牛嶺界隧道過軟基段的施工處理技術(一)

1、牛嶺界隧道過軟基段的施工處理技術一 摘要：著重介紹軟土公路隧道采用臺階法和雙側壁導坑法施工以及仰拱采用鋼管樁加固技術。 結合工程實踐， 詳細地介紹了該施工方法的技術特點、工藝原理、 施工工藝等，對類似隧道 施工有一定的參考價值。關鍵詞：道路橋梁隧道施工1. 前言 軟土隧道的施工方法， 主要有臺階法和雙側壁導坑法、 中隔墻法等。 雖然雙側壁導坑法和中 隔墻法存在以下缺點： 一是限制了大型施工機械的使用， 降低了工效； 二是在軟硬圍巖相間 的隧道施工中，施工方法的調整時間很長；三是臨時施工支護多，投入大，不經(jīng)濟；四是施 工中相互干擾大。 在岑梧高速公路牛嶺界隧道施工中， 采用臺階法和雙側壁導坑法相

2、結合的 施工方法，是由于在牛嶺界隧道I類圍巖段長度115米范圍內不存在軟硬圍巖相間，目的是在拱腳施工條形根底提高拱腳承載力， 在該隧道采用此法成功地解決了隧道整體下沉、 拱腳 變形扭曲等難題，確保了工程質量和工期。2. 工程概況 岑梧高速公路的牛嶺界隧道，位于廣西岑溪市與蒼梧縣交界處，距岑溪市安平鎮(zhèn)約3.5km。隧道設計為兩座獨立的別離式隧道， 兩座獨立隧道的軸線間距為 50米，其中隧道右線長 1452 米YK30+935YK32+387，左線長 1440 米ZK30+920ZK32+360。軟土隧道右線長 115 米YK30+960YK31+075，左線長 115 米ZK30+940ZK31

3、+055。隧道建筑限界寬為 10.25 米，在主洞與行車橫洞交叉處設置緊急停車帶， 其斷面比正常斷面加寬 2.5 米，高仍為 5 米， 正常隧道建筑內輪廓采用單心圓斷面，半徑為R=5.80米，最大埋深為128米。2.1 地形地貌 牛嶺界隧道洞址區(qū)區(qū)屬丘陵地貌，由于長期風化、剝蝕作用，山體較陡峻，溝谷較發(fā)育，沿 山體殘坡積物及風化層覆蓋普遍，植被生長較茂盛。隧道穿越丘陵分水嶺地帶，左側被207國道二級公路呈弧形圍繞，南西側岑溪方向洞口 為安平侵蝕山間盆地，地勢較為開闊平 緩。其中YK31+700東南面約350m處為一面積不大的山塘水庫，由近南北向山溝筑壩而成，水面高程約為280m.隧道軸線地段山

4、脊分水嶺高程約320340米，兩側洞口端地面高程約210226米，相對高差約 110米。進洞口自然坡的坡角約25°35°。山體發(fā)現(xiàn)兩處小型滑坡，主要為覆蓋層的淺層滑坡。該地形地貌給岑溪方向軟巖段施工增加了較大難度。2.2 地層巖性根據(jù)地質調查、物探初勘和鉆探資料，勘察區(qū)地層由第四系搜蓋層Q和奧陶系中統(tǒng)縮尾嶺組02S的碎屑巖組成。紅黃色素填土，稍濕濕，頂部成分以砂巖碎石為主，含 少量粘土和細砂，結構較緊密，底部以細砂、粘性土為主，結構較松散，為207 國道二級公路路基填土，主要分布于隧道進口 ZK1和ZK5孔附近一帶，厚 。該段含水量較 大，主要以砂粘土砂巖全風化物和碎石土為

5、主，結構構造全部被破壞，礦物成分除石英外，大局部風化成土狀， 含水量較大無承載能力。 地下水出水狀態(tài)少數(shù)地段呈淋雨狀或涌流 狀出水， 大部份地段呈潮濕或點滴狀出水。 在開挖過程中洞壁巖體位移持續(xù)時間長， 成洞性 差，無自穩(wěn)能力。2.3 水文地質條件隧道經(jīng)過地段地勢較陡峻， 均為非可溶巖巖層， 以侵蝕地貌為主， 溝谷較發(fā)育。 其間 K31+360 地帶山嶺構成了地段內的分水嶺。 大氣降水呈短小徑流由分水嶺向兩側排泄， 隧道經(jīng)過地段 的基巖透水性差，為弱透水一相對隔水巖層，加之山坡體上普遍覆蓋植物和殘坡積物， 大氣降水多沿山坡流走， 故地下水不豐富， 有限的地下水主要埋藏在近地表風化、 半風化基

6、巖和殘坡積層中，為淺層孔隙、裂隙潛水，岑溪端一般在山溝較高部位以下降泉形式排泄， 涌水量在0.30.6L/S,其動態(tài)變化較大。地下水為大氣降水補給，地形陡峭的地段，自然排泄不通暢，地下水對該段隧道施工影響很大，特別在沖溝地段YK31+040 右側距隧中 30 米有兩泉眼，常年有水，涌水量在1020L/S隧道上覆圍巖破碎及土層薄，易滲水，其間的山溝地表水和地層中的孔隙裂隙潛水可能對隧道掘進帶來較大困難。2.4 結構設計牛嶺界隧道I類圍巖段采用洞口加強襯砌，超前支護為0 89X大管棚、長10米，環(huán)向間距為30cm ;初期支護為RD25N中空注漿錨桿，長 3.5米，梅花型布置間距 80cm ; C2

7、5噴射混 凝土，厚25cm ; 20X 20cm的$8鋼筋網(wǎng)；鋼拱架采用 120a工字鋼，間距 50cm,全環(huán)設置； 二次襯砌及仰拱采用模注鋼筋混凝土，厚 60cm，主筋為 25鋼筋，間距25cm。2.5 隧道下沉處理2.5.1 隧道下沉情況根據(jù)牛嶺界隧道洞口段的地質情況, 洞身結構設計, 采用下行線采用上下半斷面環(huán)行開挖施 工，在開挖之前先進行長 45米，$ 89超前管棚預支護，邊坡采用$ 42X4勺長5米小導管和掛網(wǎng)噴混凝土進行封閉。套拱施工完成即進行下行線洞身開挖。在ZK30+940ZK30+957段采用半斷面環(huán)行開挖，開挖后初期支護變形大，拱頂沉降最大值達 到 47 厘米, 收斂值到達

8、 20 厘米； 地表出現(xiàn)較大裂縫, 裂縫最大寬度 5 厘米, 地表嚴重被破 壞,由于該段隧道埋深較淺,從起拱線開始開挖輪廓線以外的45°線以內的土體自重根本由初期支護承當。變形過大嚴重影響隧道襯砌厚度，隧道平安。從施工情況看，在I類圍巖段采用半斷面環(huán)型開挖,初期支護變形大, 地表被嚴重破壞,在埋深較淺的地段初期支護,變 形雖然較大, 但還不致意被破壞, 但在施工此段時對施工平安已經(jīng)構成一定的威脅。 在該段 施工工序少,因產生較大變形,經(jīng)常出現(xiàn)停工觀看的現(xiàn)狀,造成窩工嚴重,進度較慢,下行 線從 2004年 6月 1 日至 2004年 8月 15日, 歷時 2.5月完成開挖 17米, 平

9、均每天完成開挖 0.26 米。因此停止開挖。2.5.2 隧道下沉處理由于隧道下沉較大處理較困難, 根據(jù)岑梧高速公路施工進展情況, 前后兩個標段均沒有開工, 給降坡提供了條件,因此采用降坡的方法處理下沉過大。將原設計0.9%的坡度調成 0.87%,即改變坡度和坡長。3. 隧道開挖分析3.1 討論采用雙下側導坑施工方案的可行性牛嶺界隧道左線出口洞口I類圍巖施工中，隧道拱頂下沉大，地表出現(xiàn)不同程度的下沉及開裂現(xiàn)象,拱腳局部有開裂的現(xiàn)象。通過對左線施工情況及右線地質資料的分析,洞口段即YK30+960YK31+075段隧道位于堆積土中，隧道斜穿溝心，且土層松軟、松散、含水，地 基承載力低,較左線地質條

10、件更差。 同時隧道埋深淺,極難形成自拱度,靠調動圍巖自身無 法控制圍巖變形, 必須采取主動支撐措施, 而根底承載力是主動支撐有效的前提和保證, 為 此,為確保平安通過二級路, 必須要超前探明地質情況, 并進行根底處理。 采用臺階法施工, 無法在有效的時間內通過根底處理提供足夠的承載力,控制圍巖變形。采用超前小斷面雙下側導坑方案可先行探明地質條件,并為處理根底提供空間,進行根底處理,為隧道的開挖提供足夠的根底承載力,從而到達控制圍巖變形的目的。導坑斷面小,易于操作和控制變形, 導坑底板支護 需進行軟弱層處理 提供足夠地基承載力抵抗拱腳的垂 直壓力, 隧道垂直壓力是通過拱架傳至整體的條形根底, 從

11、面大大減少拱架及地表下沉的可 能性；隧道的側壓力通過條形根底底部傳至下部原狀土再傳至另一側的條形根底,形成了一個封閉的結構, 側位變形也因此大大改善。 下部中心土開挖時同設計有底部仰拱,所以結構仍是封閉成環(huán)的。側壓力問題也由于水平的及時封閉支護得以解決。3.3 優(yōu)化設計方案3.3.1 結構設計優(yōu)化根據(jù)施工本段地質條件，取消洞內系統(tǒng)錨桿，范圍為圓心上 1.5 米的拱部范圍，樁號為 ZK30+970ZK31+055，YK30+960YK31+075 不設系統(tǒng)錨桿；其它部位系統(tǒng)錨桿同原施工設計 圖。在取消系統(tǒng)錨桿范圍內布設雙層超前注漿小導管，長6m ,環(huán)向間距30cm ,搭接長度不小于2.5m ，外插角分別為 15度、60度，注水泥水玻璃雙液漿； 實施樁號為 ZK30+940ZK31+055，YK30+960YK31+075未施工大管棚段。鋼架支撐采用Hk200b，間距5