偏压隧道施工技术探究

总第１２０期　西部探矿工程　ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ　Ｅ）（ＰＬＯＲＡＴＩＯＮ　ＥＮＧ１ＮＥＥＲＩＮＧ　２００６年第４期　文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２００６）Ｏ４一Ｏ１４７一Ｏ２　中图分类号：Ｕ４５５．４９文献标识码：Ｈ　偏压隧道施工技术探究　李素清　（中铁十八局集团有限公司，天津３００２２２）　摘要：介绍铁路隧道偏压情况，及相应的施工处理措施。　关键词：偏压；隧道；施工　１工程概况　渝怀铁路渔塘湾隧道位于重庆市彭水县保家区境内，是渝　怀铁路的重点工程之一，被铁道部列为偏压衬砌科研攻关项目，　隧道全长９０３ｍ，为新建单线电气化铁路隧道，１ｏ．５‰上坡，中心　里程ＤＫ２６２＋２４８．５。　隧道位于山地斜坡地貌山体，自然坡度１０。～４Ｏ。，地表覆盖　第四系坡残积（Ｑｄ　）砂粘土；下伏基岩为志流系下统龙马溪群　（Ｓｌｌｎ）页岩夹炭质页岩、灰岩，奥陶系中上统（０２＋３）灰岩，奥陶　系下统（０１ｄ）页岩夹炭质页岩、灰岩、泥灰岩。断层角砾岩（Ｆｂｒ）。　段内地质构造复杂，主要构造为郁山正断层、Ｆ４正断层及其伴生　断层。隧道开挖揭示，受构造影响，小褶曲发育，岩层产状紊乱，　节理发育，岩体破碎，特别是软质岩受构造影响较大，发育较多次　生小断层，断层倾角一般为４０。～６Ｏ。，破碎带宽０．５～１＋５ｍ，为断　层角砾，局部呈断层泥状。　２　隧道偏压情况及现场监控量测　２．１偏压原因　（１）地形原因：隧道傍山，地面显著倾斜，侧压力较大，且隧道　埋深较浅。　（２）地质原因：围岩产状倾斜、节理发育，其间又有软弱结构　面及滑动面，自稳能力极差，又受围岩裂隙水的影响，施工中一旦　受到扰动，岩体就会岩层理面出现滑动。　（３）施工原因：因施工方法不当引起开挖断面局部坍塌，从而　改变了围岩压力的相对稳定性，造成应力集中而引起隧道偏压。　・２．２渔塘湾隧道偏压概况　渔塘湾隧道进口里程为ＤＫ２６１＋７９７，隧道傍山而座，地面　坡度较陡，为（１：１．５）～（１：２），地表覆盖层薄，为３．５～１５ｍ，围　岩级别为Ｖ级，设仰拱，二次衬砌为整体式；软弱面仰角ａ为　４０。～６Ｏ。。　由于开工初期未能准确断定偏压情况，围岩压力较大，而原　设计初期支护弱，进Ｉ：１洞口段施工中出现了以下问题：　①２００１年４月２９日，ＤＫ２６１＋８Ｏ１～＋８０６段左侧拱腰部位　按设计施工做完的初期支护出现多条纵向裂缝，裂缝宽度最大　达到８．７ｃｍ；　②２００１年５月１７日，ＤＫ２６１＋８ｏｏ～＋８０６段拱部格栅支护　严重变形，侵入二次衬砌净空，ＤＫ２６１＋８００处达３１ｃｍ，最大处　ＤＫ２６１＋８０３处达４２ｃｍ，同时发现洞口边、仰坡出现裂缝；　③２００１年７月１９日，ＤＫ２６１＋８０４＋８０９段衬砌砼局内轨　顶面１．９７ｍ出现一道纵向裂缝，缝宽０．５～１．０ｍ，并在７月２９　Ｅｔ发现该段砼左侧拱腰处出现一道斜向裂缝，８月３日ＤＫ２６ｌ＋　８００　ＤＫ２６１＋８０４段衬砌拱顶及右侧拱腰处出现两道斜向裂缝，　隧道天沟出现不同程度的变形、开裂；　④设计变更后，ＤＫ２６１＋８３２～＋８３９段扩挖后已施作完的　工字钢架初期支护，受挤压变形，左侧严重侵入衬砌断面最大达　４８ｃｍ。　３病害整治施工　３．１扩挖前加固措施　由于偏压和大变形，使隧道进口已开挖地段初期支护严重　侵入二衬砌净空，需对此段进行扩挖，扩挖前，对洞口段路基、洞　顶地表及洞内采取了特殊加固措施。　３．１，１洞口路基段加固　渔塘湾隧道进口线路右侧ＤＫ２６１＋７４７～十７９７段为顺层滑　坡带，长５０ｍ，设置８根锚固桩，桩间距（中～中）７ｎ　，桩均采用个　别设计，桩靠线路侧与线路中心距离４．８ｍ。ＤＫ２６１＋？３０～＋　７９７长６７ｍ，桩间设Ｃ１５片石混凝土重力式路堑挡土墙。洞口左　侧ＤＫ２６１＋７８７～＋７９７段不设翼墙，设为Ｃ１５片石混凝土重力　式路堑挡土墙，挡土墙身坡率１：０＋２５。　３．１．２洞口加固　在ＤＫ２６１＋７９９～＋８３５已开挖段沿拱部设置２５根大管棚，　管径８９ｍ，壁厚６ｍｍ，环向间距４０ｃｍ，外插角１　。在ＤＫ２６１＋　７９９～＋８３５段边墙梅花形布设Ｇ１５自进式锚杆，锚杆环向间距　０．６ｍ，长８札大管棚末端拱部设置４环　４２小导管，每环２２根，　每根长３．５ｍ，小导管外插角１Ｏ。。如幽１。　３．１．３洞顶地表加固处理　ＤＫ２６１＋８Ｏ０～＋８３５已开挖段为保证拆除衬砌及扩挖日ｌｆ幽　岩的稳定，在地表设２８０根注浆钢管桩对两侧围岩进行加同，管　径７５ｍｍ，管底部高程在内轨顶面以下２．６ｎ　，纵向问距５（／ｃｉ　，横　向间距７０ｃｍ，每侧４排，沿隧道中线梅花形对称布置。　３．２开挖与支护　３．２．１施工方法…微台阶法　微台阶法是偏压隧道开挖中行之有效的施工方法，要求在　隧道掘进时，将开挖面分成上、中、下三部分，交替作业，．｝　下台阶　长度保持在３～５ｍ。由于监控量测数据得出偏压荷载较大，ｌ住施　工中应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭”的原则。必要时辅　以人工开挖，每循环进尺０．６～１．０ｍ。　维普资讯 http://www.cqvip.com

西１４８　部探矿工程　Ａｐｒ．２００６　Ｎｏ．４　圉ｌ洞口大管棚布置示意图　３．２．２工艺流程（图２）　Ｃ　、钢架Ｄ、钢架Ｄ　。按设计进行网喷施工支护。　（４）安装仰拱钢筋，灌注仰拱混凝土，开挖③部后紧接着进　行，和开挖③部施工间隔时间不超过４８ｈ。　（５）视监控量测结果，待初期支护稳定后，拆除横撑　（６）立模，安装二衬锕筋，施作二次衬砌，二衬一定要在初期　支护稳定后方可进行，否则会因应力过大使衬砌混凝土开裂。　３。３主要参数及特性过程施工方法　（１）预支护在拱部设置。选用管径　４２注浆小导管，长度　３．５ｍ，环向间距０．６ｍ，纵向间距１．６ｍ，两排搭接长度≥１．０ｍ，外　插角４５。和１０。交替布置，钢管一端必须从初期支护工字钢架上　方穿过。　（２）径向锚杆，在边墙设置。为控制围岩的变形，采用Ｃ３２　自进式锚杆，锚杆与工字钢架连接，纵向间距与工字钢架相同，环　向间距１．０ｍ，每根长８ｍ。　（３）钢架，综合考虑围岩压力大小、收敛，变形大小，钢架采用Ｉ培工　字钢制作，每节端部焊接钢板，钻孔，用Ｍ２０ｎｖｎＸ７０ｎｖｎ螺栓连接。　（４）横撑选用Ｉ　１８工字钢，两端焊接。　（５）由于围岩裂隙水丰富，这给喷射混凝土带来很大困难，有　水地段喷射混凝土施工措施概括为以下两点：①改变配合比，增　加水泥用量，先喷干混合料，待其与用水融合后，再逐渐加水喷　射，喷射时由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管，　将水引出，再在导管附近喷射　②当涌水点不多时，可用开缝锚　杆进行导水处理后再喷射，当涌水范围大时，亦设树状盲沟再喷　图２开挖步骤圈　射，当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射。　４几点体会　３．２，３具体做法　（１）对地质复杂的隧道，除进行地质调查、掌子面观察等常规　监控外，还应采用应力计、位移计等多种量测手段，对围岩进行评　（１）开挖①部，进尺０．６ｍ后，喷Ｃ２０混凝土５ｃｍ，按顺序设　立工字钢架Ａ、　和横撑１，使导坑尽早闭合。然后按设计参数　打人拱部径向锚杆，有拉杆与前一循环的工字钢架连接、固定，挂　网，喷Ｃ２０｛昆凝土２５ｃｍ厚。　价，确认和修正围岩级别，并据此及时合理地调整施工方案。　（２）对于断面破碎带偏压Ｊ磋道施工，采取地表钢管桩加固岩体、　长管棚注浆、格构钢架及自进式长锚杆支护体系，施工应用较为成　功，有效控制了支护沉降、变形，保证钢筋混凝土衬砌结构稳定。　（３）对于围岩压力大、变形大的偏压地段，宜选用工字钢架加　强支护　（２）开挖②部，比①部滞后３　５ｍ，按顺序安装钢架Ｂ、Ｂ　和　横撑２。按设计打入边墙径向锚杆，焊接拉杆，挂网，喷Ｃ２０混凝　土２５ｃｍ厚。　（４）仰拱紧跟下半断面施工，尽快封闭成环，增强支护的受力　性能。　（３）开挖③部，比②部滞后３￣５ｒｎ，按顺序安装钢架ｃ、钢架