孔的φ108的热轧无缝钢管连接而成，具体设置为：先隧道中心布置一根，然后按40cm的环向间距向两侧对称布置，外插角3°，每侧各16根，总计33根。(1)制作导向墙：施工时先施作砼导向墙（内模采用土模，便于施工），墙厚0.6米，长1米，导向墙内设置两榀I18工字钢拱架，采用Φ22钢筋纵向连接，环向间距1米；同时导向墙内要预埋导向管，导向管采用φ130mm钢管，沿拱部120°范围布置，环向间距40cm，外倾角3°。(2)钢花管制作：φ108钢管上钻注浆孔，孔径为12mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部1.5m段不钻孔作为止浆段。(3)钻孔及清孔：采用脚手架搭设管棚钻孔作业平台；以导向墙内留的孔口管定位、定向，严格控制钻孔上抬量和角度；选用管棚钻机风动干钻法钻进成孔，风动冲击回旋钻头直径、钻压、转速、风量、风压等钻进参数应满足施工需要。(4)顶管：钻孔检测合格后，将钢管连续接长，用钻机旋转顶进将其装入孔内，钢管采用丝扣连接，采用Φ114mm丝扣。为使钢管接头错开，第一节管采用4.5m和9m交替布置，编号为奇数的第一节管采用4.5m长钢管，编号为偶数的第一节采用9m长钢管，以后每节均采用9m长钢管。钢管用钻机顶进，如遇故障，需清孔后再将钢管插入。(5)注浆作业：采用全孔压入式向大管棚内压注水泥浆，用注浆泵按先下后上的原则注浆。注浆量由压力控制，注浆初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。达到结束标注后，停止注浆。注浆完成后及时清除管内浆液，并用M20水泥沙浆或C20砼紧密充填，增强管棚的刚度和强度。2.5、正洞开挖(1)采用上下台阶法开挖，初期支护紧跟，对于上导坑，开挖循环进尺控制在0.8米以内，洞口段采用挖机开挖，并预留核心土，人工用洋镐或风镐修边。(2)初期支护采用型钢钢架与锚网喷结合的联合支护体系（支护参数：I18型钢钢架60cm/榀；Φ25中空注浆锚杆沿钢架环向交替布设，间距80cm，挂φ8钢筋网，喷C20砼24cm厚）。(3)在上台阶进洞达到20米以后，开挖下台阶右半部分，循环进准备工作1、制作钢花管2、制作导向墙钻孔清孔顶进钢管棚清孔结束压力流量达到要求注浆管路检查注浆拌浆尺控制在1.2米以内。待右侧进洞5米以后，再行开挖下台阶左半部分，初期支护紧跟。(4)根据围岩监控量测反馈情况，及时施做洞口和明洞段衬砌，以确保洞口安全及左洞进洞安全。3、出现问题及处理措施3.1、洞口及洞顶裂缝情况崔家垭隧道出口端于11月24日正式进洞，截止12月4日上导坑已掘进12.5米。在11月27日在套拱右侧出现一条斜下方向裂缝（①号裂缝），并在不断发展，随即对套拱基础进行小导管注浆加固处理。并进行观测，该裂缝仍在发展；在隧道进洞5米以后，在配电房门口仰坡与边坡交界处发现第二条裂缝（②号裂缝），洞顶截水沟外侧出现第三条裂缝（③号裂缝）；在隧道进洞10米以后，在斜坡最高处滑面峭壁下方出现第四条裂缝（④号裂缝），在洞顶第二级仰坡面出现第五条裂缝（⑤号裂缝）。根据出现的的裂缝情况结合洞口段实际地质情况分析，判断洞顶滑坡体在人为的扰动下正在向下发生逐级轻微错动。3.2、采取的处理措施滑坡体的存在，严重影响隧道右线出口段的施工安全，为确保安全施工，采取以下施工措施：（1）、地表观测：加强对洞顶地表5条裂缝的观测，加密观测频率，每4小时观测一次。并及时进行数据分析，绘制时间位移曲线图。同时也加强洞内观测：每5米布设一组观测点，每天观测洞顶下沉及周边收敛变形情况两次，并及时分析数据。以此制定相应的施工方案。（2）、对于洞顶纵向K46+180至斜坡最高处滑面峭壁下，横向偏中线左右各20米范围内的滑坡松散体进行地表注浆固结，采用φ42注浆小导管，间排距1m，梅花状布置，长度5米，采用1：1纯水泥浆进行注浆，压力1～2Mpa。（3）、掌子面掘进，开挖进尺每循环控制在0.8米以内，首先采用人工风镐配合挖机开挖。对于挖机不易开挖的部位，采用浅孔松动(弱)爆破，多打眼，少装药，弱爆破，减少扰动，对掌子面岩体进行松动即可。（4）、开挖后立即施做初期支护，并于K46+178处开始在拱部范围增设双层小导管注浆进行加固处理（φ42注浆小导管，环向间距30cm，层距30cm，长度3米，搭接长度不小于1米，采用1：1纯水泥浆进行注浆，压力1～2Mpa），在拱架外侧形成一环向自稳拱，直至完全通过滑坡地段。（5）、当上导坑掘进20米以后，开始分左右侧跳槽开挖下导坑。在下导坑开挖时将洞口套拱拱架向下接腿至设计基线以下80cm，以保证套拱稳定。由于洞口段处于浅埋滑坡地段，在K46+190～K46+133段（Ⅴ级浅埋段）仰拱增设型钢拱架，与拱墙型钢拱架形成一闭合环，并及时施做仰拱衬砌及仰拱回填。（6）、洞口段完成一组仰拱施工以后，开始除削竹式洞门以外部分明洞衬砌施工。待衬砌砼强度达到设计要求以后，开始明洞洞顶回填。选择滑坡面上适当部位的松散堆积体进行回填，其一可以对滑坡体清方减灾，其二可以反压滑坡体，使滑坡体趋于稳定，保证洞口安全。4、几点体会(1)在隧道洞口开挖之前，详细调查隧址区地形、地貌及地质特征，切忌盲目进行洞口开挖、进洞。(2)对于洞口段隧道顶部滑坡松散堆积体可采用减方卸载及注浆固结的方式进行处理，以确保隧道进洞安全。(3)洞口软岩段开挖过程中必须遵循弱爆破、短进尺、多循环、紧支护、强支撑的原则，切忌放大炮，盲目加大循环进尺。(4)加强洞口段隧道顶部地表变形监控及洞内初期支护后围岩变形观测，准确分析数据，及时反馈施工，调整支护参数，确保万无一失。