浅埋隧洞施工技术浅谈

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　　摘要：介绍了在隧洞工程的施工中, 利用超前管棚法解决第四系覆盖层中挂口难题的具体措施和关键技术, 实现了工程自身及隧洞上部县道公路的安全技术要求。
　　关键词：隧洞施工、边坡支护、变形观测、技术方法
　　
　　总干渠C4标属一期输水工程，位于总干30+685～40+699，全长10.014km，包含上官寨隧洞、红土洞隧洞、红土洞渡槽、大红岩隧洞、玻利隧洞及相间的渠道，其中隧洞总长8639m，占本标段86%。
　　上官寨隧洞位于普定县马场镇，洞长3437m，洞轴线走向73.7º。坡比1/2000,洞型为城门洞型，断面尺寸4.3×5.7m。
　　1、 地质条件
　　上官寨隧洞出口地形坡度40～45°，自然边坡稳定。根据设计图地质描述及洞脸开挖揭露，隧洞出口段覆盖层最厚达11m，为粘土夹碎石，下伏基岩为P1q厚层灰岩。强风化厚2～4m。岩层产状3°∠54°,边坡结构为斜向坡。整段隧洞位于地下水位之上，隧洞线与岩层走向交角约为13°。
　　总干34+272～34+316.3虽埋深为5～12m，但大部分为覆盖层，隧洞处于强风化及弱风化岩体上部，且隧洞出口位于冲沟左侧，长年受地表水侵蚀影响，成洞条件较差。
　　从施工安全、施工进度、保护隧洞上部普马公路的角度出发，必须采取强有力的施工措施，方能安全、快速地通过，从而整体上保证工程的进度。在这种特殊困难地段，超前小导管法支护是开挖的重要措施。上官寨隧洞出口采用超前小导管及钢拱架明拱进洞，出口段地质条件差洞段采钢拱架配合系统锚杆、超前小导管、挂网、喷混凝土联合支护。
　　2 、隧洞出口区边坡支护
　　按设计要求的洞脸开挖坡比（1：1）进行开挖，边坡支护采用边开挖边支护的方法，每一层开挖完成后，对边坡采用锚杆、挂网支护，锚杆长度4.5m，直径25mm，间排距2m，采用砂浆锚杆，钢筋网直径6.5，间距200mm，锚杆及挂网完成后进行喷10cm厚C20混凝土。钻孔采用手风钻，喷混凝土采用Aliva喷浆机。
　　3、 开挖及支护程序
　　开挖支护程序: 超前管棚施工→开挖顶部→安置拱部钢拱架→开挖两帮→安置工字钢立柱→开挖中部→进入下一循环。
　　3.1 开挖方法
　　遵循浅钻孔、多循环、弱爆破、强支护的原则进行开挖。
　　上官寨隧洞出口34+272～34+316.3洞段大部分为覆盖层，采用短进尺，全断面进行开挖，每循环进尺0.5～1.0m，局部人工配合风镐进行开挖。
　　3.2 支护方法
　　根据工程实际情况，采用超前小导管预支护，钢拱架配合挂网、锚杆、喷混凝土联合支护。由钢管作为纵向支撑、钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体刚度较大、能阻止和限制围岩变形的性能，能提前承受早期围岩压力，此外，可在小导管采取注浆方法，待浆液硬化后，隧洞周围岩体能得到预加固，并形成具有一定厚度的加固圈，此加固圈起到超前预支护作用，在这种联合保护下安全地进行开挖作业。
　　3.2.1 钢拱架制作安装
　　洞身采用钢拱架、网喷混凝土和超前小导管进行初期支护。钢拱架的间距为300～600mm，局部地质条件较差洞段加密钢拱架。钢拱架为自行设计，拱部及立柱均采用采用“16”工字型钢，两侧立柱底部设置C20砼垫块，榀与榀间用φ25钢筋进行焊接形成整体，槽钢间距0.8m。钢拱架主要施工要点是根据测放洞轴线点做好安装轴线和拱肩高程的检查，包括左右桩号的对应，避免出现洞轴线偏离和高低不等、左右扭曲等现象。在确认钢拱架位置准确后，立即安装钢拱架，并及时在拱脚部位设锁脚锚杆，以将钢拱架固定在岩壁上。如遇两侧壁无法施工锚杆的部位，在钢拱架底角部位横向设置“20b”工字钢进行连接，以防止钢拱架失稳。钢筋挂网规格为φ6@200×200mm，在钢拱架临时加固完成后现场进行绑扎。
　　为防止钢拱架变形及沉降引起二衬混凝断面不足，钢拱架设置100～150mm预拱度。
　　3.2.2 锚杆制作安装
　　系统锚杆、锁脚锚杆主要作用是加固钢拱加，采用手风钻钻孔，孔径φ42mm。在钢拱架安装就位后开始沿拱架进行系统描杆的钻孔。锚杆为φ25mm ,L为3m。
　　3.2.3 超前小导管支护
　　采用手风钻钻孔，孔径φ50mm，孔深等不小于管棚长度。管棚采用手风钻配合特制工具送入孔内。局部地质条件较差部位利用灌浆泵进行灌浆。小导管采用φ48×4mm的无缝钢管加工而成，长6m，沿开挖轮廓线范围进行布置，钢管端部的管壁加工成尖锥状。超前小导管间距100～150mm，外插角5°～10°，纵向搭接长1.5～2.0m，尾部与钢支撑焊接成一体，共同承受围岩压力及侧压。需灌浆的小导管按梅花型布置眼孔，间距100～150mm。为保证洞口安全，洞口6m范围超前小导管增加为双排，梅花形布置。
　　3.2.4 喷混凝土施工
　　在钢拱架加固、挂网、锁脚锚杆、超前管棚施工完成后及时进行喷射砼施工。喷混凝土采用干喷方式。
　　4、 变形观测
　　在出口部位洞口以上边坡适当位置各设2个监测点；洞身内每10m设1组监测点（洞身不良地质洞段每2～5m设1组监测点），每组不少于5个监测点。在系统锚杆（拱肩部位应选最接近拱肩的钢拱架锁脚锚杆）外露端头，用钢锯条锯出“十”字型，作为临时监测点。初始阶段一般观测频率为1天1次， 在变形情况明显和突变时段调整观测频率为1天2次。
　　施工后通过变形观测，变形量较小，满足规范要求。
　　5、 结束语
　　通过对超前管棚法的应用实践, 积累了在类似地层中的施工经验。超前锚杆短循环法不但适用于埋深浅的松散体中,还可用于大埋深大应力的不良地质段隧洞施工中。

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