大断面软弱围岩隧道综合进洞施工技术.doc

大断面软弱围岩隧道综合进洞施工技术
一、工程概况
东南沿海铁路XX线为双线时速200km/小时高速铁路，远期预留时速250km/小时。XX线XX隧道全长2424m，隧道中心里程D1K187+438，隧道为大断面双线隧道，洞身宽14.32m，高11.56m。进、出口均采用斜切式洞门。隧址区属低山丘陵剥蚀地貌，地面高程35～170m，相对高差70～150m，自然横坡15～40°。上覆第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)、坡残积层(Q4dl+el)粉质黏土，厚度2～6m不等。下伏地层为燕山晚期第一次侵入岩花岗岩地层。地表水较发育，受大气降水控制。地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，花岗岩中基岩裂隙水较丰富，水量较大，水质具弱硫酸型酸性及弱～中等溶出型侵蚀。本隧道主要为Ⅱ级围岩，各级围岩分布情况为：Ⅱ级围岩1790m,Ⅲ级围岩230m,Ⅳ级围岩240m,Ⅴ级围岩164m。
XX隧道进口114m 为级围岩地段，其中洞口30m内埋深5~13m。上覆第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)、坡残积层(Q4dl+el)粉质黏土，厚度2～6m不等。下伏岩层W4全风化花岗岩。洞口段地下水丰富，受地下水影响，洞口围岩呈软塑状，洞口开挖后，边仰坡极不稳定，是XX铁路最难啃的几座隧道之一。2006年10月，XX隧道进口在预留核心土、完成25m大管棚施工准备进洞时，洞口边仰坡发生严重变形开裂，最大裂缝8cm，最大位移35cm。按照原设计进洞方案已经无法保证施工安全。经过业主、施工、设计等单位专家现场实际调查分析，确定XX隧道采用锚网喷边仰坡防护、井点降水、超前大管棚防护，双侧壁导坑法进洞等多项措施，取得了良好的效果，确保了隧道顺利进洞。
二、洞口降水方案
XX隧道进口段下伏基岩为W4全风化花岗岩富水层，地下水丰富，要保证施工的顺利进行，第一步首先是解决地下水的问题。洞口开挖前，沿洞口两侧各设一排降水井，每排4眼，间距6m。每眼降水井设一台2.5kw潜水泵一台。施工降水井时要注意几点：
1、降水井深度要达到隧道仰拱底以下8~10m，保证所有开挖高度都在降水井影响范围内；
2、降水井工作要连续，尽可能不要间断，停机时将潜水泵提出井外，否则井内细砂受水压影响涌入井内，将潜水泵埋入砂内，无法继续工作。
3、边仰坡及隧道开挖后未及时支护，不可停止抽水，以免水位上升造成坍塌。
降水井正常工作后，经现场验证，开挖后的边仰坡土层由原来一开挖就滑动的软塑状变为具有一定自稳能力的硬塑状，开挖时，只要控制一次开挖高度，及时支护，就能保证边坡的稳定。
三、 边仰坡开挖方案
XX隧道进口洞口位于软弱围岩上，边坡土层呈软塑状，一次开挖过高易出现塌滑现象。边仰坡开挖分层进行，每层高1~2m。每层开挖完成后及时进行锚网喷防护，喷混凝土厚8cm，Ф8钢筋网间距25*25cm,设Ф42小导管长4.5m/根,间距1*1m，小导管壁设Ф8mm出浆孔，出浆孔间距 小导管注水泥水玻璃浆液，注浆压力1.5MPa。钢筋网与小导管焊接在一起。
小导管注浆要认真，必须达到规定注浆压力；注浆从下排往上排，从两侧往中间进行；浆
液严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、注浆泵中凝结。注浆过程中若出现堵管现象，及时清理小导管、注浆软管和注浆泵；当注浆泵的压力表显示有压力，则卸压后再拆接头进行处理。
四、大管棚施工
为保证安全顺利进洞，XX隧道进口洞口设Ф108大管棚超前支护，大管棚长30m，间距40cm，在隧道拱顶180°范围设置。见XX隧道进口大管棚施工示意图。具体的施工方法和工艺如下：

1、施工承力桩
大管棚导向墙基础位于软弱土层上，采用轻型动力触探仪探测，地基承载力只有0.1MPa，无法承受导向墙重量，施工导向墙前，在导向墙两侧基底各设一根钢筋混凝土承力桩，承力桩直径1.5m。承力桩施工要点如下：
a、为保证施工安全和加快施工进度，承力桩采用桥梁桩机冲击钻钻孔，桩身采用水下混凝土方法浇筑。
b、承力桩桩底深入弱风化花岗岩深度﹥1m，保证基底承载力要求。
c、承力桩钢筋在桩头预留1m，在施工导向墙时与导向墙浇筑为一体，增加整体受力能力。

2、施工导向墙
在洞口岩壁上施工c20砼套拱作为大管棚导向墙。导向墙厚1m，纵向长1.5m,内设型钢钢架，采用Ⅰ18工字钢钢架3榀支设模板浇筑。按设计管棚位置埋设Ф127mm套管与钢架焊接。套管外插角度8°。在钢拱架上，按管棚设计位置(间距和水平标高、仰角)，准确的焊上套管，套管外端焊一个法兰盘，用来平衡钻孔和压浆的后座力，里面一端用胶纸封口，以防砂浆流入。套管的导向直接影响管棚的质量，必须严格按设计安装、焊牢。导管全部焊好后即可灌注套拱砼，核心部分土体不影响管棚施工，可以在洞身开挖设一并施作，有利于仰坡的稳定。
3、钻孔
导向墙砼达24小时强度后，在洞口搭设脚手架，钻机就位对中后固定，然后开始钻孔。利用管棚钻机作为钻孔机械。施钻深孔时，钻机大臂顶紧在掌子面上，当第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，接长第二根钻杆，用联接套把两根钻杆连接牢固，又重新钻孔，直至钻孔达到要求深度（比管棚长0.5m以上）后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。钻孔时要确保孔径比管棚外径大15～20mm。钻孔进尺应随时检查孔眼的方向与仰角，以免超过误差限度。钻眼达到设计长度后，检查管内钻碴是否冲洗干净，否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴。
4、大管棚注浆
根据设计采用压注水泥砂浆进行围岩加固，因为隧道渗水较大，钢花管内注水泥-水玻璃双液浆，浆液扩散半径不少于0.5m。浆液参数为：水灰比0.7～0.9，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.5，水玻璃浓度35Be′，模数3。注浆压力初压0.5～1.0Mpa，终压2.0-2.5Mpa。压浆时注意将压浆管伸入孔底，保证压浆饱满。待水泥浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。
五、双侧壁导坑法进洞技术
XX隧道进洞方案采用双侧壁导坑法人工开挖， 整个断面分为7块10部开挖，第一步挖左侧导洞①②部，第二步挖右侧导洞③④部；第三步滞后一段距离开挖左右侧壁导坑下台阶⑤⑥部；第四步依次从上至下开挖中间的⑦⑧⑨⑩部；纵向台阶长3～4m，左右侧壁导坑错开5～7m。初期支护随开挖紧跟进行，及时封闭成环。见《双侧壁导坑法施工工序横断面示意图》。详细施工步骤如下：
1、（1）架立钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁超前支护。（2）开挖①部。（3）喷8cm

厚混凝土封闭掌子面。（4）施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2、（1）开挖②部。（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。（3）导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。（4）接长钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
3、开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同1。
4、开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2。
5、（1）在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖⑤部。（2）隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。（3）接长钢架，复喷混凝土至设计厚度。
6、（1）在滞后于④部一段距离后，弱爆破开挖⑥部。（2）隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。（3）接长钢架，复喷混凝土至设计厚度。
7、利用上一循环架立的钢架施作Ф42小导管超前支护。（2）开挖⑦部。（3）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。（4）导坑周边初喷4cm厚混凝土，架立拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
8、（1）开挖⑧部。（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
9、（1）开挖⑨部。（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
10、（1）开挖⑩部。（2）导坑底部初喷4cm厚混凝土，安设钢架使钢架封闭成环，复
喷砼至设计厚度。
六、效果检验
1、地表沉降观测。
洞口路堑及明洞段开挖前，在仰坡顶原地面相隔10m布设两排地表沉降观测桩，在左右侧边坡纵向各布设一排沉降观测桩，采用全站仪、精密水准尺或精密水平仪观测。开挖施工中，测点最大下沉量5mm/天，边仰坡基本稳定，开挖完成后，测点沉量控制在0.2mm/天以内，边仰坡已稳定。沉降观测时间关系曲线和回归方程曲线。

沉降观测时间关系曲线和回归方程曲线

2、隧道进洞开挖中初期支护收敛量测
截至目前，XX隧道进口采用双侧壁导坑法施工，已进洞5m，开挖过程中边仰坡稳定，地表观测点无明显变化。
3、观察开挖坡面及边仰坡顶原地表，无开裂、松动等不良现象。
判断结果，XX隧道进口采用锚网喷边仰坡防护、井点降水、超前大管棚防护，双侧壁导坑法进洞等综合进洞技术是成功的。