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1、仓园隧道穿越泥石流沟施工情况 一、工程概括 仓园隧道位于甘肃武都汉王镇，隧道起讫里程为DK378+170-DK378+885，全长715m，其中DK378+170-DK378+178设计为明洞。全线按照单洞双线设计，隧道最大埋深80m，最小埋深15m。DK378+170-DK378+760断面加宽值为0，从DK378+760-DK378+885断面加宽值为10cm。全洞按照Ⅴ级加强设计。 1、工程地质特性。隧道通过地层重要为第四系全新统洪积细角砾土、粗圆砾土，第四系上更新统风积黄土、冲积砂质黄土、粗圆砾土及下伏的志留系千枚岩，隧道整体围岩较差。 2、地质构造。隧道区在大的构造单元上处
2、在秦岭纬向构造带和武都“山”字型构造体系的复合部位，构造作用重要表现为自中生代晚期开始大面积的缓慢抬升，岩体受到上述构造作用及白龙江-武都区域断裂带（F5距隧道1.5km）影响，沿白龙江两岸岩体节理裂隙发育，岩体较破碎。 3、水文地质特性。隧道范围内甘家沟内有少量地表流水，平时流量较少，在雨季有大的洪流。根据常规物探分析，甘家沟内洪积细角砾土内呈富水状。 预测隧道通过甘家沟泥石流沟最大总涌水量3219m3/d，且受季节降水的影响，涌水量变化较大。 4、不良地质。隧道在DK378+380-DK378+643穿越的甘家沟为泥石流冲沟，总长263m。该泥石流沟规模大，重要地质为圆砾土、角砾土和千
3、枚岩，隧道在甘家沟埋深最浅处仅有15m。 5、地震烈度。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2023），该区地震动峰值加速度0.20g（相称于地震基本烈度八度），地震动反映谱特性周期0.45s。 二、隧道设计支护参数 设计参数 围岩级别 预留变形量（cm） 初期支护 二次衬砌 喷射砼 锚杆 钢筋网 钢架 厚度（cm） 位置 位置 长度（m） 纵×环间距（m） 类型 位置 间距（cm） 类型 位置 间距（m） 拱墙（cm） 仰拱（cm） Ⅴ 10～15 27/25 全断面 拱墙 4 1× 1.2 φ8 拱墙 2
4、0 Ⅰ 20b 全断面 0.6 50 55 注：喷混凝土厚度一栏中，斜线上为拱墙喷层厚度，斜线下为仰拱喷层厚度。 隧道全长采用Ⅴ级围岩加强衬砌，拱部小导管超前注浆，小导管长4m，环向间距0.4m，纵向间距2.4m，初期支护采用Ⅰ20b型钢钢架。隧道进口明暗分界处、出口各设一环φ108大管棚，管棚长30m，环向间距0.4m。 洞身DK378+380-DK378+643为下穿甘家沟浅埋段，拱墙设φ50钢花管系统注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆。洞内采用φ89大管棚超前支护，管棚长10m，环向间距0.4m，管棚内设钢筋笼，灌注水泥砂浆充填密实，管棚间设超前小导管预支护。
5、 建筑材料 初期支护和预支护 喷射砼：C25网喷砼 锚杆：拱部φ22中空组合锚杆，边墙φ22全螺纹砂浆锚杆 小导管：φ42热轧无缝钢管 管棚：φ89、φ108热轧无缝钢管 钢筋网：φ8HPB钢筋 钢架：型钢钢架Ⅰ20b 二次衬砌 隧道衬砌：拱部、边墙、仰拱：C45钢筋砼 仰拱填充：C20砼 防排水设计 洞内防排水 全隧道均设立双侧排水沟，不设立中心水沟。 初期支护与二衬之间铺设1.5mm厚防水板，无纺布不小于350g/m2，采用无钉铺设，搭接缝为双焊缝。 隧道拱墙环向设φ50mm盲管，间距6~10m，拱墙纵向设φ80mm盲管，分段10~15m与边墙进水孔连接。
6、 施工缝防水：环向施工缝采用中埋橡胶止水带+外贴式止水带复合防水构造；纵向施工缝采用中埋钢边止水带+界面剂复合防水构造。 洞外防排水 洞顶截水沟设在刷坡线以外5~10m，拦截地表水。 兰州端洞口外2m设一道横向盲沟，拦截路面水，尺寸为30×40cm（宽×深）。 甘家沟沟心采用C20砼铺砌，上下游各50m，铺砌宽度24m。沟心上下游各15m，宽24m地表采用φ42小导管注浆，小导管长3m，间距1×1m。 三、施工情况 1、隧道帷幕注浆 仓园隧道因穿越甘家沟泥石流沟，围岩破碎，富水，裂隙发育，自稳能力差，沉降量加快、加大，地表沉陷，沿隧道方向产生较大的裂纹。 由于地表裂缝严重，洞内
7、无法控制沉降，为了可以保证正常的施工，保证施工的安全，为了保证地表及洞内施工安全，经各方专家的讨论及现场调研，拟定了地表帷幕注浆的方案。 1.1帷幕注浆方案制定 地表解决DK378+450～DK378+550段落，以隧道边墙净空外左8米和右5米范围内帷幕注浆，高度为隧道拱部以上5m至边墙底部（如下图）。钢管采用φ89钢管，端部在拟定帷幕注浆范围内制作花管（在固结区内设出浆孔），间距1m×1m，从地表打入至隧道边墙底部，自下游往上游注1：1水泥-水玻璃双液浆，形成帷幕保护。 图表 1地表注浆图 1.2帷幕注浆的实行 1.2.1人员组织 根据施工工艺及施工进度，施工人员分为四
8、个班组，一个是前场清理组，重要负责钻孔前场地的平整，一个是钻孔组，重要负责注浆孔的钻设，一个是送管组，重要负责注浆管的制作与入孔，一个是注浆组，重要负责钢管注浆工作，每个组人员在3～4人。 1.2.2设备组织 施工使用挖掘机1台，重要负责清理场地，设备转移以及材料的运送；ZGYX-3500钻机4台，重要负责注浆孔的钻设；GZJB水泥注浆机4台，重要负责浆液的注入。电焊机、空压机等其他辅助设备若干台。 1.3施工工艺 1.3.1工艺流程 施工准备 测量布孔 钻孔至设计深度 下注浆管 注浆 效果评价 结束 1.3.
9、2施工环节 1.3.2.1施工准备 对拟注浆场地进行平整，准备好钻孔、注浆材料和机具，检查钻机、搅拌机、注浆泵是否正常，保证其能正常工作，检查注浆管路保证管路畅通，检查注浆泵的压力显示系统保证其准确无误。 1.3.2.2测量放线 根据设计图测量放出注浆范围和注浆孔位置，测出各注浆孔处地表标高，计算出各注浆孔深度，并对每个注浆孔编号。 1.3.2.3设备选型 根据现场地质情况拟定钻机型号，以满足进度规定；根据本隧道围岩破碎、遇水极易塌孔、土石夹杂、工期短、质量规定高的特点，选用ZGYX-3500液压行走潜孔钻机和GZJIB 型注浆机。 1.3.2.4钻机定位 根据测量注浆孔位置进
10、行钻机就位，场地夯实整平，保证钻机稳定、钻杆垂直。 1.3.2.5钻孔 根据测量提供注浆孔深度钻￠110 孔至设计标高下0.5 米，钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、调整钻机机座，保证注浆孔垂直。 1.3.2.6下管 钻孔完毕后，退出钻杆，及时进行验孔，在注浆孔深度达成规定后及时下注浆管。 1.3.2.7封管 注浆前先对孔口封堵。用5mm厚钢板焊接在注浆管尾端，在钢板上部贴近导向管管壁割一直径为20mm的圆孔，在圆孔处焊接15cm长、直径为20mm的钢管，注浆时用￠30mm高强胶管套住￠20钢管进行注浆，同时在尾端做一止浆阀，便于封堵。 1.3.2.8注浆 注浆采用全孔封闭
11、整体注浆，注浆终压1.5Mpa。注浆时，先注周边孔，以形成周边止浆墙，防止跑浆。注浆用GZJB型液压注单、双液浆。 注浆配制规定： 水泥浆的配制。浆液配制时，按浆液配合比称量加料，力求数量准确，加料顺序为先加水，在搅拌机搅拌的情况下加人水泥。注意浆液搅拌均匀倒人贮浆筒时，必须通过筛网过滤，严禁包装纸及块状水泥进人贮浆筒，浆液配比为：水泥：水=1:0.7。 水玻璃配制。对当购进的水玻璃不在35～4O（°Bé）范围时，加水稀释至35～40（°Bé），稀释时，边加水边搅拌，边用玻美计测量。浆液比例为：水玻璃：水泥：水=1:1:0.7。 掺速凝剂。注双液浆时，需在水泥浆中掺Na2 HPO4
12、 缓凝剂，掺量为水泥用量的2% ～4% 。加料顺序为：水一缓凝剂一水泥，搅拌时间应不少于5 min，放置时间不超过30 min。 1.3.2.9注浆结束标准 采用注浆终压和流量控制注浆是否结束，当压力达成1.5MPa 后，并且流量很小而注浆压力忽然增大超过1.5MPa，即可结束该孔注浆。 1.3.2.10现场实验 钻孔、注浆全面展开之前，先做实验孔，拟定浆液参数、浆液扩散半径、钻孔间距，以达成最佳注浆效果；在注浆孔周边分别均匀依次布置0.8m、1.0m、1.2m注浆效果观测孔。经现场多次实验拟定采用1：1 水泥浆，注浆孔间距1.0 米，浆液扩散半径0.7米，注浆效果最佳。 2、隧道开
13、挖 DK378+460～DK378+510段施工工法由本来的三台阶法改为大拱脚临时仰拱法施工。 2.1三台阶七步开挖法实行环节重要有 第1步，上部弧形导坑开挖。在拱部超前支护后，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5米，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2，上台阶开挖失跨比应大于0.3。开挖循环进尺根据初 施做复合式衬砌 结束 施工准备 超前地质预报、测量 拱部超前支护 上部弧形导坑开挖 两侧错位开挖中台阶 两侧错位开挖下台阶 地质素描、轮廓检查 地质素描、轮廓检查 地质素描、轮廓检查 初期支护 初期支护 初期支护 仰拱开挖、初期支护，仰拱
14、侧壁、拱部初期支护闭合成环 监控量测 鉴定围岩稳定性 下一循环开挖、支护 调整开挖及支护参数 施做钢筋砼仰拱，填充砼 变形超过规范 图1 三台阶七步开挖法施工工艺流程图 期支护钢架间距拟定，一般不超过1榀钢架间距。开挖后立即初喷3～5cm素砼，然后打设锚杆，挂钢筋网，架设拱架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°～45°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。 第2～3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，一般超过1榀拱架间距，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，接长
15、钢架，打设拱脚锚杆和钢架纵向连接，复喷砼至设计厚度。 第4～5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，不超过1榀拱架间距，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，然后进行初喷，拱架、钢筋网片施做，最后复喷至设计厚度。 图2 三台阶七步开挖法施工工序示意图 二衬 仰拱 仰拱栈桥 超前支护 图3 三台阶七步法开挖三维示意图 第6步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完毕两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱。 第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2～3m开挖后及时施作仰
16、拱初期支护，完毕两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为3～6m。 具体三台阶七步开挖法施工工艺流程图见图1，开挖示意图见图2、图3. 2.2施工组织 配齐施工队长、施工员、技术员、安全员以及工班长，保证各工序之间按照无间断交接。在劳力选择上，优先选用通过培训、技术纯熟的工人，特殊工种需持证上岗。施工机具配备污染低、能耗小、效率高的机具。具体情况见表1。 施工部位 工序名称 施工机具 人数 作业时间（min） 备注 上 台 阶 测量放样 钻眼、爆破 排险、扒渣 素喷砼 施做锚杆，铺设钢筋网片 安装拱架 网喷砼 通风 全站仪 风枪
17、 挖掘机、风镐 喷浆机 风枪、焊机 焊机 喷浆机 风机 2 9 6 6 10 10 6 30 120 120 60 120 120 120 30 中 台 阶 测量放样 钻眼、爆破 扒渣 素喷砼 施做锚杆，铺设钢筋网片 安装拱架 网喷砼 出渣 通风 全站仪 风枪 挖掘机、风镐 喷浆机 风枪、焊机 焊机 喷浆机 装载机、汽车 风机 2 4 6 4 4 6 6 6 30 60 120 50 120 90 120 100 30 下 台 阶 测量放样 钻眼、爆破 扒渣
18、 素喷砼 施做锚杆，铺设钢筋网片 安装拱架 网喷砼 出渣 通风 全站仪 风枪 挖掘机、风镐 喷浆机 风枪、焊机 焊机 喷浆机 装载机、汽车 风机 2 4 6 4 4 6 6 6 30 60 100 50 100 90 100 100 30 仰拱 开挖，出渣 安放栈桥 安拱架 喷射砼 挖掘机、汽车 挖掘机 电焊机 喷浆机 6 3 6 6 100 40 90 100 表1 三台阶七步法开挖和初期支护机械、人员及循环时间表 3、地基加固 DK378+450～DK378+510段落依据地质实际
19、情况，隧道仰拱位于软弱地层则进行树根桩加固基础。树根桩压浆管采用φ89钢管，辐射状布置，孔间距0.4米，纵向间距1米，桩管长为6m。 在仰拱开挖后，按注浆孔位预埋Φ108mm管定孔位，以隧道中心向两侧辐射状布置，环向间距40cm，纵向间距100cm，每侧预埋Φ108mm管12根，合计25根。预埋管管长根据仰拱、仰拱填充和初期支护厚度按2m作为地基加固桩预留。 3.1地基加固桩施工 3.1.1施工工序 正常施做仰拱及仰拱填充，运用仰拱仰拱填充混凝土形成止浆墙。待仰拱混凝土达成75%强度后，运用管棚机根据预埋的孔位进行钻孔定位→钻土体→下入套管
20、→注浆→封孔。 3.1.2打孔施工 打孔钻机规定平稳灵活，末端安装钻头。为便于计算孔深，钻杆选用定长的2m型号。下入钻杆时丝扣涂抹黄油便于拧卸。造孔以91mm钻头钻至设计深度，下入φ89mm壁厚5mm套管，套管之间用丝扣直联。具体孔位根据预埋孔位进行，孔深为6m。 每个钻孔结束后，及时检查孔深，合格后方开始下管。 3.1.3注浆施工 钻孔结束合格后，拔起钻杆后，下入注浆塞，连接注浆管路，用注浆泵先压水检测管路是否漏水，设备状态是否正常，然后再做压水实验，扩大浆液通路，增长浆液充塞的密实性，核算其渗透性。 标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标，泵压后观测压力变化及水泥浆和
21、水玻璃的消耗数量，记录注浆时间和注浆量。 注浆达成标准后，打开三通混合器的减压阀排浆，卸下混合器换注另一孔。 注浆结束后，拆卸各注浆器件，所有清洗干净，并对注浆泵检查保养。 注浆材料：采用水泥-水玻璃双液浆，水玻璃用35Be′，水泥用PO42.5普通硅酸盐水泥。 采用的配合比为：水泥:水=1:0.7，水玻璃:水=1:0.5，水泥浆:水玻璃=1:1，水泥浆的比重为1.619g/cm³。 注浆压力一般为地下水静水压力的2～3倍，初始压力1MPa，终压2.0MPa。 特殊情况解决：因某种因素（停电、机械损坏时）导致注浆中断30min以上并且恢复注浆后吸浆率陡然减小的孔，必须经钻机重新扫开
22、灌浆孔，冲洗后再进行灌浆。 3.1.4封孔 一方面排出孔内积水，向孔内注入浆液，当吸浆率小于1L/min时延续灌注30min后结束。进行封孔。 DK378+460～DK378+510段洞内管棚设立范围由本来的拱顶120°范围扩大到180°，管棚由Φ89调整为Φ108，环向间距由40cm调整为30cm；管棚间的超前小导管间距由40cm调整为30cm，小导管由Φ42mm×3.5mm调整为Φ50mm×5mm；小导管注浆采用水泥-水玻璃双液浆。 DK378+460～DK378+510段洞内预留变形量由原设计的10～15cm调整为30cm。钢架由原设计的I20b变更为I22b，钢架间距由60cm缩小到50cm，拱墙初喷混凝土厚度由27cm增长到30cm，取消系统锚杆。 DK378+460～DK378+510段洞内径向注浆管由本来的1m调整为3m，孔口环向间距由本来的180cm调整为150cm，纵向间距由本来的260cm调整为150cm，全环注水泥-水玻璃双液浆。
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