软弱浅埋偏压隧道施工技术探究

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1、软弱浅埋偏压隧道施工技术探究　　摘要：以新建云桂铁路软弱地质浅埋偏压大断面同烘2#隧道出洞施工为背景，对地表土体滑移、沉降开裂、洞内初支下沉变形等严重影响施工安全与进度的重大问题进行研究，得出了采用大拱脚台阶法开挖、大管棚超前支护、套拱加强初期支护、设置临时支撑的技术及工艺方法。通过对此项施工技术的研究，希望对以后软弱浅埋偏压大断面隧道施工起到参考作用。关键词：软弱浅埋偏压地层；大拱脚台阶法；套拱；大管棚。中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：正文：新建云桂铁路同烘2#隧道位于云南省文山州丘北县境内，起

2、讫里程DK498+280～DK498+820，全长540米，隧道地形起伏大，相对高差约220m。自然横坡10°～30°，局部较陡。其中出口段DK498+760～+800段设计为砂岩夹泥岩夹灰岩，开挖揭示实际为饱和性黏土，含水量极大，自稳性差。施工过程中发现线路左侧偏压严重，洞内拱顶下沉量极大，地表沉降量洞内拱顶下沉普遍200mm以上，个别断面累计沉降量最大，达到600mm。掌子面开挖支护后，初支沉降速率100mm/d以上,最大沉降速率达到206mm/d。洞外地表出现大量的横向和纵向裂缝，裂缝宽度最大达150

3、mm。71软弱浅埋偏压隧道围岩工程特征软弱围岩一般为土层、岩体全风化层、挤压破碎带等构成的围岩，软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈，加上浅埋偏压影响，地表容易因沉降、滑移等原因产生开裂，造成岩体间的粘结力差，隧道开挖后，仅靠颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用成拱，使岩体极不稳定，在浅埋地段容易发生坍塌冒顶。此类围岩的变形主要体现在：（1）土体稳定性受到破坏，产生水平和横向位移，地表开裂，发生滑移;（2）隧道上方围岩下沉，浅埋隧道表现为地表下沉，形成沉降槽;（3）初期

4、支护出现收敛变形，表现为拱顶下沉和边墙内移。软弱围岩的工程地质性质决定了它在隧道工程中的变形特征，即开挖后自稳能力差，表现出“自稳时间短、易坍塌”的特征。一旦工程措施（包括设计措施）和施工方法不当，将极易发生初期支护变形侵限和隧道坍方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工的核心是“控制变形、防止坍方”。2潜在安全风险软弱围岩浅埋地段，隧道施工时拱部一般难于成拱，在未采取足够措施前，软弱围岩浅埋隧道易发生局部塌方。7土质隧道强度低、自稳性差，与岩石隧道相比要承受更大的荷载，若初期支护强度不足，将导致变形大、严重时

5、会出现局部坍塌等安全风险。软弱围岩浅埋地段如果位于古滑坡体，施工扰动易造成土体滑移，在重力和降雨等因素的影响下，长期存在山体滑坡的隐患，可能对以后的运营造成危害。3软弱浅埋偏压隧道施工技术本文以同烘2#隧道出口段为例，对软弱浅埋偏压隧道施工技术进行了研究。同烘2#隧道采用大拱脚台阶预留核心土工法施工，按照“控制变形、防止坍方”的原则，采取加强超前支护，增强初期支护，增加临时支撑，尽早封闭到位，仰拱二衬跟进，强化监控量测的措施，确保隧道施工安全。3.1大管棚超前支护同烘2#隧道采用大管棚进行超前支护，大管棚能

6、提高地层强度和整体性，对有效控制沉降、防止塌方的作用相当明显。为了便于施钻和提高钻孔精度，在明挖和暗挖交界处施作导向墙，导向墙要紧贴仰坡施工，可起到防止仰坡滑移的作用。导向管的安装测量要严格控制。并提前考虑预留沉降量对大管棚位置的影响，同烘2#隧道大管棚预留沉降量按40cm设置。7土质围岩大管棚钻孔应采用干钻，避免因水钻导致土体中含水量增大，同时水钻过程中孔壁四周形成泥浆护壁，对注浆效果不利。同时大管棚钻进过程中，应做好地质情况的记录，起到超前地质预报的作用。3.2初期支护加强初期支护受力特征：隧道开挖后短

7、时间或变形量小时，初期支护与地层共同承受形变压力。支护不及时或支护后变形量过大，岩体松动后荷载加大，由初期支护完全被动地承受松动压力。因此，必须保证初期支护的强度和刚度，及时支护，控制变形。施工过程中采取了以下加强初期支护的措施：（1）将初支I20b钢拱架间距从设计的0.6米调整至0.4米；（2）锁脚锚管从φ42、长度4米调整至φ60、长度6米；（3）对拱墙部位采用φ42小导管进行径向注浆。3.3增加临时支护措施为控制变形、防止塌方，现场采取了多种临时支护措施，取得了良好的效果。（1）在初支混凝土外侧增加临

8、时套拱，临时套拱采用I20b工字钢，与该段初期支护钢拱架形成“拱对拱”支撑，套拱与初期支护之间用喷射混凝土喷平，使套拱受力可靠，也方便了以后拆除套拱，为解决初支“自稳时间短、易坍塌”的特征，套拱紧跟掌子面施工，上台阶初支安装完毕后就增加套拱。7（2）为解决早期拱顶下沉严重的问题，在上台阶核心土上方逐榀设置竖撑，竖撑采用双拼I20b工字钢，下方采用16cm厚钢板铺垫在核心土上，上部与初支钢架进行焊接，有效的防止了在