巖溶地區(qū)淺埋偏壓隧道進(jìn)洞施工方法

李文學(xué)（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津300222）

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巖溶地區(qū)淺埋偏壓隧道進(jìn)洞施工方法

李文學(xué)
（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津300222）

摘 要：隧道安全進(jìn)洞是隧道整體施工的基礎(chǔ)，特別是巖溶地區(qū)淺埋偏壓隧道的進(jìn)洞施工，具有一定技術(shù)難度和施工風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合云桂鐵路布王戈一號(hào)隧道施工實(shí)踐，介紹了洞口排水、邊坡開挖及防護(hù)，洞口預(yù)加固樁防護(hù)，明洞開挖導(dǎo)向墻施工，大管棚超前支護(hù)等一系列施工措施，保證了隧道進(jìn)洞的順利進(jìn)行，并可為今后不良地質(zhì)段隧道進(jìn)洞施工提供參考。

關(guān)鍵詞：淺埋偏壓；隧道進(jìn)洞；預(yù)加固樁；導(dǎo)向墻；大管棚；注漿

1　工程概況

云桂鐵路布王戈一號(hào)隧道位于彌勒～石林板橋區(qū)間，雙線隧道，左右線線間距為4．6 m，設(shè)計(jì)為15．5‰的單面上坡；全隧均位于半徑為5 500m的左偏曲線上，進(jìn)口里程DK650＋310，出口里程DK650＋680，全長370m，隧道最大埋深約20m，進(jìn)口DK650＋310～＋435段為明洞段，長125m。

1．1工程地質(zhì)

布王戈一號(hào)隧道，屬滇東南中低丘陵地貌，地形起伏較小，地面坡度較緩，自然坡度10～40°，局部較陡。DK650＋460～DK650＋620為布王戈村落居民區(qū)。上覆第四系全新統(tǒng)坡洪積松軟土、粉質(zhì)粘土；坡殘積紅黏土、細(xì)角礫土，下伏基巖為石炭系中統(tǒng)威寧組灰?guī)r。地震動(dòng)峰值加速度為0．15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0．40s。

1．2氣象水文地質(zhì)

本隧道所經(jīng)地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，直接承受印度洋及太平洋水氣補(bǔ)給。從南寧至昆明，地形起伏較大，隨著地勢的不斷增高，以及海洋面的遠(yuǎn)離，各地氣候也存在著一些差異。其氣候特點(diǎn)是溫暖濕潤，雨量充沛，夏季長而炎熱，冬季短偶有奇寒，有明顯的干濕兩季之分。

地表水不發(fā)育，主要接受大氣降雨補(bǔ)給。地下水以巖溶水及少許土層孔隙潛水為主。下伏基巖均灰?guī)r，白云巖，為可溶巖，含水性和透水性好；主要接受大氣降水補(bǔ)給，地下水埋藏較深。據(jù)附近相同地層取水試驗(yàn)，據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》，環(huán)境作用類別為化學(xué)侵蝕環(huán)境及氯鹽環(huán)境時(shí)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性。

1．3不良地質(zhì)及特殊巖土

本段不良地質(zhì)為巖溶，特殊巖土為紅粘土。

1．4施工重難點(diǎn)

（1）正值雨季，洞口邊坡必須邊開挖邊防護(hù)，防止出現(xiàn)邊坡滑塌，危害洞門施工。

（2）洞口導(dǎo)向墻施作里程為DK650＋435，左右兩排預(yù)加固樁因地質(zhì)條件原因，沒有施工平臺(tái)，施工組織過程中，必須先為預(yù)加固樁提供施工平臺(tái)，并保證預(yù)加固樁的施工質(zhì)量，經(jīng)檢測合格后，再進(jìn)行洞門導(dǎo)向墻施工，確保導(dǎo)向墻施工時(shí)，洞頂土體不出現(xiàn)開裂滑移。

（3）導(dǎo)向墻進(jìn)行開挖施工時(shí)，必須保證導(dǎo)向墻基礎(chǔ)有足夠的支撐力，大管棚施工數(shù)量、長度、注漿量滿足設(shè)計(jì)要求。

2　隧道進(jìn)洞總體方案

2．1施工順序

施工結(jié)合洞口地形、地貌和地質(zhì)條件，并針對(duì)進(jìn)口段工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，制定以“預(yù)加固樁加固，進(jìn)口明洞分層開挖，大管棚超前支護(hù)，洞身開挖，加強(qiáng)支護(hù)，盡早封閉，監(jiān)控量測，襯砌緊跟”為原則的總體施工方案，進(jìn)洞施工順序如下：測量放樣→洞口排水→洞口及明洞開挖→邊仰坡防護(hù)→預(yù)加固樁施工→導(dǎo)向墻施工→洞門施工→洞身施工［1］。

2．2洞口天溝排水系統(tǒng)

首先對(duì)洞口附近的地形、地貌及地質(zhì)條件進(jìn)行復(fù)勘與調(diào)查，確認(rèn)與圖紙一致后，組織測量放樣，按設(shè)計(jì)斷面尺寸、坡比準(zhǔn)確定出開挖邊線、開挖深度，準(zhǔn)確定出洞口位置，放出邊仰坡及天溝、截水溝位置，洞口開挖前，先做好洞頂天溝，并與四周的排水系統(tǒng)連通，形成統(tǒng)一的排水體系。

2．3洞口邊坡開挖

本隧道位于土質(zhì)角礫土或粉質(zhì)黏土中，隧道最大埋深拱頂以上20m，地形較陡、沖溝發(fā)育區(qū)，洞口開挖山體不穩(wěn)定，洞口邊坡開挖堅(jiān)持邊開挖邊防護(hù)的原則，開挖完成后及時(shí)根據(jù)開挖后的巖石情況對(duì)邊、仰坡坡面施作掛網(wǎng)噴錨防護(hù)措施，以防破壞坡面的穩(wěn)定性和整體性［2］。施工中切實(shí)做好邊仰坡穩(wěn)定性的監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)分析原因，在必要時(shí)進(jìn)行加固。

2．4洞口防護(hù)

洞口采用預(yù)加固樁進(jìn)行防護(hù)，洞口明暗分界里程為DK650＋435，沿線路中線方向右側(cè)DK650＋369～DK650＋435，設(shè)置1～12＃預(yù)加固樁，截面尺寸為2．5m×1．75m，樁長16m，樁間距6m；左側(cè)DK650＋429～DK650＋435段，設(shè)置13～14＃預(yù)加固樁，截面尺寸為2．5m×2．5m，樁長20m，樁間距6m（見圖1（a）、圖1（b））。

圖1 預(yù)加固樁與洞口相對(duì)位置（單位：cm）

2．5預(yù)加固樁施工［3］

2．5．1測量定位

施工平臺(tái)完成后，按照設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確定位預(yù)加固樁四個(gè)角點(diǎn)和樁中心樁位，樁位放樣誤差10 mm。設(shè)置地表截水、防排水設(shè)施。

2．5．2人工挖孔

（1）先開挖1．5m樁身，做好護(hù)壁及鎖口，鎖口高1．2m，上部0．5m、壁厚0．5m，下部0．7m、壁厚0．3m，鎖口高出地面0．2m。

（2）鎖口及護(hù)壁均采用C20鋼筋砼現(xiàn)澆。

（3）孔樁開挖必須跳槽開挖，待相鄰孔澆筑砼并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后再進(jìn)行中間孔開挖。

2．5．3孔內(nèi)通風(fēng)、照明及排水

地面以下10m開始必須用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)，保持孔內(nèi)有足量的新鮮空氣?？變?nèi)照明采用低壓照明，在孔底設(shè)置集水井，及時(shí)使用潛水泵排除孔內(nèi)積水，防止水浸泡，確?？變?nèi)施工安全，當(dāng)滲水量較大時(shí)應(yīng)連續(xù)抽水。

2．5．4棄砟運(yùn)輸

每孔樁原地面下挖1．5m后，即在樁孔上架立垂直運(yùn)輸支架，使用小型卷揚(yáng)機(jī)作為運(yùn)輸棄砟設(shè)備，棄砟運(yùn)輸流程如圖2所示。

圖2　加固樁棄砟運(yùn)輸示意圖

2．5．5護(hù)壁施工

（1）護(hù)壁采用?8mm鋼筋、C20砼現(xiàn)澆，砼采用早強(qiáng)砼，縮短拆模時(shí)間，確保施工安全。

（2）樁孔開挖每段深度為1m，模板采用定型模板，模板尺寸同樁身尺寸，模板高度為0．9m，預(yù)留10cm澆筑砼，每節(jié)豎向鋼筋預(yù)留15cm伸入下一節(jié)，提高護(hù)壁的整體性。

（3）模板采用拆上節(jié)支下節(jié)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，模板之間采用蝴蝶扣連接。在模板的上下端各設(shè)置一圈腳手架支撐作為內(nèi)側(cè)支撐。

2．5．6聲測管安裝

2．5．7砼澆筑

（1）樁孔開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，綁扎鋼筋，對(duì)孔底虛渣進(jìn)行清理、排除積水，滿足要求后方可進(jìn)行砼的灌注。

（2）砼灌注采用干式灌注法，在澆筑過程中采用竄筒，保證竄筒端部距砼澆筑面不大于2m，防止產(chǎn)生離析。每澆筑0．5m振搗一次，保證樁體砼的密實(shí)度。

（3）每個(gè)樁身砼一次性連續(xù)灌注完畢，中途不得停滯，防止出現(xiàn)施工縫。

2．5．8樁基檢測

按《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》（TB10218—2008）執(zhí)行，采用聲波透射法進(jìn)行預(yù)加固樁檢測。2．6導(dǎo)向墻施工

當(dāng)洞口及明洞上半斷面開挖至明暗分界處時(shí)，施作導(dǎo)向墻（見圖3），導(dǎo)向墻采用C20混凝土，截面尺寸1m（長度）×0．8m（厚度）。為保證長管棚施工精度，導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)2榀I20b型鋼鋼架，鋼架外緣設(shè)?133mm×5mm孔口管。

圖3　導(dǎo)向墻及內(nèi)導(dǎo)管布置圖（單位：cm）

（1）開挖：施工測量放樣后，預(yù)留核心土開挖至導(dǎo)向墻兩側(cè)基底，基底要保證堅(jiān)實(shí)。

（2）架立型鋼：采用定位的I20b型鋼鋼架，在鋼筋加工場加工后，運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。連接處采用16mm厚的鋼板通過M28高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。

（4）立模：在導(dǎo)向墻底架設(shè)I20型鋼，縱向間距0．5m，型鋼之間采用22mm的縱向鋼筋連接成受力的整體；之后在型鋼上鋪設(shè)鋼模作為底模；在底模外端采用鋼模架設(shè)端模，端模外側(cè)采用腳手架斜撐，內(nèi)側(cè)采用14mm的鋼筋加固支撐牢固，頂模采用木模施工。

（5）澆筑混凝土：混凝土利用拌合站供給，罐車運(yùn)輸，采用插入式振搗棒振搗密實(shí)。

（6）養(yǎng)護(hù)拆模：混凝土澆筑施工完成后，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，常溫下不得小于14d。

2．7大管棚注漿預(yù)支護(hù)

2．7．1方案設(shè)計(jì)

圖4　大管棚正面布置圖

2．7．2施工工藝

大管棚采用鉆機(jī)鉆孔，利用套管跟進(jìn)的方法鉆進(jìn)及長管安裝一次性完成，采用高壓注漿泵注水泥漿液，注漿壓力0．5～1．0MPa。

2．7．3注漿

注漿前進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整相關(guān)參數(shù)。注漿結(jié)束后用M10水泥砂漿充填管棚，以增強(qiáng)大管棚強(qiáng)度。

單根鋼花管的注漿量按Q＝πR2Lη估算。式中：R為漿液擴(kuò)散半徑，取0．6L0；L0為管體間距；L為注漿段長度；η為地層孔隙率。

注漿應(yīng)由上而下、兩側(cè)對(duì)稱注漿；壓力逐漸由小加大。

2．7．4施工注意事項(xiàng)

洞口長管棚施工前，施工長管棚導(dǎo)向墻，測量定位準(zhǔn)確預(yù)埋套管，并用測斜儀控制鋼套管的傾斜度，利用導(dǎo)向墻控制長管棚傾斜度；同時(shí)，鉆進(jìn)過程中利用測斜儀檢查長管棚鋼管的傾斜度，嚴(yán)格控制管棚打設(shè)方向。

為保證長管棚支護(hù)效果，嚴(yán)格控制管棚的外插角，盡量減小外插角，同時(shí)防止長管棚侵入開挖凈空，洞內(nèi)管棚尾段與鋼架焊接，形成共同支護(hù)體系，提高支護(hù)效率。

3 結(jié)束語

通過采取以“預(yù)加固樁加固，進(jìn)口明洞分層開挖，大管棚超前支護(hù)，洞身開挖，加強(qiáng)支護(hù)，盡早封閉，監(jiān)控量測，襯砌緊跟”為原則的一系列施工措施，成功的保證了巖溶地區(qū)淺埋偏壓隧道安全進(jìn)洞，可為今后不良地質(zhì)段隧道進(jìn)洞施工提供一些參考。

參考文獻(xiàn)

［1］王顯勇．淺埋軟巖偏壓隧道洞口施工技術(shù)［J］．城市建設(shè)理論研究，2012（15）：2095－2104

［2］李振民．淺埋順層偏壓隧道進(jìn)洞施工小結(jié)［J］．中國科技信息，2012（8）：77

［3］中交股份滬昆客專貴州段工程第二項(xiàng)目部橋梁架子三隊(duì)．路塹樁間擋土墻施工技術(shù)交底［EB／OL］．［2015－10－01］．http：／／wenku．baidu．com

Construction Methods for the Lead－in Section of a Shallow－Buried and Obliquely－Pressurized Tunnel in the Karst Area

Li Wenxue
（The 18th Bureau Group Co．Ltd．of China Railway，Tianjin 300222，China）

Abstract：The safe leading－in is the basis of the construction of the whole tunnel．Especially the construction of shallow－buried and obliquely－pressurized tunnels in karst areas is somewhat difficult in technology and risky in construction．With the practical construction of the leading－in section of Buwangge Tunnel One of the Yunnan－Guizhou Railway as an example，the draining for the leading－in，the excavation and protection of the side slope，the provision of the pre－consolidating piles for the entrance，the open－cutting for the construction of guiding walls，the advanced support of large－tube sheds and other construction measures are introduced in the paper．With these technical measures adopted，the successful leading－in is smoothly accomplished．The present paper may serve as a useful reference for the construction of other tunnels in geologically－poor areas．

Key words：shallow－buried and obliquely－pressurized；entrance of a tunnel；pre－laid consolidating pile；guiding wall；large－tube shed；slip－casting

作者簡介：李文學(xué)（1981—），男，工程師，主要從事隧道工程施工與管理工作 285873020＠qq．com

收稿日期：2015－10－08

中圖分類號(hào)：U455．49

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－3953（2016）01－0053－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．014