牛嶺界隧道過軟基段的施工處理技術(shù)(一)

1、牛嶺界隧道過軟基段的施工處理技術(shù)一 摘要：著重介紹軟土公路隧道采用臺(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工以及仰拱采用鋼管樁加固技術(shù)。 結(jié)合工程實(shí)踐， 詳細(xì)地介紹了該施工方法的技術(shù)特點(diǎn)、工藝原理、 施工工藝等，對(duì)類似隧道 施工有一定的參考價(jià)值。關(guān)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(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、 中隔墻法等。 雖然雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和中 隔墻法存在以下缺點(diǎn)： 一是限制了大型施工機(jī)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(diào)整時(shí)間很長(zhǎng)；三是臨時(shí)施工支護(hù)多，投入大，不經(jīng)濟(jì)；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(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法相

2、結(jié)合的 施工方法，是由于在牛嶺界隧道I類圍巖段長(zhǎng)度115米范圍內(nèi)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(zhì)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(shè)計(jì)為兩座獨(dú)立的別離式隧道， 兩座獨(dú)立隧道的軸線間距為 50米，其中隧道右線長(zhǎng) 1452 米YK30+935YK32+387，左線長(zhǎng) 1440 米ZK30+920ZK32+360。軟土隧道右線長(zhǎng) 115 米YK30+960YK31+075，左線長(zhǎng) 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(shè)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(nèi)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(zhǎng)期風(fēng)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(fēng)化層覆蓋普遍，植被生長(zhǎng)較茂盛。隧道穿越丘陵分水嶺地帶，左側(cè)被207國(guó)道二級(jí)公路呈弧形圍繞，南西側(cè)岑溪方向洞口 為安平侵蝕山間盆地，地勢(shì)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(kù)，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(cè)洞口端地面高程約210226米，相對(duì)高差約 110米。進(jìn)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(zhì)調(diào)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(xì)砂，結(jié)構(gòu)較緊密，底部以細(xì)砂、粘性土為主，結(jié)構(gòu)較松散，為207 國(guó)道二級(jí)公路路基填土，主要分布于隧道進(jìn)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(fēng)化物和碎石土為

5、主，結(jié)構(gòu)構(gòu)造全部被破壞，礦物成分除石英外，大局部風(fēng)化成土狀， 含水量較大無(wú)承載能力。 地下水出水狀態(tài)少數(shù)地段呈淋雨?duì)罨蛴苛?狀出水， 大部份地段呈潮濕或點(diǎn)滴狀出水。 在開挖過程中洞壁巖體位移持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 成洞性 差，無(wú)自穩(wěn)能力。2.3 水文地質(zhì)條件隧道經(jīng)過地段地勢(shì)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(gòu)成了地段內(nèi)的分水嶺。 大氣降水呈短小徑流由分水嶺向兩側(cè)排泄， 隧道經(jīng)過地段 的基巖透水性差，為弱透水一相對(duì)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(fēng)化、 半風(fēng)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(dòng)態(tài)變化較大。地下水為大氣降水補(bǔ)給，地形陡峭的地段，自然排泄不通暢，地下水對(duì)該段隧道施工影響很大，特別在沖溝地段YK31+040 右側(cè)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(duì)隧道掘進(jìn)帶來(lái)較大困難。2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牛嶺界隧道I類圍巖段采用洞口加強(qiáng)襯砌，超前支護(hù)為0 89X大管棚、長(zhǎng)10米，環(huán)向間距為30cm ;初期支護(hù)為RD25N中空注漿錨桿，長(zhǎng) 3.5米，梅花型布置間距 80cm ; C2

7、5噴射混 凝土，厚25cm ; 20X 20cm的$8鋼筋網(wǎng)；鋼拱架采用 120a工字鋼，間距 50cm,全環(huán)設(shè)置； 二次襯砌及仰拱采用模注鋼筋混凝土，厚 60cm，主筋為 25鋼筋，間距25cm。2.5 隧道下沉處理2.5.1 隧道下沉情況根據(jù)牛嶺界隧道洞口段的地質(zhì)情況, 洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 采用下行線采用上下半斷面環(huán)行開挖施 工，在開挖之前先進(jìn)行長(zhǎng) 45米，$ 89超前管棚預(yù)支護(hù)，邊坡采用$ 42X4勺長(zhǎng)5米小導(dǎo)管和掛網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行封閉。套拱施工完成即進(jìn)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(hù)變形大，拱頂沉降最大值達(dá) 到 47 厘米, 收斂值到達(dá)

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(yán)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(nèi)的土體自重根本由初期支護(hù)承當(dāng)。變形過大嚴(yán)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(hù)變形大, 地表被嚴(yán)重破壞,在埋深較淺的地段初期支護(hù),變 形雖然較大, 但還不致意被破壞, 但在施工此段時(shí)對(duì)施工平安已經(jīng)構(gòu)成一定的威脅。 在該段 施工工序少,因產(chǎn)生較大變形,經(jīng)常出現(xiàn)停工觀看的現(xiàn)狀,造成窩工嚴(yán)重,進(jìn)度較慢,下行 線從 2004年 6月 1 日至 2004年 8月 15日, 歷時(shí) 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(jìn)展情況, 前后兩個(gè)標(biāo)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(shè)計(jì)0.9%的坡度調(diào)成 0.87%,即改變坡度和坡長(zhǎng)。3. 隧道開挖分析3.1 討論采用雙下側(cè)導(dǎo)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(duì)左線施工情況及右線地質(zhì)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(zhì)條

10、件更差。 同時(shí)隧道埋深淺,極難形成自拱度,靠調(diào)動(dòng)圍巖自身無(wú) 法控制圍巖變形, 必須采取主動(dòng)支撐措施, 而根底承載力是主動(dòng)支撐有效的前提和保證, 為 此,為確保平安通過二級(jí)路, 必須要超前探明地質(zhì)情況, 并進(jìn)行根底處理。 采用臺(tái)階法施工, 無(wú)法在有效的時(shí)間內(nèi)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(cè)導(dǎo)坑方案可先行探明地質(zhì)條件,并為處理根底提供空間,進(jìn)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(dá)控制圍巖變形的目的。導(dǎo)坑斷面小,易于操作和控制變形, 導(dǎo)坑底板支護(hù) 需進(jìn)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(cè)壓力通過條形根底底部傳至下部原狀土再傳至另一側(cè)的條形根底,形成了一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu), 側(cè)位變形也因此大大改善。 下部中心土開挖時(shí)同設(shè)計(jì)有底部仰拱,所以結(jié)構(gòu)仍是封閉成環(huán)的。側(cè)壓力問題也由于水平的及時(shí)封閉支護(hù)得以解決。3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化根據(jù)施工本段地質(zhì)條件，取消洞內(nèi)系統(tǒng)錨桿，范圍為圓心上 1.5 米的拱部范圍，樁號(hào)為 ZK30+970ZK31+055，YK30+960YK31+075 不設(shè)系統(tǒng)錨桿；其它部位系統(tǒng)錨桿同原施工設(shè)計(jì) 圖。在取消系統(tǒng)錨桿范圍內(nèi)布設(shè)雙層超前注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)6m ,環(huán)向間距30cm ,搭接長(zhǎng)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(shí)施樁號(hào)為 ZK30+940ZK31+055，YK30+960YK31+075未施工大管棚段。鋼架支撐采用Hk200b，間距5