大跨隧道洞口浅埋段工法转换

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1、大跨隧道洞口浅埋段工法转换的探索研究摘要：本文以马鞍山、井沟岭两座三车道大跨隧道洞口浅埋段的施工为工程背景，系统地阐述了在超前大管棚预支护下，采用双侧壁导坑法进洞，因相关条件而转换为单侧壁、台阶法等施工的过程。分析比较双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、台阶法优缺点,总结灵活采用台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法成功穿越洞口超浅埋段的成功经验。结果表明：工程造价略有节省，隧道的施工进度则有较大的提高。关键词：大跨隧道；浅埋段；超前支护；施工工法；转换；一、工程概况马鞍山、井沟岭两座隧道是青兰高速邯涉段的控制性工程，其中马鞍山隧道全长超过4300m，井

2、沟岭隧道全长超过3000m，均为标准分离式三车道隧道。隧道建筑限界宽度14m,高度为5m，洞口段（v级加强）开挖宽度16.81m，开挖高度11.75m。隧址区地震动反应谱特征周期为0.35~0.40s,地震动峰值加速度为0.10~0.15g,对应抗震设防烈度为ⅶ度。二、工程地质条件 马鞍山隧道出口段上部为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成，下部为强风化页岩，洞口围岩稳定性较差，埋设较浅，属于软弱围岩大跨隧道浅埋段。井沟岭隧道进口洞口段为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成，亚粘土呈硬塑性～坚硬状，碎石成分为石灰岩，含量60～70%，土质不均，上部具

3、湿陷性。洞口围岩稳定性差，埋设浅，属于典型的软弱围岩大跨隧道浅埋段。三、进洞方案大跨浅埋软弱围岩隧道施工，安全进洞犹为重要，稍有不慎可能会造成塌方、冒顶等灾害。此段施工时迫近冬季寒冷天气,如11月份不能顺利进洞,面临着冬季被迫停工的局面。根据洞口土石方开挖所暴露出的围岩情况，均采用双侧壁导坑法进洞。1、超前支护超前支护采用40mφ108大管棚。热轧无缝钢管外径108mm，内径8mm，采用15cm丝扣连接，管内设钢筋笼。注浆采用水泥浆+水玻璃双液浆，二者体积之比为1：0.05，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度：35be，模数为2.4，注浆压力为初

4、压0.5～1mpa，终压为2.0mpa。注浆完毕后再灌注m30的砂浆增强强度。套拱采用2m长、80cm厚的c25混凝土拱。套拱骨架为4榀间距0.5m的i20b钢架，钢架外侧焊接φ127的无缝钢管作为导向管，外插角1～2゜。2、洞身支护系统锚杆为r25中空注浆锚杆，长4m，间距75cm×75cm；i20b工字钢拱架，间距50cm/榀；φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm；喷射混凝土厚度26cm；二衬65cmc25钢筋混凝土。3、临时支护喷射混凝土c2018cm；φ22砂浆锚杆，间距100cmx75cm，l=2m，φ6.5钢筋网，网格尺寸为20

5、cmx20cm；i16工字钢拱架，间距50cm/榀。 四、洞口施工方法的转换采用双侧壁导坑法施工，开挖工作面狭小，开挖与支护不能平行作业，循环进尺频繁，初期支护与临时支护干扰较大，严重制约施工进度。综合多种因素，从技术角度考虑，在确保安全、质量的前提下，先后对四个洞口的施工方法进行了优化。1、马鞍山隧道出口左线工法的转换1.1、调整双侧壁正常施工顺序马鞍山隧道出口左线（进洞里程zk157+685）采用双侧壁导坑法进洞，左线i部完成开挖支护15m，iii部完成开挖支护28m，掌子面里程zk157+657。虽然掌子面为v级围岩，但围岩风化强度随进

6、深减弱，地下水不发育。监控量测显示沉降量小，围岩稳定性较好，且有40m的超前管棚保护，因此对双侧壁导坑法进行调整：暂停ii部、iv部开挖与支护，先将i部施工至zk157+657，再进行ｖ部开挖与支护，最后进行ii部、ⅳ部、ⅵ部的开挖支护。减弱vi部临时支护，进一步增强v部的支护，可在确保安全的前提下加快施工进度（下图所示）。v部增强以下两项支护：（1）、增加超前砂浆锚杆支护，其参数为：φ25、环向间距40cm，纵向排距2m,l=4.0m,搭接长度2.0m。（2）、增加i20b钢架固定砂浆锚杆，其参数为:φ25长4m、环向间距1m、纵向间距0.

7、5m的砂浆锚杆来固定v部拱部钢拱架。 采取的工程措施：加强监控量测，根据量测信息来确定中隔墙临时支护拆除的时间和数量；为确保安全，采用间隔拆除的方法，同时把预留的钢拱架采用φ22的钢筋重新连接成整体受力结构，v部喷射砼达到设计强度再拆除其余临时钢拱架。1.2、双侧壁导坑法转换三台阶法施工施工至zk157+657里程后，掌子面围岩情况明显变好，断面上部7～8m为灰质页岩，下部为灰岩，近水平层理，整体性较好。监控量测结果表明，开挖支护后围岩变形较小，整体较为稳定，遂进一步调整双侧壁为三台阶法施工，取消临时支护（如下图）。采用三台阶法的关键是控制拱

8、顶水平岩层的稳定性。对超前大管棚下与开挖轮廓线上的不稳定的三角体，采用超前小导管注浆来加固，使之与管棚支护形成整体受力，以利前方围岩稳定。同时开挖爆破坚持多打眼、少