大峡山隧道进口端施工及塌方处理

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2012-12-13 09:37 热度:

  [摘要]本文主要针对大峡山隧道—处在深断裂带中的进洞口端Ⅴ级围岩浅埋段施工及塌方处理采取不同施工方案,取得了良好成效,可为类似工程提供参考和借鉴。

  [关键词]深断裂带,Ⅴ级围岩,支护参数,塌方处理

  1工程概况

  大峡山隧道进洞口段位于浙中山区的桐庐县富春江南岸,属于20省道桐庐上杭州至建德马岭段改建工程,隧道的起点里程K8+490终点里程K11+495,全长3005米双向公路隧道,净高5m净宽10m隧道,设计行车速度60km/h。原设计进口端明洞5米,套拱2米,Ⅴ级围岩210m,洞口浅埋段埋深约5-8米。

  2工程特点及技术难点

  特点及难点一:工期紧、单头掘进达1500多米,8个月内完成,平均每月开挖支护达到188米;

  特点及难点二:地质结构复杂,隧道进口段主要穿越萧山-球川深断裂带,地表由一系列平行断层组成,宽约1Km断裂带,多为逆冲断层,围岩变化频繁,围岩变化意味着施工方案的变化,给施工带来极大的不利,尤其对施工进度的影响非常大;

  特点及难点三:进洞口段埋深极浅,洞口覆盖层只有5~8米,自然坡又小,仅18°。再加上断裂带强烈影响,造成岩体破碎,基岩节理裂隙发育,围岩长期受水侵泡,岩石变软,泥质岩石开挖后常呈团块或泥浆状出现,为此在施工中针对不同岩性采用不同的支护方法;

  特点及难点四:施工工序多而复杂,本隧道进口端围岩施工条件极差,为Ⅴ级围岩,设计为“复合式”衬砌,后由于围岩变化,隧道施工方法作了相应的变更。

  3施工方案的选用

  大峡山隧道进洞口端原设计为210米的Ⅴ级围岩,由于地质不符后变更为278米的Ⅴ级围岩,在此段Ⅴ级围岩分四种类型施工方案施工;

  1、进洞口端(K8+495~K8+523)28米范围内采用管棚超前支护施工方法,并加长套拱,套拱由原来2米加长到5米。

  2、塌方段(K8+523~K8+528)段处理;

  3、洞身一段(K8+523~K8+711.4)188.4米范围内采用双层超前小导管加钢拱支护的施工方法;

  4、洞身二段(K8+711.4~K8+773)61.6米范围内采用原设计的普通Ⅴ级围岩施工方法。

  3.1进洞口端(K8+495~K8+523)

  1、管棚施工

  由于隧道进洞口处岩体风化十分严重,土体松散,基岩节理裂隙发育,所以洞口开挖面极易发生坍塌,为防止洞口施工塌方,进洞采用30米的管棚超前支护的施工方法。管棚采用潜孔钻机钻进并顶进 钢拱架成型

  长钢管棚,一次性打入。钢管规格采用热轧无缝钢管φ108mm,壁厚6mm节长6m,3m,环向间距40cm,方向平行与路线中线,管与管之间按120°方向总共打37根钢管。

  管棚的固定端采用C25砼套拱,套拱在明洞外轮廓线以外,紧贴掌子面施工,套拱内埋设三榀18号工字钢,工字钢与管棚钢管焊接成整体

  管棚注浆采用水泥浆与水玻璃浆体积比1:0.5;水泥浆水灰比1:1.

  2、洞内施工

  步骤:管棚超前支护-上部环形开挖-上部初期支护-核心土开挖-下部开挖-下部初期支护-仰拱施工-模筑二次衬砌。

  管棚施工完毕后当洞口开挖后,洞身掌子面围岩为拱顶以下1.5米左右为黄色含水量饱和的含粘性土的圆砾,其下为强风化的炭质泥灰岩,自稳能力均较差,洞身开挖后失去外部支衬的周边围岩便不断掉块,剥落,给初期支护施工带来很大安全隐患,特别雨季到来,洞身围岩含水量增大,对隧道洞口段带来更大的安全威胁,为此经设计修改后施工参数如下:

  ①开挖改用了上弧导坑环行开挖留核心土法施工,部分岩石采用放小炮松动爆破,以人工和机械相结合方法施工;②加密钢拱架密度,每榀钢拱架由原设计的0.75米调整为0.5米;2.取消原设计的中空锚杆,以φ42mmx4mm注浆小导管代替,长度增加至5.0m间距0.75m,注浆采用单液水泥浆,压力控制参数大管棚的注浆参数;③比原设计再加长3m护拱确保仰坡稳定。

  3.2塌方段(K8+523~K8+528)处理

  当隧道进洞30米管棚施工完后,掘进到K8+523时,掌子面上左侧出现黄色砂粘土,因含水量高,开挖暴露后。发生流变,导致左侧开挖线外侧砂粘土滑塌,形成大面积的塌方。右侧靠下为强风化的碎裂状黑色含灰泥灰岩,为确保安全控制塌方扩大,先对整个塌方面初喷砼进行封闭,塌腔内打设注浆小导管,然后架设钢拱架、挂内模、喷射砼形成隧道断面,对塌方的处理采用注浆小导管;结合φ6@200×200钢筋网片喷射C20早强砼密实回填初支背后的空腔,然后再对岩体注浆,直至监测围岩稳定后。

  当掘进到K8+524时,左侧掌子面和左侧开挖线外侧大面积塌方至K8+528的4米范围内,左侧超过初支面4m,上部超过拱顶接近5m形成较大塌腔,在此情况下,对塌方再次做如下处理;

  ①对K8+520~K8+524段已做好初期支护的断面进行再次加固,加固采用18号工字钢做成拱架,与原支护拱架紧贴,确保拱架整体稳定性(支护稳定后再拆除)。

  ②用隧道洞渣回填掌子面,尽量限制塌体外流,然后喷射厚度25cmC20早强砼封闭整个回填表面,接着施作φ42x4mm打孔垫轧无缝钢管长@1.0×1.0m按梅花型布置,最后对侧墙塌腔及回填体进行压浆加固填充。

  ③逐榀开挖回填体,拱顶先形成隧道断面形式,拱顶塌腔暂时回填50cm厚,并布置φ6@200×200钢筋网片。

  ④穿过塌方体掘进时纵向采用双层小导管超前支护,外偏角分别采用10°、45°,单层小导管间距30cm,小导管单根长度5m,纵向搭接长度按原设计。

  ⑤当向前掘进到K8+530时,对K8+524~K8+528段拱顶塌腔进行喷射砼密实回填至塌方顶。

  3.3洞身一段(K8+528~K8+711.4)

  该段183.4米范围内,围岩内断裂发育,围岩挤压破碎强烈,地表水和地下水丰富,围岩渗透性较好,围岩出露以泥岩、泥质粉砂岩及炭质泥灰岩为主,熔结凝灰岩仅出现在末端,围岩含水量大,很容易造成塌方,根据前面围岩施工情况看及现场地质勘察预报结果显示,此段围岩还可能出现塌方情况,因此本围岩施工以处理断裂塌方为主,对后面Ⅴ级围岩采取了加强支护方法,为此对围岩的施工及初期支护参数做如下变更:

  1.本段开挖坚持“短进尺、早支护、勤量测、快封闭”的施工原则,以留核心土和上、下导坑台阶相结合施工法,进行爆破开挖;

  2.钢拱架仍按进洞段布置16号工字钢,间距由原来的0.75m变更为0.4m;

  3.纵向增加双层φ42x4mm注浆小导管支护,外偏角分别用10°,45°;每层小导管环向间距30cm,小导管单根长5m,纵向搭接长度2.5m;

  4.系统锚杆由φ25x5mm长度3.5m中空注浆锚杆改为φ42mmx4mm长度5m注浆小导管,横向间距0.75x1.0m呈梅花型布置;

  5.钢筋焊接网,喷射砼厚度按原V级围岩施工。

  3.4洞身二段(K8+711.4~K8+773)

  该段61.6米围岩为强风化的晶屑熔结凝灰岩,由于受萧山-球川深断裂影响,断裂构造发育,围岩遭受强烈挤压,多呈片理化出现,片理石上常出现白色石英方解石细脉,局部呈团块状出现,裂隙面上渗水明显,滴水不断,由于围岩长期受水侵泡,岩石变得较为松软,此段围岩比前面围岩岩性单一,与原设计情况基本一致,该围岩按原设计的普通V级围岩施工。

  4.隧道衬砌结构施工

  4.1隧道衬砌防排水施工

  (1)衬砌柔性防水工程:在衬砌背面设置土工布和隧道专用防水卷材,其作用兼作衬背排水层及缓冲层。在衬砌浇筑工作缝设置带注浆管遇水膨胀橡胶止水条;沉降缝在隧道结构形式变更处放置,采用中理式橡胶止水带防水;并在所有施工缝,沉降缝位置放置背贴式塑料止水带并与防水板焊接使用。

  (2)衬砌背后的排水层:在衬背土工布排水层与喷砼之间设环、纵向排水盲沟,纵向盲沟采用φ75mmHDPE单壁打孔波纹管,环向盲沟内采用φ50mmHDPE单壁打孔波纹管,一般每10米或每个施工缝已时放置一道,对于IV、V级围岩段及富水段拱部局部渗水地段,环向间距缩小到1.0-3.0m

  4.2隧道衬砌结构施工

  根据监控量测信息,确定二次衬砌施作时机,然后按设计图纸要求进行施工。台车采用全断面整体液压钢结构大模板厂方拼装而成,模板厚度10mm,具有液压支拆模和电动走行系统,分解后采用汽车运至现场安装。砼灌注时采取时间和灌注高度两个指标进行双控,即单侧砼灌注高度达1m时,必须换管和换位。

  砼封顶采用顶模中心封顶器接输送管,逐渐压注砼封顶。当挡头板上观察孔有浆溢出,即标志封顶完成。

  5.隧道监测

  针对隧道内不同围岩及地质情况,我们分别在不同地段作了围岩量测,从进洞开始一直到衬砌全部完成。通过对本隧道现场监控量测的实践,对围岩变形有如下几点体会:

  1、位移时间变化大致可分为“急剧变化~缓慢变化~基本稳定”三个阶段。

  2、围岩变形的态势和大小除与岩性、节理裂隙、埋深等地质因素有关外,在很大程度上取决于施工工序的安排及施工强度的差异,如初期支护对软弱围岩支护能力、变形规律的影响是重要的,所以初期支护尽早形成闭合环,以保持开挖面稳定,控制隧道变形。

  3、光面爆破效果及初期支护施工质量如局部超欠挖过多、喷射砼的厚薄不均、锚杆注浆未满或长度不足等对围岩变形有一定的影响。

  4、爆破对拱顶下沉有显著的影响,爆破瞬间的下沉量约占一天下沉量的90%左右,量测一般安排在爆破后实施。

  6.结束语

  在施工中,根据隧道的地理环境,本隧道进洞口端主要采用了留核心土和台阶法两种施工方法,并且根据施工方法采用对围岩扰动较少的微差爆破,加强初期支护参数,合理配置劳动力和机械设备,还根据新奥法的基本要求对施工中的监控量测做了周密布设,在整个施工过程中,坚持“短进尺、早支护、勤量测、快封闭”的施工原则。

  通过对大峡山隧道施工总结出的浅埋段、破碎易塌方的围岩施工,对同类隧道施工有一定的参考价值。

文章标题:大峡山隧道进口端施工及塌方处理

转载请注明来自:http://www.sofabiao.com/fblw/ligong/jiaotongyunshu/14731.html

相关问题解答

SCI服务

搜论文知识网的海量职称论文范文仅供广大读者免费阅读使用! 冀ICP备15021333号-3