大峽山隧道進(jìn)口端施工及塌方處理

 大峽山隧道進(jìn)口端施工及塌方處理

　　[摘要]本文主要針對(duì)大峽山隧道—處在深斷裂帶中的進(jìn)洞口端Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段施工及塌方處理采取不同施工方案，取得了良好成效，可為類似工程提供參考和借鑒。

　　[關(guān)鍵詞]深斷裂帶,Ⅴ級(jí)圍巖,支護(hù)參數(shù),塌方處理

　　1工程概況

　　大峽山隧道進(jìn)洞口段位于浙中山區(qū)的桐廬縣富春江南岸，屬于20省道桐廬上杭州至建德馬嶺段改建工程，隧道的起點(diǎn)里程K8+490終點(diǎn)里程K11+495，全長(zhǎng)3005米雙向公路隧道，凈高5m凈寬10m隧道，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。原設(shè)計(jì)進(jìn)口端明洞5米，套拱2米，Ⅴ級(jí)圍巖210m，洞口淺埋段埋深約5-8米。

　　2工程特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)

　　特點(diǎn)及難點(diǎn)一：工期緊、單頭掘進(jìn)達(dá)1500多米，8個(gè)月內(nèi)完成，平均每月開挖支護(hù)達(dá)到188米;

　　特點(diǎn)及難點(diǎn)二：地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隧道進(jìn)口段主要穿越蕭山-球川深斷裂帶，地表由一系列平行斷層組成，寬約1Km斷裂帶，多為逆沖斷層，圍巖變化頻繁，圍巖變化意味著施工方案的變化，給施工帶來極大的不利，尤其對(duì)施工進(jìn)度的影響非常大;

　　特點(diǎn)及難點(diǎn)三：進(jìn)洞口段埋深極淺，洞口覆蓋層只有5~8米，自然坡又小，僅18°。再加上斷裂帶強(qiáng)烈影響，造成巖體破碎，基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖長(zhǎng)期受水侵泡，巖石變軟，泥質(zhì)巖石開挖后常呈團(tuán)塊或泥漿狀出現(xiàn)，為此在施工中針對(duì)不同巖性采用不同的支護(hù)方法;

　　特點(diǎn)及難點(diǎn)四：施工工序多而復(fù)雜，本隧道進(jìn)口端圍巖施工條件極差，為Ⅴ級(jí)圍巖，設(shè)計(jì)為“復(fù)合式”襯砌，后由于圍巖變化，隧道施工方法作了相應(yīng)的變更。

　　3施工方案的選用

　　大峽山隧道進(jìn)洞口端原設(shè)計(jì)為210米的Ⅴ級(jí)圍巖，由于地質(zhì)不符后變更為278米的Ⅴ級(jí)圍巖，在此段Ⅴ級(jí)圍巖分四種類型施工方案施工;

　　1、進(jìn)洞口端(K8+495~K8+523)28米范圍內(nèi)采用管棚超前支護(hù)施工方法，并加長(zhǎng)套拱，套拱由原來2米加長(zhǎng)到5米。

　　2、塌方段(K8+523~K8+528)段處理;

　　3、洞身一段(K8+523~K8+711.4)188.4米范圍內(nèi)采用雙層超前小導(dǎo)管加鋼拱支護(hù)的施工方法;

　　4、洞身二段(K8+711.4~K8+773)61.6米范圍內(nèi)采用原設(shè)計(jì)的普通Ⅴ級(jí)圍巖施工方法。

　　3.1進(jìn)洞口端(K8+495~K8+523)

　　1、管棚施工

　　由于隧道進(jìn)洞口處巖體風(fēng)化十分嚴(yán)重，土體松散，基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，所以洞口開挖面極易發(fā)生坍塌，為防止洞口施工塌方，進(jìn)洞采用30米的管棚超前支護(hù)的施工方法。管棚采用潛孔鉆機(jī)鉆進(jìn)并頂進(jìn) 鋼拱架成型

　　長(zhǎng)鋼管棚，一次性打入。鋼管規(guī)格采用熱軋無縫鋼管φ108mm，壁厚6mm節(jié)長(zhǎng)6m，3m，環(huán)向間距40cm，方向平行與路線中線，管與管之間按120°方向總共打37根鋼管。

　　管棚的固定端采用C25砼套拱，套拱在明洞外輪廓線以外，緊貼掌子面施工，套拱內(nèi)埋設(shè)三榀18號(hào)工字鋼，工字鋼與管棚鋼管焊接成整體

　　管棚注漿采用水泥漿與水玻璃漿體積比1：0.5;水泥漿水灰比1：1.

　　2、洞內(nèi)施工

　　步驟：管棚超前支護(hù)-上部環(huán)形開挖-上部初期支護(hù)-核心土開挖-下部開挖-下部初期支護(hù)-仰拱施工-模筑二次襯砌。

　　管棚施工完畢后當(dāng)洞口開挖后，洞身掌子面圍巖為拱頂以下1.5米左右為黃色含水量飽和的含粘性土的圓礫，其下為強(qiáng)風(fēng)化的炭質(zhì)泥灰?guī)r，自穩(wěn)能力均較差，洞身開挖后失去外部支襯的周邊圍巖便不斷掉塊，剝落，給初期支護(hù)施工帶來很大安全隱患，特別雨季到來，洞身圍巖含水量增大，對(duì)隧道洞口段帶來更大的安全威脅，為此經(jīng)設(shè)計(jì)修改后施工參數(shù)如下：

　�、匍_挖改用了上弧導(dǎo)坑環(huán)行開挖留核心土法施工，部分巖石采用放小炮松動(dòng)爆破，以人工和機(jī)械相結(jié)合方法施工;②加密鋼拱架密度，每榀鋼拱架由原設(shè)計(jì)的0.75米調(diào)整為0.5米;2.取消原設(shè)計(jì)的中空錨桿，以φ42mmx4mm注漿小導(dǎo)管代替，長(zhǎng)度增加至5.0m間距0.75m，注漿采用單液水泥漿，壓力控制參數(shù)大管棚的注漿參數(shù);③比原設(shè)計(jì)再加長(zhǎng)3m護(hù)拱確保仰坡穩(wěn)定。

　　3.2塌方段(K8+523~K8+528)處理

　　當(dāng)隧道進(jìn)洞30米管棚施工完后，掘進(jìn)到K8+523時(shí)，掌子面上左側(cè)出現(xiàn)黃色砂粘土，因含水量高，開挖暴露后。發(fā)生流變，導(dǎo)致左側(cè)開挖線外側(cè)砂粘土滑塌，形成大面積的塌方。右側(cè)靠下為強(qiáng)風(fēng)化的碎裂狀黑色含灰泥灰?guī)r，為確保安全控制塌方擴(kuò)大，先對(duì)整個(gè)塌方面初噴砼進(jìn)行封閉，塌腔內(nèi)打設(shè)注漿小導(dǎo)管，然后架設(shè)鋼拱架、掛內(nèi)模、噴射砼形成隧道斷面，對(duì)塌方的處理采用注漿小導(dǎo)管;結(jié)合φ6@200×200鋼筋網(wǎng)片噴射C20早強(qiáng)砼密實(shí)回填初支背后的空腔，然后再對(duì)巖體注漿，直至監(jiān)測(cè)圍巖穩(wěn)定后。

　　當(dāng)掘進(jìn)到K8+524時(shí)，左側(cè)掌子面和左側(cè)開挖線外側(cè)大面積塌方至K8+528的4米范圍內(nèi)，左側(cè)超過初支面4m，上部超過拱頂接近5m形成較大塌腔，在此情況下，對(duì)塌方再次做如下處理;

　�、賹�(duì)K8+520～K8+524段已做好初期支護(hù)的斷面進(jìn)行再次加固，加固采用18號(hào)工字鋼做成拱架，與原支護(hù)拱架緊貼，確保拱架整體穩(wěn)定性(支護(hù)穩(wěn)定后再拆除)。

　�、谟盟淼蓝丛�回填掌子面，盡量限制塌體外流，然后噴射厚度25cmC20早強(qiáng)砼封閉整個(gè)回填表面，接著施作φ42x4mm打孔墊軋無縫鋼管長(zhǎng)@1.0×1.0m按梅花型布置，最后對(duì)側(cè)墻塌腔及回填體進(jìn)行壓漿加固填充。

　�、壑痖�開挖回填體，拱頂先形成隧道斷面形式，拱頂塌腔暫時(shí)回填50cm厚，并布置φ6@200×200鋼筋網(wǎng)片。

　�、艽┻^塌方體掘進(jìn)時(shí)縱向采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)，外偏角分別采用10°、45°，單層小導(dǎo)管間距30cm，小導(dǎo)管單根長(zhǎng)度5m，縱向搭接長(zhǎng)度按原設(shè)計(jì)。

　�、莓�(dāng)向前掘進(jìn)到K8+530時(shí)，對(duì)K8+524~K8+528段拱頂塌腔進(jìn)行噴射砼密實(shí)回填至塌方頂。

　　3.3洞身一段(K8+528~K8+711.4)

　　該段183.4米范圍內(nèi)，圍巖內(nèi)斷裂發(fā)育，圍巖擠壓破碎強(qiáng)烈，地表水和地下水豐富，圍巖滲透性較好，圍巖出露以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及炭質(zhì)泥灰?guī)r為主，熔結(jié)凝灰?guī)r僅出現(xiàn)在末端，圍巖含水量大，很容易造成塌方，根據(jù)前面圍巖施工情況看及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察預(yù)報(bào)結(jié)果顯示，此段圍巖還可能出現(xiàn)塌方情況，因此本圍巖施工以處理斷裂塌方為主，對(duì)后面Ⅴ級(jí)圍巖采取了加強(qiáng)支護(hù)方法，為此對(duì)圍巖的施工及初期支護(hù)參數(shù)做如下變更：

　　1.本段開挖堅(jiān)持“短進(jìn)尺、早支護(hù)、勤量測(cè)、快封閉”的施工原則，以留核心土和上、下導(dǎo)坑臺(tái)階相結(jié)合施工法，進(jìn)行爆破開挖;

　　2.鋼拱架仍按進(jìn)洞段布置16號(hào)工字鋼，間距由原來的0.75m變更為0.4m;

　　3.縱向增加雙層φ42x4mm注漿小導(dǎo)管支護(hù)，外偏角分別用10°，45°;每層小導(dǎo)管環(huán)向間距30cm，小導(dǎo)管單根長(zhǎng)5m，縱向搭接長(zhǎng)度2.5m;

　　4.系統(tǒng)錨桿由φ25x5mm長(zhǎng)度3.5m中空注漿錨桿改為φ42mmx4mm長(zhǎng)度5m注漿小導(dǎo)管，橫向間距0.75x1.0m呈梅花型布置;

　　5.鋼筋焊接網(wǎng)，噴射砼厚度按原V級(jí)圍巖施工。

　　3.4洞身二段(K8+711.4~K8+773)

　　該段61.6米圍巖為強(qiáng)風(fēng)化的晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，由于受蕭山-球川深斷裂影響，斷裂構(gòu)造發(fā)育，圍巖遭受強(qiáng)烈擠壓，多呈片理化出現(xiàn)，片理石上常出現(xiàn)白色石英方解石細(xì)脈，局部呈團(tuán)塊狀出現(xiàn)，裂隙面上滲水明顯，滴水不斷，由于圍巖長(zhǎng)期受水侵泡，巖石變得較為松軟，此段圍巖比前面圍巖巖性單一，與原設(shè)計(jì)情況基本一致，該圍巖按原設(shè)計(jì)的普通V級(jí)圍巖施工。

　　4.隧道襯砌結(jié)構(gòu)施工

　　4.1隧道襯砌防排水施工

　　(1)襯砌柔性防水工程：在襯砌背面設(shè)置土工布和隧道專用防水卷材，其作用兼作襯背排水層及緩沖層。在襯砌澆筑工作縫設(shè)置帶注漿管遇水膨脹橡膠止水條;沉降縫在隧道結(jié)構(gòu)形式變更處放置，采用中理式橡膠止水帶防水;并在所有施工縫，沉降縫位置放置背貼式塑料止水帶并與防水板焊接使用。

　　(2)襯砌背后的排水層：在襯背土工布排水層與噴砼之間設(shè)環(huán)、縱向排水盲溝，縱向盲溝采用φ75mmHDPE單壁打孔波紋管，環(huán)向盲溝內(nèi)采用φ50mmHDPE單壁打孔波紋管，一般每10米或每個(gè)施工縫已時(shí)放置一道，對(duì)于IV、V級(jí)圍巖段及富水段拱部局部滲水地段，環(huán)向間距縮小到1.0-3.0m

　　4.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)施工

　　根據(jù)監(jiān)控量測(cè)信息，確定二次襯砌施作時(shí)機(jī)，然后按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行施工。臺(tái)車采用全斷面整體液壓鋼結(jié)構(gòu)大模板廠方拼裝而成，模板厚度10mm，具有液壓支拆模和電動(dòng)走行系統(tǒng)，分解后采用汽車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。砼灌注時(shí)采取時(shí)間和灌注高度兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行雙控，即單側(cè)砼灌注高度達(dá)1m時(shí)，必須換管和換位。

　　砼封頂采用頂模中心封頂器接輸送管，逐漸壓注砼封頂。當(dāng)擋頭板上觀察孔有漿溢出，即標(biāo)志封頂完成。

　　5.隧道監(jiān)測(cè)

　　針對(duì)隧道內(nèi)不同圍巖及地質(zhì)情況，我們分別在不同地段作了圍巖量測(cè)，從進(jìn)洞開始一直到襯砌全部完成。通過對(duì)本隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的實(shí)踐，對(duì)圍巖變形有如下幾點(diǎn)體會(huì)：

　　1、位移時(shí)間變化大致可分為“急劇變化～緩慢變化～基本穩(wěn)定”三個(gè)階段。

　　2、圍巖變形的態(tài)勢(shì)和大小除與巖性、節(jié)理裂隙、埋深等地質(zhì)因素有關(guān)外，在很大程度上取決于施工工序的安排及施工強(qiáng)度的差異，如初期支護(hù)對(duì)軟弱圍巖支護(hù)能力、變形規(guī)律的影響是重要的，所以初期支護(hù)盡早形成閉合環(huán)，以保持開挖面穩(wěn)定，控制隧道變形。

　　3、光面爆破效果及初期支護(hù)施工質(zhì)量如局部超欠挖過多、噴射砼的厚薄不均、錨桿注漿未滿或長(zhǎng)度不足等對(duì)圍巖變形有一定的影響。

　　4、爆破對(duì)拱頂下沉有顯著的影響，爆破瞬間的下沉量約占一天下沉量的90%左右，量測(cè)一般安排在爆破后實(shí)施。

　　6.結(jié)束語

　　在施工中，根據(jù)隧道的地理環(huán)境，本隧道進(jìn)洞口端主要采用了留核心土和臺(tái)階法兩種施工方法，并且根據(jù)施工方法采用對(duì)圍巖擾動(dòng)較少的微差爆破，加強(qiáng)初期支護(hù)參數(shù)，合理配置勞動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備，還根據(jù)新奧法的基本要求對(duì)施工中的監(jiān)控量測(cè)做了周密布設(shè)，在整個(gè)施工過程中，堅(jiān)持“短進(jìn)尺、早支護(hù)、勤量測(cè)、快封閉”的施工原則。

　　通過對(duì)大峽山隧道施工總結(jié)出的淺埋段、破碎易塌方的圍巖施工，對(duì)同類隧道施工有一定的參考價(jià)值。