隧道穿越滑坡堆積體施工技術(shù)

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1工程概況

深圳市地鐵5＃線建設(shè)平南鐵路改線工程龍華隧道全長(zhǎng)806m，里程為DK15+100～DK15+906，屬于一級(jí)電氣化雙線鐵路隧道，最大開挖寬度13.56m,高度12.96m,斷面方145.61m2。全隧均位于曲線上，線路平面上隧道呈中間小、兩頭大，標(biāo)段范圍內(nèi)從0.4m加寬斷面逐漸變化到1.6m加寬斷面，變化值從1.0m~0.4m~1.2m~1.6m共計(jì)4個(gè)變化段。采用新奧法施工，光面爆破，鋼架錨噴支護(hù)，復(fù)合式襯砌。中鐵十局負(fù)責(zé)施工的第3標(biāo)段暗挖長(zhǎng)度500m，其中Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖段長(zhǎng)355m，占全長(zhǎng)的71%，是工程的難點(diǎn)、重點(diǎn)所在，尤其是DK15+745～+800段的滑坡堆積體。

2滑坡堆積體現(xiàn)狀

2.1工程水文地質(zhì)特征

DK15+745～+800段原為山谷，2005年暴雨將四周山體的殘坡積層沖集此處。隧道頂板厚3.5～11.0m，邊墻底以上主要由坍滑體的含礫粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化花崗巖組成，松散，飽和，呈軟泥狀，地表已作植草及排水處理。地下水主要為基巖裂隙水，滲透及富水性較好，雨季時(shí)降水即刻滲透到隧道內(nèi)，水量極大。隧道邊墻底部以下為中～弱風(fēng)化的花崗巖，施工時(shí)需進(jìn)行爆破處理。

2.2設(shè)計(jì)開挖初支

2.2.1滑坡體處理加固①DK15＋740～＋810線路左側(cè)抗滑樁：距線路左中線13m處布置一排11根2×2.25人工挖孔鋼筋混凝土抗滑樁，深23m，樁間距3.0m。②DK15＋750～＋800段地表袖閥管注漿：隧道中線左右10m范圍，鉆設(shè)￠110cm孔，￠50袖閥管注漿，2×2.0m間距梅花形布置,入弱風(fēng)化巖2m以上。

2.2.2超前支護(hù)DK15+800~+770洞口段拱部1500范圍￠108×6mm長(zhǎng)管棚，環(huán)向間距40cm；DK15+770~+745洞身段拱部1500范圍￠89×5mm長(zhǎng)管棚，每次打設(shè)10m，縱向間距7m，搭接3m，環(huán)向間距40cm；均注1：1水泥漿液。

2.2.3初支體系本段為Ⅵ級(jí)圍巖，采用I20a鋼架，@50cm；￠8單層鋼筋網(wǎng)，@20×20cm；拱部￠22組合中空注漿錨桿，邊墻￠22砂漿錨桿，L＝3.5m，縱環(huán)間距100×100cm；￠22縱向連接筋，@100cm；全環(huán)噴射C25混凝土27cm厚。

2.2.4施工方法采用CD工法，分為上、中、下3臺(tái)階；中隔壁上部采用￠22超前砂漿錨桿，L＝4.5m；架立I18臨時(shí)鋼架，@60cm；側(cè)壁上、中部采用￠22砂漿錨桿，L＝2.5m，縱環(huán)間距100×120cm；￠22縱向連接筋，@100cm；噴射C20混凝土15cm厚。臨時(shí)仰拱采用噴射C20素混凝土10cm厚；上、中部每側(cè)拱腳打設(shè)1根￠42×3.5注漿小導(dǎo)管鎖腳，L＝4.0m。

3施工方案

在按原設(shè)計(jì)完成地表抗滑樁、袖閥管注漿、洞口段拱部的超前大管棚支護(hù)后，于2009年2月15日采用CD法進(jìn)洞暗挖施工，在完成前幾榀初支鋼架后發(fā)現(xiàn)下沉嚴(yán)重、迅速（施工時(shí)預(yù)留30cm的沉降量，噴射混凝土封閉后1d~2d就下沉了5cm~10cm），底部臨時(shí)封閉的10cm厚C25噴射混凝土仰拱翹殼、開裂，但洞身初支結(jié)構(gòu)未見任何異常開裂變形，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)也表明下沉大但收斂位移穩(wěn)定。發(fā)生此種情況后，現(xiàn)場(chǎng)立即在拱部（1200范圍）增設(shè)臨時(shí)仰拱（I20a鋼架＋噴射27cm厚C25混凝土）及中部臨時(shí)豎撐（I20a工字鋼），通過(guò)采取上述的措施，仰拱整體已閉合段下沉、收斂均穩(wěn)定無(wú)異常。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，擬將開挖方法變更為CRD法施工。

4優(yōu)化的CRD法

采用四臺(tái)階法開挖，拱部預(yù)留大核心環(huán)形槽挖，臨時(shí)仰拱增設(shè)I20a鋼架噴射27cm厚C25混凝土，中部采用I20a工字鋼臨時(shí)豎撐，整體閉合、步步為營(yíng)施工，具體施工措施如下。

4.1滑坡體處理加固

抗滑樁已按設(shè)計(jì)施做完畢，入微風(fēng)化巖均在6m以上；袖閥管注漿也已按設(shè)計(jì)完成。

4.2超前支護(hù)

DK15+800~+770洞口段拱部1500范圍￠108×6mm長(zhǎng)管棚已按設(shè)計(jì)施做完畢，必要時(shí)局部補(bǔ)充￠42×3.5mm超前小導(dǎo)管。DK15+770~+740洞身段拱部1500范圍￠89×5mm長(zhǎng)管棚擬按設(shè)計(jì)施做，若現(xiàn)場(chǎng)操作困難，則改為雙排￠42×3.5mm超前注漿小導(dǎo)管，層距15cm～20cm，梅花形間隔布置,環(huán)向間距30cm，L＝3.0m，縱向搭接1.5m。

4.3初支體系

采用I20a鋼架，@50cm；￠8單層鋼筋網(wǎng)，@20×20cm；￠22縱向連接筋，@100cm；全環(huán)噴射C25混凝土27cm厚。由于本段埋深淺，土質(zhì)松軟，打設(shè)錨桿時(shí)的擾動(dòng)經(jīng)常造成局部的掉塊、坍塌，加上預(yù)留大核心土后打設(shè)錨桿極其困難，因此取消了原設(shè)計(jì)的拱部￠22組合中空注漿錨桿。在鋼架每側(cè)拱腳打設(shè)6根￠42×3.5mm注漿小導(dǎo)管鎖腳，L＝4.0m，環(huán)向間距100cm，鋼架左右各布置3根。邊墻采用原設(shè)計(jì)￠22砂漿錨桿，L＝3.5m，縱環(huán)間距100×100cm。

4.4施工方法

第一臺(tái)階采用預(yù)留大核心土環(huán)形槽挖法，高度范圍為拱部1200，至起拱線；第二臺(tái)階至起拱線下1m，高度3.5m，采用左右錯(cuò)開半邊開挖；第三臺(tái)階至邊墻底，高度3.5m，采用左右錯(cuò)開半邊開挖；第四臺(tái)階為仰拱，整體開挖閉合施工?？v向每臺(tái)階長(zhǎng)度控制在6m～8m，第一臺(tái)階每次開挖一榀鋼架長(zhǎng)度；第二、三臺(tái)階每次開挖1～2榀鋼架長(zhǎng)度，左右錯(cuò)開5m以上；仰拱每次開挖2m～3m。

4.5臨時(shí)支護(hù)措施

①臨時(shí)仰拱：第一臺(tái)階增設(shè)I20a鋼架（@50cm）＋噴射27cm厚C25混凝土；￠22縱向連接筋，@100cm。②中隔壁臨時(shí)支撐：第一臺(tái)階增設(shè)I20a臨時(shí)豎撐，@50cm，￠22縱向連接筋，@100cm。若拱頂下沉較大時(shí)噴射27cm厚C25混凝土包裹封閉。③大核心土臨時(shí)支護(hù)：由于第二、三臺(tái)階的基底為原巖（強(qiáng)風(fēng)化～微風(fēng)化花崗巖），所以未設(shè)置臨時(shí)仰拱及中隔壁臨時(shí)支撐。改為保留“八字形”大核心土，兩側(cè)采用導(dǎo)坑形式開挖，核心土側(cè)掛￠8單層鋼筋網(wǎng)，@20×20cm，噴射10cm厚C20混凝土支護(hù)。4.6施工步驟第一臺(tái)階預(yù)留大核心土環(huán)形槽挖法，每次開挖一榀鋼架，超前5m→第一臺(tái)階臨時(shí)仰拱閉合，中隔壁臨時(shí)支撐架設(shè)→第二臺(tái)階左右錯(cuò)開5m槽挖、初支→大核心土臨時(shí)支護(hù)→第三臺(tái)階左右錯(cuò)開5m槽挖、初支→大核心土臨時(shí)支護(hù)→第四臺(tái)階仰拱整體閉合（包括仰拱二襯及填充）→每閉合2個(gè)循環(huán)的仰拱拆除1個(gè)循環(huán)的臨時(shí)支撐。

5施工技術(shù)措施

①測(cè)量：開挖半徑（以R1為例）＝6.95m，視現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)實(shí)際情況，高程整體抬高20cm～40cm，確保預(yù)留沉降量，滿足二襯②￠42×3.5mm超前小導(dǎo)管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況確定施工與否，施工時(shí)注漿必須飽滿，開挖長(zhǎng)度不能超出小導(dǎo)管的搭接范圍。③上部核心土預(yù)留長(zhǎng)度、寬度以現(xiàn)場(chǎng)立拱、錨桿、噴射混凝土方便操作為宜，并且要注意核心土的坡度，防止坍塌。④孤石爆破作業(yè)必須采用淺孔預(yù)裂爆破，應(yīng)盡量控制藥量，避免放大炮，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，嚴(yán)格控制超挖，杜絕欠挖。⑤鋼架橫向應(yīng)與隧道縱向垂直，中線與隧道中線重合。連接螺栓應(yīng)緊固，不管螺栓連接與否均要焊接連接板，縱向連接筋與拱架焊接牢實(shí)，鋼架腳用方木或木板墊平墊穩(wěn)，楔子打緊，使鋼架頂緊巖面，拱腳處回填洞碴，方便下部連接。⑥錨桿鉆孔應(yīng)垂直于巖面，保證深度，插入桿體前應(yīng)將孔內(nèi)雜質(zhì)吹洗干凈，注漿飽滿，與鋼架焊接牢固，桿體外露不大于10cm。除邊墻外必須采用注漿泵施工。⑦鋼筋網(wǎng)綁扎、點(diǎn)焊牢固，以噴射時(shí)不晃動(dòng)為原則，并且應(yīng)預(yù)留下次的搭接長(zhǎng)度。⑧鎖腳錨管一定要保證其數(shù)量、質(zhì)量。注漿禁止采用藥卷錨固劑，必須使用氣動(dòng)吹風(fēng)泵或電動(dòng)注漿泵，以保證其關(guān)鍵的作用。⑨噴射混凝土要求采用濕噴工藝。施工時(shí)嚴(yán)格配合比，注意調(diào)整風(fēng)、水壓力和噴射角度、距離，減少回彈量。噴射時(shí)巖面不得有松土虛碴和雜物，風(fēng)化巖面不得用水沖洗，只能用高壓風(fēng)吹掃干凈。噴射面要平整、不得成波浪形，厚度保證27cm。每循環(huán)噴射前必須將上循環(huán)鋼架背后空洞噴射滿，必要時(shí)預(yù)留注漿導(dǎo)管回填注漿。⑩量測(cè)樁點(diǎn)要妥善保護(hù)，加強(qiáng)量測(cè)工作，指導(dǎo)和修正施工支護(hù)參數(shù)。當(dāng)洞內(nèi)變形量較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)反饋信息及時(shí)施做仰拱及填充，甚至二次襯砌。

6施工安全措施

①進(jìn)入工作面人員首先檢查工作面情況，特別是拱頂、兩幫、掌子面有無(wú)松動(dòng)巖塊、裂紋等安全隱患，如有，必須立即處理。開挖時(shí)注意落石、掉塊，防止事故發(fā)生。②打錨桿和環(huán)形開挖在斜坡上作業(yè)，注意檢查支腿的穩(wěn)定性，防止跌落傷人，同時(shí)注意釬子或錨桿滑落傷人。③鋼架笨重，安裝時(shí)要有專人指揮，大家齊心協(xié)力不得各行其事，架立好后要支撐牢固，防止傾倒，縱向連接筋隨立拱同時(shí)就要安裝好。④噴射作業(yè)人員要戴好防護(hù)用品，防止高壓風(fēng)、水、石料傷人。⑤隧道內(nèi)多工序多工種平行作業(yè)，相隔距離較近，互有干擾，噪音大，任何工作人員都得注意周圍工作環(huán)境，在保護(hù)自己的同時(shí)還要保護(hù)別人。⑥施工開挖要以上部為主，大家相互配合，在保證安全的條件下保證質(zhì)量和進(jìn)度。

7施工體會(huì)

7.1地表水的防滲處理

滑塌體主要由礫粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化花崗巖組成，松散，飽和，呈軟泥狀，隧道本身處于溝谷地處，降雨時(shí)水流即刻滲入洞內(nèi)。針對(duì)這種情況，在隧道地表鋪設(shè)了一層防水板，并在防水板上覆蓋泥土，根據(jù)地形修建了環(huán)形的排水溝。雨天時(shí)，專人排引水流，以防滲入洞內(nèi)。

7.2地表袖閥管注漿的作用

本段隧道地表設(shè)有￠50袖閥管注漿，2m×2.0m間距梅花形布置，范圍為隧道兩側(cè)10m，加固至底部弱風(fēng)化巖上，注漿壓力為1.5MPa~2.0MPa。從隧道開挖效果來(lái)看很不理想，未達(dá)到改善圍巖物理力學(xué)性能的目的，反而由于施鉆的施工用水進(jìn)一步增加了圍巖的含水量。在這類滑塌體的地層注漿加固，采用粉噴樁的效果可能會(huì)更好，但會(huì)增加工程造價(jià)。

7.3拱部系統(tǒng)錨桿的作用

原設(shè)計(jì)隧道拱部采用￠22組合中空注漿錨桿，L＝3.5m，縱環(huán)間距100×100cm。由于拱部圍巖均為松散、塑泥狀的滑塌體，埋深也淺；錨桿根本起不到任何的錨固作用。反而打設(shè)錨桿時(shí)的擾動(dòng)經(jīng)常造成局部的掉塊及坍塌，影響施工安全。國(guó)內(nèi)也有很多已建成的類似淺埋隧道未設(shè)置拱部系統(tǒng)錨桿，比如深圳市龍崗區(qū)南通道的蛇嶺隧道。

7.4預(yù)留沉降量的控制

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控量測(cè)反映，第一臺(tái)階仰拱未閉合前下沉8cm～10cm；臨時(shí)仰拱施做后下沉5cm左右；第二臺(tái)階開挖下沉5cm左右；第三臺(tái)階下沉2cm左右；仰拱閉合后拆除臨時(shí)支撐下沉2cm左右；總下沉量在30cm左右，下沉主要是在第一臺(tái)階，原因是鋼架基底未能達(dá)到承載力要求。根據(jù)各段的實(shí)際地質(zhì)情況，在架立第一臺(tái)階（拱部）的鋼架時(shí)整體提高20cm～40cm，已確保二襯凈空厚度。按照鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)的規(guī)定，隧道拱頂下沉的預(yù)警值是3cm，本段遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此限值，為此監(jiān)理等部門經(jīng)常就此事發(fā)整改通知甚至要求停工。

8結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)龍華隧道出口滑坡段的地質(zhì)及穩(wěn)定性分析、隧道與滑坡體的位置關(guān)系分析，滑坡體沒有位移,圍巖變形較小,量測(cè)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求范圍以內(nèi)。表明了上述施工方案切實(shí)可行,從而保證了該隧道安全、順利地穿越滑坡堆積體。

作者：韋高志 單位：深圳市交通公用設(shè)施建設(shè)中心