浅埋粉质粘土-粉砂地层隧道方案设计

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1、浅埋粉质粘土粉砂地层隧道方案设计　　摘要：本文针对粉质粘土、粉砂的工程地质特点，结合国内隧道设计施工实际情况，对粉质粘土、粉砂地层浅埋段隧道施工方案进行了阐述，并结合明挖隧道基坑防护及新意法的设计思想提出了桩拱复合衬砌结构方案。关键词：围护桩；新意法；旋喷桩；桩拱复合衬砌中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1、引言地质条件是制约隧道设计施工的决定性因素，隧道穿越地段工程地质条件的优劣直接影响隧道的设计施工难度及工程造价，但随着我国山区高速公路的蓬勃发展，隧道在公路工程中所占的比例也越来越高

2、，由于山区地质条件复杂多变，路线展线较为困难，因此隧道洞口穿越不良地质地段就难以避免。尤其在路线纵坡受到限制，路线从山脚选择隧道方案越岭时，往往会遇到洪冲积粉质粘土、粉砂地层，该地层一般地形平缓，且穿越长度较短。隧道埋深浅，隧道进洞及暗挖施工设计难度较大，是隧道设计中的难点，下面笔者结合国内隧道设计施工情况，对粉质粘土、粉砂地层隧道进洞方案设计进行简要介绍。2、粉质粘土、粉砂的工程地质特点6地下工程的开挖对周边岩土体会产生扰动，岩土体初始应力平衡状态被破坏后，岩土体自身应力流将会发生改变并进行调整

3、，以达到另一种平衡状态。应力调整的过程也是岩土体变形的过程，这种变形一般会出现三种状态，弹性稳定状态、弹塑性稳定状态和塑性变形过大引起破坏的状态[1]。由于粉质粘土、粉砂一般较为松散且粘聚力低，不连续、不均匀、各项异性是其重要工程地质特点，尤其在地下水发育的情况下在不采取有效的工程措施的情况下基本没有自承能力，从新意法的观点出发，粉质粘土、粉砂的成拱效应将不能自然形成，隧道施工过程中岩土体将会发生过大的塑性变形并失稳。3、明挖方案6明挖是粉质粘土、粉砂地层应用较多的方案，一般为敞口明挖，是将洞口边

4、仰坡开挖、防护，形成露天的基坑，根据洞口的地质情况，待挖至洞顶基岩或埋深达到一定的厚度后再进行暗洞施工。洞口基坑可根据地质情况选择路堑方案或明洞回填方案。明挖法的优点是施工方法简单，技术成熟，工程进度快，根据需要可分段同时作业，工程造价和运营费用低，能耗较少，缺点是外界气候条件对施工影响较大，开挖对自然环境破坏大，洞口边仰坡普遍偏高，边仰坡的稳定常常是威胁工程安全的重大问题，结合以往经验，对于洞口粉质粘土、粉砂厚度不超过20米，且洞口对环保要求不高的情况下可考虑采用该方案。采用该方案是应加强边仰坡

5、的防护，同时路线纵坡应使洞内标高高于洞外，以保证基坑范围内地表水向洞外顺流。4、地表注浆加固暗挖方案地表加固暗挖方案一般用于隧道上方粉质粘土、粉砂地层较厚、地表有较重要地物或其他原因，不宜明挖挖施工的情况，目前国内应用较多的是地表注浆加固方案。其主要优点是施工工序少，操作简单，安全性高，对原地表基本无破坏，采用地表注浆，可较好的控制注浆范围，确保了暗洞开挖过程中山体的稳定。但地表加固的缺点也是相当突出的，地表注浆注浆质量难以控制，如果采用一般低压渗透注浆，浆液的渗透性和结石体强度难以保证；同时工程

6、量难以控制，性价比较差，在粉质粘土、粉砂地层中不如石质松散体中优势明显。隧道地表注浆方案在我国应用较多，在此不再累述。5、地表旋喷桩加固暗挖方案旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20~70MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度上拔，将浆液和土颗粒强制搅拌混合，并通过物理、化学变化形成不同形状的胶结体。地表旋喷桩主要起到置换、压密和固结土体的作用。在隧道开挖时，开挖轮廓线外侧桩体亦可起到限制两侧土体变形的作用。6青海省共和至

7、玉树公路通天河隧道进口端洞口浅埋段，隧道上覆坡积粉质粘土及坡积碎石土，下部为冲洪积粉质粘土、粉砂；粉质粘土为灰褐色，土质不均匀，含5%碎石，可塑；粉砂为黄色，分选较好，砂质较纯，砾石约占5%，土质不均匀，潮湿，中密。现场采用的地表旋喷桩加固方案。6、公路隧道桩拱复合衬砌方案公路隧道桩拱复合衬砌是考虑粉质粘土、粉砂工程地质特点并结合隧道设计施工实际提出的一种公路隧道结构，该结构综合了明挖及盖挖法的优点，地基加固桩体与现浇混凝土拱相结合组成外围结构，混凝土拱即可保护施工安全，又可利用其两侧水平推力作为

8、两侧桩体横撑使用。洞顶开挖深度较明挖方案可减少6~8米，同时可节省隧道主洞初期支护及临时支护工程量，可大大降低工程造价。方案的关键是两侧桩体的选型及相关计算，考虑到施工期间的不确定因素，桩体设计计算中可不考虑混凝土拱的横撑作用，桩体建议优先选择SMW桩，该法是采用相互咬合的水泥土搅拌桩加插6H型钢后形成的围护结构，具有挡土承载、防渗止水作用。根据实践经验，在透水性较大、含砂量多的地层使用时，其抗渗性能优于地下墙，还具有对主体结构的约束小，使主体结构的收缩裂缝较易控制和施工速度快、泥