碎石弃渣地段的隧道进洞方案

碎石弃渣地段的隧道进洞方案1.工程概况某隧道位为上下行分离的四车道高速公路隧道，左线长295cm，右线长350m。隧道净宽10.5m，净高5.5m，最大埋深约75m。其中右线隧道因为路线所经地带地形复杂，地质条件差，而且受路线走廊带上分布的丹东至本溪的铁路、304国道及细河的影响，逼迫其从修建304国道的堆积碎石土中进洞。根据进口有关的岩土层的成因时代、岩性特征、埋藏分布条件及物理力学性质，可分为以下情况。①素填土：为1997年修建304国道时对山体开挖而造成的块碎石人工堆积物，结构松散，极不稳定，堆积形态不规则，块、碎石占90%，该层素填土在YK120+921钻孔处厚度8.1m，动力触探7.97击，结构松散。向下8.1~8.5m为地表腐植土，含有植物根系。8.5m以下为碎石土，动力触探10.3击，稍密。②-1层强风化混合花岗岩：灰褐色，粒状结构，块状构造，节理裂隙发育，多为张性，少数为微张，呈块（石）、碎（石）镶嵌结构，层厚4~11m。②-2层弱风化混合花岗岩：浅灰-浅肉红色，粒状结构，块状构造，节理裂隙发育，该层中有混合岩化变粒岩、混合花岗片麻岩残留体出现。②-3层微风化混合花岗岩：浅粉色-粉红色，节理发育，偶见有石英细脉充填，岩体呈块（石）、碎（石）镶嵌结构。在该层中有混合岩化变粒岩和混合花岗片麻岩残留体。隧道进口围岩以素填土为主，且全、强风化混合花岗岩受F17断裂带及上盘平行低序次断裂影响，节理发育，岩体被切割成块石、碎石状，呈不稳定状态。地下水主要为孔隙水，水量贫乏，丰水期间大气降水沿坡向流下，对施工有较大影响。进口地质坡角约30度，隧道轴线与坡面呈45度斜交。隧道成洞面拱顶离304国道路面垂直距离约为15m，与304国道路肩水平距离约为20m。304国道约有2/5修筑于碎石土及素填土上，其余位观于全风化混合花岗岩。在YK120+935处，国道柏油路面有裂纹带，带长近百米，裂缝宽0.3~0.4，最宽达2cm，推测裂纹处为填挖分界线，填方侧出现沉降2~3m。2.方案的选择某高速公路是辽宁东部边防城市丹东通过沈本线连接沈阳的、具有重要政治、经济、国防意义的国道主干线。由于304国道为丹东通向本溪、沈阳地区惟一的一条的公路，因此方案的选择首先必须保证国道的安全、畅通。第一方案：明挖方案。即304国道挖断，其下素填土全部清除，做成明洞，隧道成洞面向前推进至强风化花岗岩。此方案隧道施工简单、明了，设计与施工难度都较小，关键是国道如何保证能保证交通不中断，最直接的想法是国道改道，但经实地多次勘察和对各界人士的调查及咨询，发觉由于本地段山势陡峭，304国道无法改道，且无地段可以局部饶行；另有一设想是在挖断处做一临时高架桥，但设计和施工难度都很大，且由于该地段大型集装箱货柜车较多，难以有效的保证行车安全。第二方案：顶推方案。该技术在铁路施工中当两线交叉，且路线下穿时，曾经使用过，但其截面积较小，且其所过地段多为均质的砂性土或粘性土，而本地段块、碎石含量较高，且隧道截面积大，所要克服的摩阻力较大，千斤顶的后座力也很难保证有效的支撑，故施作难度极大。第三方案：暗挖方案。采用抗滑钢管桩、坡面钢管注浆加固、超前长管棚、自钻式锚杆等综合处理措施进洞。实际施工采用此方案，以下对此作一详细介绍。3.进洞前的加固处理及超前支护3.1抗滑钢管桩由于涉及到304国道的安全、畅通，为避免隧道进洞时，一旦坡面或掌子面产生滑动，极有可能造成304国道会产生滑移、塌陷，中断交通。进洞开挖前沿304国道路肩外1m约20m长范围打长度为13m的两排φ108×6mm有孔钢花管注浆，梅花型布置，间距1m，外露1m，钢管要求深入强风化花岗岩1.5m。有孔钢花管应从两侧向中间施工，必须保证注浆完成后才能施作下一根。注浆采用水泥-水玻璃浆液：水泥与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为35玻镁度，水玻璃模数为2.4，注浆压力保证初压0.5~1.0MPa，终压2.0MPa。注浆结束后应及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密填充，增加钢管的刚度和强度。注浆参数应在施工中不断调整，以尽量保证钢管之间浆液充填饱满，形成稳定壳体。引抗滑钢管桩施筛工前必须费用萍C1冬5晨号混凝土局部朽拓叉宽进304,绣紫国道，即靠山圈侧加宽国牵道英3~吹4m吸，施工时占用唉半幅公路，并撑对该段公路进或行交通管制，橡有利于正常施鞋工，且保证行混车安全。违3.2幻冈坡面钢管注浆察加固古在抗滑钢管桩捆施工完成后，悦才能对仰坡面懒进行局部刷方初清除表面危石微、滚石，并根旱据抗滑钢管桩扩施工效果可进婆行适当的清方劝。夜染整个边、仰坡偏面采暮用字φ缎42×凳3.5m赛长趟3m胁热轧小钢管，疑间距筐1.5m慕×感1.5m爽单液注浆加固窗。钢管前端郑10cm办加工成尖锥状饥，管壁四周举钻丢φ泰8mm醒的压浆孔，但赏尾部坦一米饭不设压浆孔。西注浆前评以惜φ谊8相钢筋网（桃20cm屠×君20cm摄）及则10cm点厚喷射混凝土书封闭坡面。单屈液注浆不仅可低简化工艺，降催低造价，而且巴固结强度高，挖但浆凝时间长昼，因此，本单梳液注浆以水泥便砂浆为主，添腔加声5进%待的水玻璃（重四量比），由于远空隙率较大，商注浆压力要求冻较低，终压不榴超千过控0.5MP宅a衡。施工时由于秩围岩注浆可灌永性差，效果不粪好，不能达到灌固结围岩的目饰的，改成水演泥航-劲水玻璃双液注族浆。原付3.0m嫌长的钢管加长奇至钥6~邻7m惰，更好地加固堡松散土体。音3.3倾乒超前支护挤进洞的辅助施浅工措施的好坏胁、强弱是本项细工程成败的关琴键。长管棚是傻对付隧道不良未地质的有效手还段，适合特殊棍困难地段，如搏极破碎岩体、健塌方买体、岩堆等地找段。设计时以锁管棚作为进洞负的辅助施工措瓦施，应该说是妹行之有效的且鉴较安全的超前余支护手段，当址然，在本堆积踩碎石土中因大怖块状碎石含量费较多且直径较逝大，管棚的施搜作相对来说有哑一定的难度，余很容易造成管祥棚偏位，因此逗施工技术要求剧比较高，必须尽要有较丰富管楚棚施作经验的塞施工单位，且僵其机具设施也志要合适。管棚夹的施作要求施忧工单位注意以舰下方面：做套巷拱时应尽量少赵破坏坡脚，以陈避免引起边坡医失稳。管棚长昌度要求拱腰侧辨的第一根深入则混合花岗岩伸3m虑，由于围岩松随散，施工时要揉求钻进速度不宾应冒进，应减每低转速，防止翁钻杠在外力作纵用下偏位。遇习到孤石更应减走速，不宜强行谈对钻杆施加顶窃压力，造成孔球位偏斜。下管订时如遇到塌孔批现象较严重时其可先注浆固化乖，再钻进，反昨复多次。困难迈地段亦可用厚港壁钻杆打入后搅在钻杆内注浆厘，把钻杆留在剩孔内代替钢管绝。注浆设计时撤采用水梦泥授-促水玻璃双液注恐浆，施工前要杏求施工方现场创做了双液注浆叮配比实验，按斥水玻璃浓度帐为蛮3探5毙玻镁度，水玻中璃模数玉为税2.厅4浆，水钓泥裁-棕水玻璃体积比叼分别戴为驱1鞋：刃0.浓5油至挂1丙：沫0.叫1闷时，浆液胶凝虎时间智为鸽30~75去s流，因此注浆采撒用单液，添贫加螺5故%脆水玻璃。实际容施工时钻孔岭43m价，但由于操作顷人员钻进速度殿太快，不能及矮时用罗盘测定挨钻杆偏角，使塞得部分钢管仰庄角过大，管棚垦末端超挖严重瓜，开挖时在管慕棚施作的末端敢加设了超前小衬导管，从而有寄效控制了超挖网。革4.圣帐洞内结构设计盒隧道洞口段的爽设计与施工历代来是隧道建设违的关键部位，宗进口由于受各盾种条件的限制历只能从碎石堆城积土中进洞，厌衬砌参数先以杨工程类比法拟并定，铜以有限元对其镜进行校核。由嘱于结构受力明富确，计算时按弦全部松散土荷斤载作用于结构移上。采用杆系付有限元计算，责拟定的初期支正护结构参数见稿下窗：挂1焦8冬工字钢间距睁0.4m糊一榀，虫喷汗C2或0崖混凝土径25m哭，非挂像φ矿8步双层钢筋网（辅20cm惧×衬20cm膛），注浆锚杆私长收3.0m荷,色仗间距序1m慧×驾1m挨，且在每榀钢缸拱架两侧分别圾设置两根矩3.0m让长注浆小导管右，以保证基础样的足够承载力终。亲初期支护的安裂全与否，按计绸算得出的锚杆掀和钢支撑（含辟喷射混凝土）适的承载力情况冰验算。锚杆承致载力计算主要钉按承载拱理论易计算：由于系丸统锚杆的作用仿，洞室周边围孝岩承载拱厚度严变得与锚杆长峡度相当；由于青锚杆的加筋作旁用，使得承载夕拱岩体强度提汗高。根据锚杆葱长度、间距以扁普氏理论计算肃承载拱厚度，藏对锚杆支护直满接加固的洞周松围围岩体取用办较高抄的暑c惊，鸡φ质值。钢支撑（长含喷射混凝土耽）承载力计算杰：以型钢拱架爪和喷射混凝土傻根据等刚度换挺算后进行内力置计算，因允许苗喷混凝土开裂浙，故轴力由混肌凝土和型钢承广担，弯矩只由艰型钢承担，按谢容许应力法分管别进行强度校穿核，经计算锚滋杆承载力约遣在仇3~尚4m藏土荷载，而型所钢拱架和喷射槐混凝土可承担毕约消8~珠9m预土荷载。由于约衬砌顶土荷载骆为医15m尘，即二次衬砌斩将担当约铅3m掀土荷载，素混好凝土即可满足演要求，但由于野本地段不均匀火沉降严重，差穴异沉降所造成前的内力是巨大调的，左右两侧爱拱脚即便有备5mm仓差异沉降，其愿所造成的内力孙也是素混凝土蹈不能接受的，宵故二次衬砌采兰用钢筋混凝土漠结构。施工时诊必须进行严格明的监控量测，师内容包括地表典沉降、洞内拱鞭顶下沉、两侧挨位移收敛，应雕每闷5m备设一量测断面帆，二次衬砌必怕须在洞周变形尼基本稳定后再叙施作。腊5.绝武施工注意事项啊5.1绢才开挖方案载开挖方案应在桶围岩加固完成湿好后，根据其太加固的效果综短合考虑。在软音弱围岩地段开反挖方案制定尤柿其重要，由于桑本段地质差，员埋深浅，断面行大，且对地表宜下沉有严格要肚求，为稳妥进纸洞，采用的立是色C还D训法（即中隔墙请法），见新图院4倦。慢C狼S甚法开挖是分为徒四部，因为每戴部断面小且都喷及时封闭成环团，故开挖时引迅起的地表沉降野量较小。施工胀时，由于坡面衰注浆效果良好挥，抗滑钢管桩样及长管棚的施不作都很成功，棕决定改用台阶亚分步导坑开挖呀法（即环型开俭挖留核心土法戴），上台阶可蝶适当加长，约拴为盏1丽倍洞跨，要铜求颜10~川12m帜，增加锁脚注赤浆小钢管，每苏榀钢拱架每侧滚设两根，导5.0m夸长，以保证上涂导钢拱架基地竹牢靠。台阶分斜步导坑开挖法倚比舌较火C马D犬法具有机械化宗程度高，施工动速度可以加快傅，核心土可以炒有效地稳定开芝挖面的优点。两由于是采用人抽工开挖，故要耍求施工时严格饰控制超欠挖，点断面轮廓力求乞圆顺，减少应幕力集中现象。历且要求施工工巡序紧凑，缩短联仰拱封闭时间宰，改善初期支吵护受力条件。鹅5.2泉巡锚杆施工健由于普通系统给砂浆锚杆在碎朱石堆积土中难貌起作用，而普汪通中空注浆锚活杆成孔困难，穴反复的钻孔、欢清孔对土体的摘扰动严重，且摆用水冲孔也易饰造成土体的滑妻动而失稳。因凤此系统锚杆采吴用的是蛙3m肃长自进式锚杆傲，以高压风冲厘孔排渣、注浆惨，避免对土体职造成过多扰动疮。由于堆积碎栋石土的特殊地坟质情况，主要抢采用耐磨合金庄钻头并要求具饭有预留浆液孔算。锚杆本身即氧为钻杆，遥内为中空，当夹锚杆的钻设达溉到设计规定的代深度时，孔内沫的所有浮土岩脾屑应利用钻机翁的压缩空气清贼理干净，注浆伴主要采用水泥矿浆液，其水灰木比捕0.4~0.本5贝5导。隆注浆可采用两是种方式，其一换是边钻进边注忘浆，钻进速度虫不应过快，以董保证浆液的扩喊散，当钻到设桨计深度时，应袜继续注浆，直滋到注浆压力达宽到未0.2MP吩a燥，并持备续待5控分钟，以不吸劫浆或孔口返浆壁为结束标志；票其二是一次性引钻到设计深度援，用专用注浆肤接头和止浆塞锅进行注浆作业裤，注浆结束也逆应满足其上条耕件。锚杆原则傍上在安装采约亮2盖4配小时后，应将闲螺帽及载板旋历紧评至援3扭吨，载板必须轨紧贴喷射混凝剥土面，以把承掠载力均匀传给瞎锚杆，避免锚为杆产生弯曲应鼓力。彻6.永拔几点体会两（祸1纹）软弱破碎的闸复杂地段的处盘理方案应采用符综合治理，多斜种手段并举，控而注浆是基础负。绕（爸2惑）长管棚作为井超前辅助施工悼手段对付不良填地质是一种很谨好的方式，但鲜对于管棚仍没扮有较详细的施落工规范、方法妙或准则，长