浅埋软弱地质条件下隧道结构优化设计探讨

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1、公路隧道2013年第1期(总第81期)浅埋软弱地质条件下隧道结构优化设计探讨田世雄庞小冲(甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司兰州730030)摘要文章以武罐高速公路洛塘至罐子沟(甘川界)段隧道工程为依托，结合工程项目施工实际，从浅埋软弱地质条件下的结构设计与施工方面对隧道结构优化设计。对于隧道通过浅埋松散软弱地层：可采用①“先放坡开挖，后模筑护拱”的形式通过；②“平整回填，混凝土铺砌”然后隧道从下方穿越。从结构方面需要对超前支护长度控制、锁脚锁管(杆)衔接及其施工工艺等方面加以重视。提出了优化设计方案，解决了相应的工程难题，对类似工程有一定的借鉴、指导意义。关键

2、词隧道结构浅埋软弱地层超前支护锁脚锚管隧道护拱变质岩系。受地层岩性及地质构造影响，沿线不良1引言地质发育、分布较广，主要为滑坡、崩塌、弯折倾倒变伴随着我国高速公路建设的大发展，西北山区形体，浅埋软弱地质层等[2]。修建规模越来越大，隧道穿越地形越来越复杂，修建根据2008年6月11日开始实施的“GB18306时穿越浅埋软弱地层已不可避免。本文依托工程武～一2001((中国地震动参数区划图》国家标准第1号罐高速公路，主要沿河谷布设，地形对线路布设限制修改单”，隧址区地震动峰值加速度为0．20g，属于较大，隧道多处从浅埋软弱地层通过。设计施工较Ⅷ度区；地震动反应谱特征

3、周期均为0．40s；2008年为困难，时常会出现冒顶、塌方等工程事故。的汶川大地震紧邻本项目区，对该隧址区的工程地国家兰(州)至海(口)高速公路甘肃省境内的洛质有一定的影响l_2。塘(陇南境内)至罐子沟(甘川界)段，路线全长46．3浅埋软弱地质条件下结构设计37km，按照分离式双向4车道设计，设计车速为80km／h，路线总体上沿河道峡谷布设，桥隧比例高3．1浅埋软弱地层进洞方案设计达91．2，其中按双洞共有51座隧道，合计总里程隧道洞口地质条件为松散未固结围岩或自稳性达22．06km，桥梁隧道规模道位居甘肃省之首[1]。差的围岩时，一般都采用压注水泥砂浆或化学浆液

4、项目地处西秦岭山地，属侵蚀构造高中山地貌，地形的方法固结围岩，提高其自稳性_3；但是采用直接压地质条件复杂，境内山高谷深，悬崖峭壁随处可见，注浆液的方案，注浆量控制较为困难，工程造价昂河谷狭窄深切呈“U”或“V”字型，隧道穿越此地形贵，本项目采用了套拱(护拱)+超前大管棚辅助支时，往往会遇到浅埋软弱破碎围岩_1]。护进洞，控制好管棚角度，施工时尽可能少扰动原由于该项目地形、地质条件复杂，隧道结构除采岩，可有效保证原岩承载能力，达到了良好的效果。用了常规的独立双洞形式外，还采用了连拱隧道、小考虑到隧道的围岩情况，在洞口施作套拱(护净距隧道等结构形式E。因此，本项目中

5、对浅埋软拱)浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究(作为弱地质条件下，隧道结构进行优化设计，具有一定的超前管棚导向墙)时，对套拱(护拱)的基础采用C20工程实用价值。混凝土，加大底面面积和深度的处理，以防止护拱出现沉降变形，影响隧道洞口和周围边坡的稳定性_4]。2工程地质概况套拱(护拱)及超前管棚支护的设计及施工质量直接武罐高速公路洛塘至罐子沟(甘川界)段主要沿影响隧道进洞的顺利与安全，因此应严格按照设计白龙江支流洛塘河、大团鱼河河谷布设，沿线地势总进行合理施工。体上西北高，东南低，两岸多基岩裸露，形成上缓下套拱(护拱)设置于隧道洞I：I，管棚入土深度结陡的折线型岸

6、坡，河谷为横向“U”型河漫滩谷，线路合地形、地质情况确定。套拱厚度60cm，纵向长度所在区域总体上属中低山区漫滩型峡谷地貌。隧址2m，采用C25混凝土浇筑，套拱(护拱)内设3榀区地层主要为第四系松散堆积层及前志留系碧I：1群工20a型工字钢，工字钢与管棚焊成整体，基础采用·44。田世雄等浅埋软弱地质条件下隧道结构优化设计探讨C20混凝土。管棚钢管采用89×6ram热轧无缝钢管，环向间距35era、每环37~40根，接头采用长15cm的丝扣直接对口连接。钢管设置于衬砌拱部，平行路面中线布置。要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不

7、大于5O，相邻钢管接头数至少须错开lm，编号为奇数的第一节管棚采用3m钢管、编号为偶数的第一节管棚采用6m钢管，第一节以后均采用6m钢管；为增强钢管的纵向刚度，可在中89×6ram管棚内布设3~p20钢筋笼，见图1。图2浅埋洞身段护拱设计图隧道拱顶护拱采用C25钢筋混凝土结构，厚度60cm，护拱拱脚设置42×4mm锁脚锚管，长度为400cm。隧道洞顶采用M7．5浆砌片石混凝土回填，厚度按200cm控制，考虑冲沟汇水和滚石，洞顶回填坡度按照l：5控制。护拱的边坡开挖高度按1．5m～2．Om控制，但应保证拱脚落在基岩上，因此护拱的高度由冲沟中至两侧逐渐减小，根据实际地

8、形条件控制