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1、特長隧道洞口淺埋段施工技術1.概述天龍山隧道位于京臺高速公路段，設計為雙洞分離式隧道， 隧道間距 19.8m； 左線長6521 m ，右線長6551m， 隧道開挖斷面較大。 隧道出口位于福州市閩侯縣荊溪鎮關西村， 洞口為薄層殘坡積粘土層及較厚層強風化花崗閃長圍巖段， 洞口段埋深約為2 25 m； 隧道區位于侵蝕剝蝕高丘陵-中低山區， 地質構造存在5條巖性接觸帶、2條節理裂隙帶及2條斷層； 洞口表層為全風化- 強風化帶， 圍巖為全風化花崗閃長巖， 巖體較破碎，呈鑲嵌碎裂結構。 以左線為例， 詳見圖 1 圖12.施工難度天龍山隧道開挖跨度較大；洞口為薄層殘坡積粘性土層，花崗閃長巖風化嚴重，巖體較破2、碎，自穩能力差，易坍塌，開挖不當會出現大坍塌，隧道工期比較緊張， 洞口段要求要安全快速展開施工。 選擇合理的進洞方案， 防止坍方， 安全快速進洞就成為承建天龍山隧道的首要課題。3.施工方案比選 洞口段施工應在確保安全的前提下穩步推進。經過幾種可實施性方案的比較， 確定了洞口段的施工方案如下: 總體上維持設計方案； 明洞段采用拱部明挖，墻部暗挖施工方案； 加強地表排水和邊仰坡防護； 洞口段設套拱、鋼支撐及 40 m 超前大管棚注漿； 進洞后改為超前小導管注漿； 洞身開挖采用CD法開挖，拱墻仰拱格柵鋼架封閉成環支護， 間距 0.5m/榀； 邊墻設系統錨桿，鋼筋網噴砼支護， 厚度 0.24 m； 防3、水和襯砌采用原設計。 此方案得到了業主監理組織的專家論證組的認可， 幾種方案的比選情況如下。3.1明洞開挖方案比選明洞開挖有拱部拱墻明挖法和拱部明挖，墻部暗挖兩種方法。 拱墻明挖法有影響范圍寬、 邊仰坡刷方及支護面積大、 開挖數量大、 邊仰坡易坍方等弱點， 因此本隧道洞口明洞采用拱部明挖、墻部暗挖施工方法。3.2超前支護方案比選目前隧道超前支護主要有超前大管棚注漿支護、 超前小導管注漿支護、 超前錨桿支護 3 種形式，對比如表 1。表1 超前支護形式對比表支護形式超前大管棚超前小導管超前錨桿工法安全性很安全較安全安全地質適應性較強強不強機械適應性專門機械普通機械普通機械支護時效性好較好一般圍巖4、控制較差較好好施工工序多較多較多進度造價進度慢、 造價高進度較快、 造價較高進度較快、 造價較低適用范圍洞口段，圍巖差，安全度要求高圍巖稍好，安全度要求高圍巖較好，安全度要求較高為安全保險起見，本隧道洞口段采用套拱及40 m 大管棚注漿超前支護， 平穩進洞； 洞內軟弱圍巖段采用施工較為方便的小管棚注漿超前支護。 大管棚采用108壁厚 6 mm 的熱軋無縫鋼管， 管棚環向間距中至中為 0.5 m； 小管棚采用50 的超前小導管， 小導管長 3.5 m， 環向間距 0.5 m， 縱向間距2.8m。3.3洞身開挖方案比選該隧道洞口段開挖寬度13 m 左右， 開挖高度10 m左右， 開挖后應力分布變差5、， 底腳處應力過度集中， 拱頂承壓很大， 加上開挖形成較大的松弛地壓， 使洞身很不穩定。 根據目前的施工技術水平， 適合大跨度隧道施工的方法主要有:臺階法、 CD 法和雙側壁導坑法等。 這 3 種工法比較如表2。開挖方法臺階法CD法雙側壁導坑法工法安全性不夠安全較安全安全地質適應性較強強不強機械適應性大、 中型中、小型小型支護時效性好較好好掌子面穩定差較好好圍巖控制較差較好好地表沉陷較大較小小工程造價較高較高高適用圍巖、級、級、級表 2 3種特大隧道洞身開挖方法比較表考慮到隧道洞口段已采用大管棚和超前小導管注漿支護， 支護效果較好， 因而開挖采用進度快、地質適應性強且工程造價不是很高的CD法開6、挖。3.4邊仰坡防護方案比選本隧道出口采用削竹式洞門，出口右洞成洞面為減少邊仰坡開挖，洞口成洞面均采用正交進洞，仰坡采用噴射砼、水泥砂漿錨桿及掛網加固設計；隧道出口仰坡和邊坡兩側采用液壓客土植灌草進行植物防護，其防護形式是根據邊坡坡率和圬工防護形式等具體確定的。4施工方法、工藝及要求4.1 洞口段施工工序流程框圖（見圖 3）防水與二襯施工 安裝邊墻仰拱鋼架 明洞開挖與支護地表排水與加固邊墻仰拱開挖 開挖核心土復噴支護安裝拱部鋼架監控量測噴錨支護中槽開挖掛網噴砼環向開挖超前支護圖3 洞口段施工工序框圖4.2地表排水和邊仰坡防護施工工藝及要求4.2.1地表排水由于地質松散， 圍巖裂隙，巖體極破碎，7、遇水后圍巖的強度和穩定性必然降低， 故必須采取有力的排水系統， 在洞頂仰坡以外及邊坡兩側設置底寬50cm，深度60cm，厚度20cm的C20混凝土截水溝和急流槽，并且溝底抹漿， 防止大自然降水沖刷隧道邊仰坡及地表水滲入地層。4.2.2邊仰坡防護對仰坡進行錨噴網加固, 見圖 4。圖4 邊仰坡加固示意圖仰坡加固參數如下：錨桿：采用 22 水泥砂漿錨桿， 長度 5 m， 間距 1.2 m1.2 m梅花形布置， 大致垂直于巖層走向安設于圍巖內。鋼筋網: 6鋼筋網， 網格尺寸 20 cm 20 cm。施工時按 4 m 4m 加工好成網片， 鋼筋間點焊連接， 每兩片鋼筋網搭接25 cm。濕噴混凝土: 采用8、混凝土濕噴機械手噴漿，總厚度 10 cm， 錨桿錨入后噴 5 cm， 掛網后再噴 5 cm。4.3超前支護簡要工藝及要求洞口段利用洞口管棚及超前小導管來確保拱頂部分的穩定。4.3.1大管棚施工簡要工藝及要求采用C25混凝土套拱作為管棚導向墻，套拱內埋設3榀工18型鋼工字鋼與管棚鋼管焊成整體，拱部設一環長40 m 的大管棚， 環向夾角為144 。 長管棚采用的是 108壁厚 6 mm 的熱軋無縫鋼管， 管棚環向間距中至中為 50 cm，鋼管軸線與襯砌外緣線夾角13， 管棚管加工成鋼花管 ( 注漿孔孔徑為 15 mm， 間距為 20 cm，呈梅花型布置) ， 管內注0.5:1 的水泥漿液， 注漿壓9、力 0.51MPa。施工中根據現場情況，必要時可加大至2.0MPa。工藝程序: 施工準備搭設鉆孔平臺架立鉆機確定孔位預設導向管套管鉆進頂入鋼管取出套管管內注漿進入下道工序。4.3.2小管棚施工簡要工藝及要求在洞頂 150 度范圍內設 50的超前小導管， 小導管長5 m， 鋼管環向間距50 cm，縱向間距2.8m，在其前部鉆注漿孔， 孔徑8 mm，孔間距15 cm，呈梅花形布置， 前端加工成錐形， 尾部長度100 cm， 作為不鉆孔的止漿段，注漿采用 0.51 的水泥漿液，注漿壓力0.51MPa。4.4洞身開挖施工工藝及要求待超前支護注漿強度達 85%后， 方可開挖。 洞身開挖采用CD法， 嚴格10、控制超欠挖， 拱部、 邊墻超挖部分需采取措施 ( 如留注漿管注漿等) 回填密實， 噴射混凝土必須密實， 不得留有空洞。4.4.1開挖方法及步驟（見表5）隧道分為左、右導坑進行開挖，每側導坑又分為兩步臺階。為保護好圍巖，圍巖盡量采用機械輔人工開挖，每循環進尺按每榀鋼架間距0.5m。 級圍巖中壁法施工示意圖施作左洞室拱部50超前注漿小導管開挖左洞室上臺階(循環進尺0.5m)及時施作初期支護，設置中隔壁臨時鋼支撐(設置臨時仰拱)開挖左洞室下臺階（循環進尺0.5m），滯后于1部35m。及時施作下臺階初期支護及接長中隔壁臨時鋼支撐分段拆除臨時中隔壁，每次拆除長度6m仰拱及矮邊墻初期支護基面處理及時鋪設仰11、拱及矮邊墻防水板，灌筑仰拱填充及矮邊墻邊墻、拱部初期支護基面處理施作邊墻、拱部復合式防水板立模灌筑邊墻、拱部二襯鋼筋砼序號圖 示施工步驟說明123456中壁法開挖施工步驟圖1234施作右洞室拱部50超前注漿小導管開挖右洞室上臺階(循環進尺0.5m)，滯后于2部1020m。及時施作初期支護(設置臨時仰拱)開挖右洞室下臺階（循環進尺0.5m），滯后于2部1020m。施作下臺階及仰拱初期支護，及早形成封閉受力環654.42中隔壁拆除在CD法中的一個關鍵問題是拆除中壁，據以往經驗，中隔壁拆除時間應在全斷面成環后，各部位位移充分穩定后，才能拆除，其要求如下。4.4.2.1 中壁拆除參數(1)拱頂下沉量：12、7d的增量小于2mm。(2)凈空收斂值：7d的增量小于4mm（拱頂下沉的2倍）。4.4.2.2安全管理參數管理水平管理階段中隔壁拆除中位移量（mm）中隔壁拆除后位移量（mm）1安全362注意6123危險12244.5初期支護施工工藝及要求（1）初噴： 洞身開挖后， 立即噴射第一層 4 cm 厚的混凝土進行封閉， 減緩圍巖的變形。（2）系統錨桿：采用25正反循環中空注漿錨桿，環向間距1.0m，縱向間距1.0m， 錨桿安設垂直于圍巖， 注M30泥砂漿。注漿后安裝錨墊板，錨墊板與巖面密貼，間距均為 0.75 m1.0 m ( 環縱) 。（3）雙層鋼筋網： 6 鋼筋， 間距 20 cm 20 cm，鋼13、筋網事先按 2 m 2 m 規格制作成網片， 初噴后再安裝。（4）鋼架：采用格柵鋼拱架，縱向間距 0.5 m， 鋼拱架全環按單元安裝。 初噴后安裝鋼架， 拱墻仰拱封閉成環， 安裝時應加打鎖腳錨桿； 背后要用混凝土楔形墊塊墊實； 垂直于隧道中線， 其傾斜度不大于 2，鋼架與定位錨桿焊接在一起， 各鋼架之間用設縱向連接筋連接。（5）復噴： 錨桿、 鋼筋網、 鋼架施工后， 進行噴射混凝土覆蓋， 每層噴射厚度 5 6 cm 至設計厚度 24 cm。4.6監控量測根據新奧法施工原理， 監控量測是隧道施工的重要環節， 施工中將圍巖監控量測作為一道重要工序納入到整個施工過程中。施工中必測項目： 洞身凈空水平14、收斂和拱頂下沉、 洞口段地表下沉量測。淺埋地段地表下沉量測宜與洞內凈空變化和拱頂下沉量測在同一橫斷面內橫斷面方向應在隧道中線兩側每隔25m布設地表下沉測點，每個斷面設置711個點，測量范圍在隧道開挖影響范圍之內。地表下沉應與頂量測頻率相同，按設計量測頻率堅持觀測， 及時進行數據處理， 繪制相關時態曲線， 進行回歸分析， 反饋信息和提出相應對策。地表沉降橫向測點布置圖4.7防排水結構防排水：“以排為主， 防、 排、 截、 堵相結合”綜合治理原則。防水： 隧道采用復合式襯砌， 初支噴砼封閉巖面裂隙， 二襯模筑 S8 防滲混凝土實現結構自防水；初期支護與二次襯砌之間設置復合防水層， EVA防水卷材的15、厚度為 1.2 mm， 土工布單位質量為300 g/m2。 明洞防水除混凝土結構自防水外， 在結構外鋪設 EVA 防水層+無紡布， 回填土夯實， 并在表面鋪一層黏土隔水層。疏排：在初支與二襯間沿隧道環向設置50HDPE單壁波紋管盲溝， 隧道兩側墻底設置10cm雙壁打孔波紋管縱向貫通全隧道， 環向排水管均與墻底兩側縱向排水管相連， 然后通過10cmPVC橫向排水管將水引入兩側32.8cm雙壁打孔波紋管側式排水管或44.3cm雙壁打孔波紋管中央排水管排出洞外，路面水通過路緣通逢式排水溝排出洞外，與洞外的天溝、排水溝、截水溝形成完整的排水系統。沉降縫、 施工縫防水: 除施工縫外, 在圍巖類別變化部位16、預留沉降縫； 在沉降縫用橡膠止水帶防水,在施工縫處用遇水膨脹止水條防滲。4.8襯 砌隧道洞口段采用加強襯砌, 拱墻及仰拱均設置雙層鋼筋,拱墻采用C25防水混凝土,仰拱采用C25普通混凝土， 二次襯砌采用移動式全液壓模板臺車和泵送砼整體澆筑。仰拱是保持隧道穩定的重要部分, 應盡早施工, 施工中采用仰拱棧橋引導交通, 仰拱先于邊墻施工, 及早成環。5結 語隧道洞口段一般圍巖軟弱破碎, 地質情況復雜, 淺埋段更是如此； 長大隧道施工工期一般較緊,洞口段施工順利與否直接關系到隧道施工形象進度的快慢； 選擇合適的進洞施工方案至關重要, 能夠確保隧道施工安全, 加快施工進度, 合理控制成本, 做到事半功倍。長大隧道在選擇進洞方式時更應結合隧道洞口特點和地質情況, 比較各種進洞方式的各自特點, 選出適合本隧道特點的進洞施工方案, 這一過程中聽取專家的意見尤為重要； 地質條件復雜的隧道組織專家評審論證進洞方案十分必要, 也非常可行。隧道洞口淺埋軟弱圍巖段要遵循“超前支護、 短進尺、 弱爆破、 強支護、 勤量測, 早閉合” 的新奧法施工原則施工中, 將超前支護與錨噴支護緊密結合, 超前大管棚、 短管棚均與鋼架聯接成整體, 能更好地發揮聯合支護作用。像地質預測預報一樣, 重視監控量測在隧道施工中的作用, 將其作為一道工序納入施工管理過程中, 根據數據處理反饋的信息調整支護參數, 指導施工。