隧道浅埋段开挖及支护技术

1、隧道浅埋段开挖及支护技术前言文章对隧道浅埋段开挖技术进行了介绍，对隧道浅埋段支护方法进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对隧道浅埋段开挖及支护技术进行了探讨。二、工程概况以某段地铁隧道上一隧道建设工程洞口进洞方案中的洞口开挖及支护为例，隧道长度属于中长范围内，具体为1151米。隧道洞顶埋深达16米，隧道洞口地段周围岩体均属n类，地表土质含有碎石土、填筑土和低液限黏土，其厚度约为0.5米至3.5米之间，基岩构成主要以凝灰岩为主。强风化带厚度约在4.8至8.0米范围内，由于网状风化裂隙发育原因，岩体体现松散，存在风化裂隙发育现象，岩体外形结构特点为呈碎、块状镶嵌结构，其稳定性不

2、强。隧道地下水形状大部分为滴水状，地质条件比较单一。三、浅埋偏压段支护施工的总体思路1、地表加固，防止地表土体顺坡溜塌，封闭地表裂隙，防止地表水向洞内下渗，坡面设泄水孔将覆盖层岩体内水引排出去，便于固结土层，增加稳定性。其目的是加固拱腰以上土层，减小（弱）围岩对洞身结构的偏压荷载。2、洞内加强支护，提高结构的刚度和抗倾覆能力。3、进行超前预支护，减少超挖量，防止掌子面的坍塌。4、针对围岩地质条件改进开挖方法，尽量减少对围岩的扰动，缩短工序的循环时间，尽快闭合初期支护钢架。减少围岩变形收敛的幅度，提高初支和围岩共同受力效应。5、偏压严重地带采取回填反压措施，减弱围岩对结构的偏压力。四、隧道浅埋段

3、开挖及支护技术隧道开挖要遵循确保最大程度不对围岩造成扰动前提下选择符合隧道工程特点的开挖以及挖掘的办法，并有利挖掘施工的快速进行。即不仅对隧道所处位置的地质条件、周围环境进行了解，还要对隧道周围岩石坚硬程度进行掌握，在此基础上，选择一种既能适应隧道地质条件及其变化又有利于挖掘进度推进的开挖以及挖掘方式，并尽量不对隧道周围岩体造成干扰。隧道开挖方法从广义上来讲指的是开挖成形的方法。开挖方法按照隧道横断面分布状况来看，可以分为台阶开挖法，全面开挖法以及留核心土台阶开挖法等。下面我们将会结合实际案例，主要对台阶开挖的应用进行详细分析。台阶开挖法指的是，将隧道设计断面以上半断面与下半断面进行划分，再一

4、个断面一个断面的进行开挖成型。对于III、IV级围岩并且含软弱夹层带或节理发育地段采用台阶开挖法最为适宜。1. 支护原理由于隧道开挖断面大，洞口处岩体风化十分严重，土体松散，洞口开挖面极易发生坍塌，施工进洞困难。采用大管棚超前支护施工技术对洞口段堆积体进行注浆固结然后再开挖，这样可以有效保证洞口边仰坡稳定，而且使开挖轮廓线外圈形成棚幕和一层壳体，从而大大增加了进洞施工的安全性，确保顺利进洞。大管棚超前支护技术支护原理如下：注浆管棚通过注浆填充围岩裂隙，提高围岩的强度和刚度，从而提高围岩的整体承载能力。通过向围岩注浆形成的加固圈起到“承载拱”的作用，支承“承载拱”上部的岩层重量，使拱内部的围岩与

5、支护系统处于免压状态，拱内部的围岩与支护系统受到的力仅是由于拱向隧道方向的变形引起的形变压力，当管棚为惯性力矩较大的厚壁钢管，且沿隧道开挖轮廓线周密布置时，加固圈的变形较小，因此，隧道支护结构所承受的上部荷载大大减小。另外，在管棚进口端加套拱基础，另一端深入到隧道围岩较为完整、坚硬处，这样可以对上部的破碎软弱围岩形成一个稳定的“简支梁”支撑结构，此简支梁可承受上部松动压力或者传递上部荷载的作用。2. 隧道开挖隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。即在选择开挖方法和掘进方式时，一方面应考虑隧道围岩地质条件及其变化情况

6、，选择能很好地适应地质条件及其变化，并能保持围岩稳定的方法和方式另一方面应考虑隧道范围内岩体的坚硬程度，选择能快速掘进，并能减少对围岩的扰动的方法和方式。隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、留核心土台阶开挖法、分部开挖法等。台阶开挖法，一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型，也有采用台阶上部弧形导坑超前开挖的。台阶法适用于III，IV级围岩且含软弱夹层带或节理发育地段。根据围岩的破碎程度，台阶法又可分为长台阶法、短台阶法、超短台阶法。分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故可称为导坑超前开

7、挖法。常用的有上下导坑超前开挖法、上导坑超前开挖法、单（双）侧壁导坑超前开挖法等。3. 隧道支护隧道支护方法有很多，包括锚杆支护、钢支撑、注浆导管超前支护以及管棚超前支护等，本文主要研究注浆导管超前支护以及管棚超前支护两种方法。（1）隧道浅埋段注浆导管超前支护。在超前支护方法上，超前注浆导管与超前锚杆的施工原理以及作用基本相似，其原理可以分为三种，即联结、组合以及整体加固原理；而被灌入地层的浆液将以渗透、填充以及密挤的方式挤走岩石缝隙中的土颗粒以及空气后而充实岩石缝隙，将原本疏松的土粒胶凝结形成一个完整的整体，经一定时间后原本松散的岩体将变得更加坚固，形成刚度更大、防水性能好的土层加固圈，从而

8、增强了岩土体的稳定性。（2）隧道浅埋段管棚超前支护。管棚施工方法适宜应用于较难成拱的岩土体地层。其指的是在对隧道进行开挖之前，在掌子面前方地层里将浆液注入并冷冻，随后将钢管、锚杆、钢板等打入，使拱形连续体于隧道横断面上形成，并对开挖面前面地层起到加固作用，同时通过其自身支撑力为前方土体的稳定性提供保障，降低地表沉降量的技术的总称。通过相关研究证明，围岩注浆加固对其强度以及变模量具有提高的作用，从基本上对围岩的变形进行改善。(3)锚杆支护在岩土体中打入锚杆，能约束岩土体的变形，并通过向围岩施加压力，使原来处于二轴应力状态的洞室内表面的围岩保持三轴应力状态，从而阻止了围岩体刚度的恶化，尤其是松动区内围岩的刚度。通过在岩土体中的系统锚杆的作用，在岩土体中形成了被