土质围岩隧道浅埋段初支侵限处理措施.doc

1、1土质围岩隧道浅埋段初支侵限处理措施摘要：本文主要介绍了合福铁路客专某隧道出口浅埋段因地质、降水原因造成拱部沉降超限，初支侵限，针对初支侵限采取的措施和施工情况，对今后土质围岩隧道初支侵限处理具有一定的参考和借鉴价值。 关键词：土质 隧道 侵限 措施 1 概述 随着我国铁路建设的不断发展，土质围岩大断面铁路客专隧道施工越来越多，由于土质、地表、降水造成的隧道沉降、初支侵限等问题时有发生，处理措施的正确与否对隧道施工安全、质量、进度控制影响较大，特别要确保安全。 2 工程概况 2.1 工程设计及地质概况 某隧道位于福建省南平市，总长为 315m。隧道平面设计位于圆曲线和缓和曲线上，圆曲线半径为

2、8000m，隧道纵坡为：-7的下坡。 隧道出口段地质：表层为 Qel+dl 粉质粘土，黄褐色，硬塑；下伏Pt2s 云母石英岩，黄褐色，全风化；地下水为孔隙潜水，较发育。云母石英片岩全风化层遇水易松散垮塌。出口段设计采用 HW175 型钢钢架加强支护，间距 0.6m/榀，洞口长管棚超前预支护，Vc 型衬砌类型。 2.2 初支侵限情况 2012 年 6 月 1 日，隧道出口上台阶贯通，贯通后及时施作了初支。2贯通前后连日阴雨天气，至 6 月 5 日左右地表出现裂缝，出洞口向内 15m范围上台阶拱顶初支变形加大，至 7 月 30 日，初支最大侵限 50.3cm，单日最大沉降速率达 30mm。如下图所

3、示： 3 原因分析 从进洞开始至今，开挖揭示该隧道总体围岩地质条件较差，上台阶以全风化云母石英岩为主，岩石风化呈土状夹少量碎石，结构松散，差异风化严重，围岩稳定性差；加之最近连续降雨，雨水下渗导致土体强度降低；出口段洞口浅埋、偏压较为严重，初支变形段最大埋深仅 7m。以上均是造成这次初支侵限的主要原因。 4 处理措施 4.1 加固上台阶初支钢架 立即暂停初支侵限段中台阶开挖，已开挖段中、上台阶钢拱架底部加设 50 锁脚钢管，保证每榀拱架底部不少于 4 根，锁脚钢管长度 5m，对锁脚钢管进行注浆；每台阶单侧按照台阶实际长度用等长 I22 工字钢纵向联通钢架底部，并与锁脚钢管焊接，保证已施作钢架形

4、成整体。 4.2 地表裂缝封闭 立即将洞口处地表开裂处挂设钢筋网片并用喷射混凝土封闭，并对洞顶已开挖好截水沟施作混凝土，防止雨水渗入土层。 4.3 洞口浅埋土体加强 对出口初支侵限段 15m 范围上台阶范围进行径向注浆，注浆孔深度24m，其中出洞口向内 5m 范围段注浆深度 12m，剩余初支侵限 10m 段3注浆深度 24m。孔口环向间距 1.2m，孔底环向间距 1.2m，纵向间距每1.2m 一环。注浆孔采用风钻开孔，注浆孔孔口管采用 42mm 无缝钢管，如成孔效果较好，孔口管长度 1m；如果成孔效果差，采用 4m 长的小导管（管身开孔） 。注浆采用水灰比 1：1（重量比）水泥浆液，自下而上按

5、照梅花形顺序进行注浆，注浆压力控制在 0.81.0Mpa。 径向注浆管每隔两榀间距，即 1.2m 布置一环注浆管，梅花形布置，径向注浆管应规划好位置，避免后续施作超前小导管时相互冲突，径向注浆管应避让超前小导管位置。注浆管应靠近需拆换钢架附近，即避免注浆管侵入凿除初支范围，又能保证需拆换钢拱架背后松散土体的注浆效果。注浆管施作位置同时应注意避免影响钢拱架拆换。 4.4 施作拱部小导管支护 为保证拆换钢架时施工安全，拆换钢架前采用 3.5m42mm 超前小导管对初支侵限 15m 进行超前支护，超前小导管按纵向间距 1.2m 一环，环向间距 0.4m，超前小导管施作角度 1520，应保证超前小导管

6、均匀布置。第一环超前小导管在拆换钢架前施作，此后每拆换两榀钢架施作一环超前小导管。施作超前小导管应与新支立的钢拱架焊接稳固，且从钢拱架腹部预留孔穿过。 4.5 监控量测及更换拱架、施作初支 将仰拱、二衬施工至侵限段开始位置，并在上述施工到位及连续35 天沉降观测无变形的情况下，从隧道暗洞向洞口方向沿原有两榀钢4架间开槽，重新安装 A 单元。然后再拆除后方已经变形的 A 单元，并立即进行喷护。为防止 A 单元拱脚下沉，增加锁脚钢管加强。拆换钢架采用逐榀拆换的方式。在重新安装 A 单元后，挂设钢筋网片，喷射砼，施作系统锚杆及锁脚锚杆，施工时按设计长度及间距施工（隧道支护设计钢架为全环 HW175

7、型钢钢架，间距 0.6m，并挂 6 钢筋网片，网格间距2020cm；边墙设 22 砂浆锚杆，长 4m/根，环向纵向间距均为 1.2m。 4.6 更换拱架、施作初支加强措施 原有初支根据测量结果，按照下表进行控制： 4.6.1 初支凿除施工以人工配合机械施工，严禁采用爆破作业；从暗洞向洞口方向逐榀先立后拆，先施做单层超前小导管，后拱顶钢架拆换；严禁围岩长时间暴露，凿除初支完成后应初喷混凝土，然后再支立钢拱架，挂网喷射混凝土，切槽槽壁应初喷射混凝土 58cm，防止围岩暴露而产生滑塌。 4.6.2 每榀钢拱架于每侧拱脚处打设 5m 长 50 锁脚锚管 4 根，每台阶共 8 根。锁脚钢管应严格按设计要

8、求施工，保证锁脚钢管施作角度，并采用“U”型卡焊接牢固。 4.6.3 对洞口向内 6m 上台阶拆换拱架后应在上台阶加设 I18 临时仰拱，对剩余 9m 段中、上台阶拆换拱架后，在中台阶加设临时仰拱。上台阶临时仰拱设置在 A 单元及 B 单元接头上 30cm 处，使 A 单元及临时仰拱成环。临时仰拱采用 I18 型钢加工制作，临时仰拱支撑安装后，及时喷射 0.2m 厚的 C25 砼封闭。施工时，重新安装的钢架与临时仰拱同步进行。5该段后续中下台阶开挖时在拱脚增设扩大拱脚或拱脚垫槽钢，以防止初支下沉。 4.6.4 A 单元拆换长度达到 5 米以上时，开始开挖 B 单元钢架位置，B 单元开挖每次不得

9、超过一榀，且左右错开 5m 以上。安装拆换 B 单元时，左右两侧采用“马口”开挖，开挖宽度以满足工作面使用需要即可，严禁挖除核心土，严禁同时开挖、拆除、安装同一榀钢架上的 B 单元。 4.6.5 同一榀钢架的 B 单元全部安装后，才可拆除本榀钢架位置上台阶临时仰拱及挖除中部核心土。施工时仰拱必须紧跟下台阶，C 单元落底后及时制作钢筋网片、喷射砼、锚杆，并及时施作暗洞仰拱支护封闭成环，仰拱每次开挖不得大于 3m，并在 8h 内完成支护工作，仰拱混凝土需及时浇筑。仰拱可 3m 浇注一次，浇注前底部虚碴、积水、杂物必须清除干净。 4.6.6 换拱完成后进行下台阶、仰拱的施工，二衬在不影响槽道施工的情况下可以调整为一板 6m，衬砌达到 100%强度方可拆模。 5 结语 经过 2012 年 8 月近一个月的施工，该隧道出口浅埋 15m 初支侵限段安全顺利的完成了换拱作业，并在施工中下台阶、仰拱后测量初支断面，满足二衬限界要求。结合本隧道的处理，施工中发现土质围岩隧道初支侵限，应制定科学的处理措施，严格实施，将问题处理越早越有利于施工安全。 参考文献： 1王西宁.隧道初期支护侵限处理J.四川建筑，2006（06）. 62张伟，刘艳青.福川隧道初期支护变形原因分析及处理J.铁道建筑，2013（03）. 3杨铭，刘庆丰.大断面隧道初期支护变形侵限处理技术J.施工技术，2011（S1）.