小间距隧道浅埋段进洞施工工法

14 页脚内容- 7 - 小间距隧道浅埋段进洞施工工法 YNGF （2010） 胡建全 吕俊 王春华 沈家文 张友培 【中国云南路建集团股份公司 云南建工水利水电建设有限公司】

1 前言 在高速公路进入山区后，由于受到路线走廊带内各种条件的制约，出现了连拱隧道、小间距隧道和浅埋、偏压隧道。小间距隧道左、右幅相距较近，施工相互影响大，工程措施相对特殊。尤其是小间距隧道浅埋段的施工常与浅埋、偏压问题交织在一起，更是隧道施工中的重点、难点。因此，找到一种适合于小间距浅埋隧道安全进洞的施工工法至关重要。 我公司通过云南元武高速公路B7合同段波支隧道的施工实践，结合以往隧道的施工经验，在浅埋、偏压隧道的基础上总结提炼了本工法。本工法通过了2010年度中国云南路建集团股份公司企业级工法评审，认为其关键技术总体达到了国内领先水平。

2 工法特点 2.1 洞口及明洞开挖方量小，对地表的扰动少，能减少对地表生态环境和植被的破坏。 2.2 克服了小间距、浅埋、偏压、不良地质隧道安全进洞的难题，避免了因洞口大面积开挖诱发的山体滑坡，进洞安全。 2.3 可实现隧道的零开挖进洞。 2.4 适用于多种复杂的地质环境，在软弱围岩中应用更体现其优越性。 2.5 采用台阶分步法开挖，进洞后可根据地质条件灵活调整施工方法，加快施工进度。

3 适用范围 本工法主要适用于洞口土质或围岩松散、破碎、偏压的不良地质隧道浅埋段，特别是≥0.75b（b为单洞隧道的开挖宽度）的小间距浅埋隧道的进洞施工。

4 工艺原理 14 页脚内容- 8 - 隧道开挖前通过砌筑套拱在洞口浅埋段隧道外缘打设一环纵向钢管，并通过钢管注浆加固围岩，提高围岩的自承载能力。然后采用台阶分步法开挖洞室，并通过架设钢支撑、挂网喷锚形成柔性支护控制围岩变形，最终形成隧道结构。

5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 进洞施工一般按洞口及明洞开挖、边仰坡防护、截水沟施工、套拱施工、大管棚施工、明洞衬砌、开挖进洞、洞门施工、明洞回填等步骤完成，见图5.1 。

图5.1 施工工艺流程图 5.2 施工操作要点 5.2.1 洞口及明洞开挖 为避免洞口及明洞开挖造成周围环境的破坏，应结合设计方案和实地地形尽量减少洞口和明洞的开挖。 洞口采取明挖法开挖。开挖前，首先由测量人员按设计和实际地形放出边、仰坡的开挖桩，然后利用挖掘机自上而下分层开挖，每层开挖深度1.5～2m。石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破配合挖掘机开挖为主，局部辅以人工修整。开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度。当开挖至拱顶管棚位置时，应注意预留核心土作为管棚施工的工作平台。 明洞不宜采用大面积开挖，只要清除洞口与上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石即可。浅埋偏压明洞可采用夯填碎石土增加浅埋侧覆盖层厚度，缩短明洞衬砌，以达到减少开挖土方及回填方量、及早进洞的目的。

洞口开挖 边仰坡防护 截水沟施工 套拱施工 大管棚施工 明洞衬砌 开挖进洞 明洞回填 洞门施工

图5.2.1 洞口开挖 14 页脚内容- 9 - 开挖时必须严格按照设计坡比进行开挖。开挖后立即用坡度尺进行检查，发现误差，及时纠正。 洞口开挖见图5.2.1 。 5.2.2 边仰坡防护 洞口开挖完毕后，采用人工及时修整坡面，清除虚土、危石，然后立即喷射混凝土封闭坡面，喷层厚度应符合设计要求。 由于洞口段埋深浅，岩体多为坡积物或弃土覆盖，自稳能力差。因此，从开挖到支护时间间隔不能太长，同时要加强边仰坡的变形观测。 遇软弱破碎围岩，经采用喷射混凝土防护不能有效稳定坡面时，应在相应部位增加砂浆锚杆，并铺挂φ8钢筋网，加强对坡面的支护。挂网完成后立即喷射混凝土，并反复喷射直到达到设计厚度为止。 边仰坡防护见图5.2.2 。 5.2.3 截水沟施工 根据地形情况，在距仰坡坡口5米处开挖截水沟，将边坡水引出隧道区，进入天然沟中排走。截水沟采用人工开挖基坑，7.5号浆砌片石支砌，10号砂浆抹面。 5.2.4 套拱施工

首先进行施工放样确定套拱位置，立架安放4榀套拱工字钢支撑。然后在钢支撑外侧按大管棚的设计间距安放φ140×6mm导向管，并将导向管与钢支撑焊接成为整体。因为导向管的安装质量直接影响到大管棚的施工质量，因此施工中应对导向管的平面位置、顶面

图5.2.2 边仰坡防护

图5.2.4-2 套拱混凝土浇筑 图5.2.4-1 立架施工 14 页脚内容- 10 - 高程及外插角进行准确定位，安装完毕应对其安装质量进行逐一检查，检查合格方可吊模浇筑套拱混凝土。待混凝土强度达到设计强度的85%以上，才能开始大管棚的施工。 立架施工见图5.2.4-1，套拱混凝土浇筑见图5.2.4-2 。 5.2.5 大管棚施工 大管棚采用水平钻机施工，施工前必须在加工场内制作好管件。钢管采用节长5～6m的φ108×6mm无缝钢管，第一节钢管应加工15cm长的尖锥头，钢管上按梅花形间距50cm钻6-8mm的小孔，以便入孔和浆液渗入破碎岩体。 1.布孔：开挖洞口及明洞土石方时应预留下部台阶，满足钻机就位工作，拱顶部位则通过搭建脚手架使钻机就位。钻孔前须严格按照设计角度与标高进行测量定位，钻机安装固定好，经复核无误后才能开机。 2.钻孔：用水平钻机钻孔，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钻孔方向与线路中线平行，外张角控制在1°～2°之间，孔深必须超过设计管长，钻孔深度以钻机钻杆长度进行测量。钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏差及时纠正。 3.清孔：施钻完成后，先用钻杆配合钻头反复扫孔，清除浮渣。然后吹入高压风进行清孔，直至清孔残渣流完为止。 4.推管：先用人工将第一节带尖锥头的钢管就位，尾端依托在钻机上逐渐推入，每次推管预留50㎝以便连接第二根管，然后用连接套把两根钢管旋紧、焊牢，反复推管至设计长度。注意隧道纵向同一截面内的钢管接头数量不得大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。每钻完一孔便顶进一根钢管，以防因邻近孔位施工造成缩径。 5.注浆：注浆前，先用钢板将管棚外露端焊接密封，并设置压浆孔。然后使用注浆泵进行注浆固结围岩。对有水或破碎的岩体，注入水泥～水玻璃双液浆固结止水；对于无水围岩，可注入单液水泥浆固结围岩。注浆结束后用10号水泥砂浆充填，以增强钢管的强度和刚度。 大管棚施工见图5.2.5 。 5.2.6 明洞衬砌 明洞衬砌采取先仰拱、后墙拱的方法，自下而上顺作施工。 仰拱开挖宜采用整体式开挖；仰拱开挖后应立即清除积水、杂物及虚渣，使用拱架模

图5.2.5 大管棚施工 14

页脚内容- 11 - 板浇筑仰拱混凝土。仰拱混凝土应由仰拱中心向两侧对称进行浇筑，并一次施工完成。施工时要注意预留仰拱与拱部连接的预留钢筋。 明洞衬砌采用全断面衬砌台车，采用Φ48钢管弯制弧形拱架固定外模，外模选用木板或竹胶板；端模（挡头板）选用5cm厚的木板制作，采用角钢U形卡和短方木固定，以适应端模尺寸的不规则性。 混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土罐车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振动棒和附着式振动器振捣的施工工艺，确保二次衬砌内实外美。拱墙混凝土自两侧拱脚向拱顶对称、分层、连续灌注，每层浇注厚度不超过0.5m。 浅埋偏压明洞要先进行洞门抗滑桩施工，抗滑桩开挖采取跳孔开挖。待承台浇筑完成后，再浇筑仰拱、施作偏压墙，然后进行明洞衬砌。地形条件特殊或有设计时，可开挖浅埋一侧，先施作偏压墙，再采用夯填水泥稳定碎石土来增加浅埋侧覆盖层厚度以减少偏压，然后按暗洞进行开挖。 明洞衬砌见图5.2.6 。 5.2.7 开挖进洞 在管棚结构的保护下，洞口浅埋段、小净距隧道采用台阶分步法开挖进洞。本方案一般环形开挖进尺为0.5～1.0m左右，台阶长度8～10米。台阶分步法开挖见图5.2.7－1 。 1.开挖上台阶，施作拱部初期支护； 2.开挖侧腰部，施作侧腰部初期支护； 3.开挖上部核心土，施作临时仰拱； 4.开挖拱脚部，施作拱脚部初期支护； 5.开挖下台阶，施作仰拱初期支护； 6.完成隧道开挖及初期支护后，立即进行仰拱二次衬砌混凝土的浇注； 7.根据监控量测结果确定进行边墙、拱部二次模筑混凝土的浇筑。 拱部弧形导坑采用机械开挖，必要时辅以弱爆破，每次开挖进尺与钢架间距相同，尽量将拱部初期支护抵至开挖面。边墙应左右错位开挖，两边不得同时开挖。围岩开挖后及时喷射混凝土封闭围岩面，并按设计要求架立钢拱架、打设径向锚杆、铺挂钢筋网、喷射

图5.2.6 明洞衬砌 14

页脚内容- 12 - 混凝土施作初期支护，以减少围岩暴露时间，控制围岩变形，防止围岩松弛；同时拱、墙脚每侧各打2根φ25锁脚锚杆并与钢架焊接牢固，利于下部开挖时初期支护的稳定。

图5.2.7－1 台阶分步法开挖示意图

在完成拱墙初期支护后，及时采用左右交错的方式进行仰拱施工。仰拱应随开挖及时跟进，使初期支护及早封闭成环，尽早发挥围岩的自承能力，构成稳固的初期支护体系， 缩短二次应力重分布的时间。 二次衬砌的施作，应在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行。在自稳性很差的地段，初期支护变形量大，且无明显收敛趋势时，应及早进行衬砌施工。 小间距隧道采用本法施工时，应先采用超前支护加固隧道开挖前方围岩，然后采用左右幅异步施工法错开掘进。掘进时，要先开挖地质条件较差的一幅隧道，左、右幅掌子面开挖应错开30米，待先行洞二次衬砌混凝土强度达到70%以上方可开挖后行洞，减小相互间因开挖而造成的影响。先行洞的开挖可采用与分离式隧道相同

图5.2.7-2 洞身开挖

图5.2.7-3 洞身施工