特长隧道洞口浅埋段施工技术

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1、特长隧道洞口浅埋段施工技术张英（中铁十二局集团第一工程有限公司西安）摘要:福州京台高速公路天龙山隧道出口为薄层残坡积粘土层及较厚层强风化花岗闪长围岩段，选用合适的进洞方案对保证隧道施工安全和快速进洞有重要意义，文章就该条件下隧道洞口段进洞施工方案进行介绍。关键词：特长隧道浅埋洞口1.概述天龙山隧道位于京台高速公路段，设计为双洞分离式隧道，隧道间距19.8m；左线长6521m，右线长6551m，隧道开挖断面较大。隧道出口位于福州市闽侯县荆溪镇关西村，洞口为薄层残坡积粘土层及较厚层强风化花岗闪长围岩段，洞口段埋

2、深约为2～25m；隧道区位于侵蚀剥蚀高丘陵-中低山区，地质构造存在5条岩性接触带、2条节理裂隙带及2条断层；洞口表层为全风化-强风化带，围岩为全风化花岗闪长岩，岩体较破碎，呈镶嵌碎裂结构。以左线为例，详见图1图12.施工难度天龙山隧道开挖跨度较大；洞口为薄层残坡积粘性土层，花岗闪长岩风化严重，岩体较破碎，自稳能力差，易坍塌，开挖不当会出现大坍塌，隧道工期比较紧张，洞口段要求要安全快速展开施工。选择合理的进洞方案，防止坍方，安全快速进洞就成为承建天龙山隧道的首要课题。3.施工方案比选洞口段施工应在确保安全的前

3、提下稳步推进。经过几种可实施性方案的比较，确定了洞口段的施工方案如下:总体上维持设计方案；明洞段采用拱部明挖，墙部暗挖施工方案；加强地表排水和边仰坡防护；洞口段设套拱、钢支撑及40m超前大管棚注浆；进洞后改为超前小导管注浆；洞身开挖采用CD法开挖，拱墙仰拱格栅钢架封闭成环支护，间距0.5m/榀；边墙设系统锚杆，钢筋网喷砼支护，厚度0.24m；防水和衬砌采用原设计。此方案得到了业主监理组织的专家论证组的认可，几种方案的比选情况如下。3.1明洞开挖方案比选明洞开挖有拱部拱墙明挖法和拱部明挖，墙部暗挖两种方法。拱

4、墙明挖法有影响范围宽、9边仰坡刷方及支护面积大、开挖数量大、边仰坡易坍方等弱点，因此本隧道洞口明洞采用拱部明挖、墙部暗挖施工方法。3.2超前支护方案比选目前隧道超前支护主要有超前大管棚注浆支护、超前小导管注浆支护、超前锚杆支护3种形式，对比如表1。表1超前支护形式对比表支护形式超前大管棚超前小导管超前锚杆工法安全性很安全较安全安全地质适应性较强强不强机械适应性专门机械普通机械普通机械支护时效性好较好一般围岩控制较差较好好施工工序多较多较多进度造价进度慢、造价高进度较快、造价较高进度较快、造价较低适用范围洞口

5、段，围岩差，安全度要求高围岩稍好，安全度要求高围岩较好，安全度要求较高为安全保险起见，本隧道洞口段采用套拱及40m大管棚注浆超前支护，平稳进洞；洞内软弱围岩段采用施工较为方便的小管棚注浆超前支护。大管棚采用φ108壁厚6mm的热轧无缝钢管，管棚环向间距中至中为0.5m；小管棚采用φ50的超前小导管，小导管长3.5m，环向间距0.5m，纵向间距2.8m。3.3洞身开挖方案比选该隧道洞口段开挖宽度13m左右，开挖高度10m左右，开挖后应力分布变差，底脚处应力过度集中，拱顶承压很大，加上开挖形成较大的松弛地压，使

6、洞身很不稳定。根据目前的施工技术水平，适合大跨度隧道施工的方法主要有:台阶法、CD法和双侧壁导坑法等。这3种工法比较如表2。开挖方法台阶法CD法双侧壁导坑法工法安全性不够安全较安全安全地质适应性较强强不强机械适应性大、中型中、小型小型支护时效性好较好好掌子面稳定差较好好围岩控制较差较好好地表沉陷较大较小小工程造价较高较高高9适用围岩Ⅲ、Ⅳ级Ⅳ、Ⅴ级Ⅳ、Ⅴ级表23种特大隧道洞身开挖方法比较表考虑到隧道洞口段已采用大管棚和超前小导管注浆支护，支护效果较好，因而开挖采用进度快、地质适应性强且工程造价不是很高的CD

7、法开挖。3.4边仰坡防护方案比选本隧道出口采用削竹式洞门，出口右洞成洞面为减少边仰坡开挖，洞口成洞面均采用正交进洞，仰坡采用喷射砼、水泥砂浆锚杆及挂网加固设计；隧道出口仰坡和边坡两侧采用液压客土植灌草进行植物防护，其防护形式是根据边坡坡率和圬工防护形式等具体确定的。4施工方法、工艺及要求4.1洞口段施工工序流程框图（见图3）防水与二衬施工安装边墙仰拱钢架明洞开挖与支护地表排水与加固边墙仰拱开挖开挖核心土复喷支护安装拱部钢架监控量测喷锚支护中槽开挖挂网喷砼环向开挖超前支护图3洞口段施工工序框图4.2地表排水和

8、边仰坡防护施工工艺及要求4.2.1地表排水由于地质松散，围岩裂隙，岩体极破碎，遇水后围岩的强度和稳定性必然降低，故必须采取有力的排水系统，在洞顶仰坡以外及边坡两侧设置底宽50cm，深度60cm，厚度20cm的C20混凝土截水沟和急流槽，并且沟底抹浆，防止大自然降水冲刷隧道边仰坡及地表水渗入地层。4.2.2边仰坡防护对仰坡进行锚喷网加固,见图4。9图4边仰坡加固示意图仰坡加固参数如下：锚杆：采用Φ22水泥砂浆锚杆，