浅谈盖挖法施工

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　　摘 要：本文结合某高速公路隧道的施工过程介绍了盖挖法在山岭隧道浅埋段中的施工应用。
　　关键词：盖挖法 浅埋段 施工
　　
　　1、工程概况
　　1.1 设计概况
　　某高速公路隧道，左线全长：4.097km(LK34+163～LK38+260），隧道右线长4.122km（RK34+150～RK38+272），隧道平均开挖面积：97m2,设计为双向四车道高速公路，单幅路基宽度为12.25m；计算车速为80公里/小时；设计车辆荷载：公路Ⅰ级；地震烈度：Ⅵ级。
　　1.2 地质概况
　　隧道位于吕梁山脉中段西侧，属晋陕黄土高原区。区内沟壑纵横，沟谷多由东向西，黄土冲沟多呈南北羽状分布排列。
　　隧道通过主要地层有：三叠系下统刘家沟组中～细粒砂岩夹不稳定薄层泥岩，弱～微风化，层间结合稍差，节理较发育，岩体完整性稍差，呈块（石）碎（石）状镶嵌结构。地下水呈线状、点状分布，为砂岩裂隙水及上覆岩土体松散岩类孔隙水。
　　浅埋地段，隧道穿越地层有：上覆上更新统马兰组黄土、第四系中更新统离石组黄土、第三系上新统保德组粘土及半固结砾岩，稳定性较好～稍差；
　　1.3气候条件
　　沿线地区属温带干旱～半干旱大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短；冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季常有雷阵雨，春秋两季气温变化幅度大，年内平均气温10℃左右，1月份最低平均气温-6.5℃，极端最低气温-27.4℃，7月份最高平均气温23.8℃，极端最高气温39.9℃。雨季多集中在7～9月份，年降水量400～500mm，最多年降水量703.6mm，蒸发量为1633.6～2175.3mm，无霜期150～160天，冻土深度0.8～1.0米。
　　2、浅埋段洞顶
　　2.1 现场描述：
　　 在隧道左线的出口方向LK37+850～LK37+870段设计有一处最小埋深为1.42米的超浅埋段，在经过现场实地测量后，发现洞顶在经过长时间流水冲刷后，最小埋深LK37+865处仅为0.38米（为虚方顶面埋深），清除虚方后该段隧道拱部漏天，浅埋段地貌见图1。
　　
　　
　　图1 浅埋段地貌
　　2.2 方案比选：
　　发现该超浅埋段后，针对实际地形条件提出了两种可能施工方案：明挖法、盖挖法。通过对① 环境保护，尽量不改变冲沟的原始形态，尽量减少开挖数量；② 尽量不影响隧道施工进度；③ 安全、经济等三方面影响因素的比选，两种施工方法的优缺点如下：
　　2.2.1因为该浅埋段位于冲沟的底部，夏季多雨，季节性地表径流水量较大，采用明挖方法的防排水处理较为困难；
　　2.2.2明挖将会增加一个进、出洞的循环，会给施工带来较大安全隐患，并加大了施工投入；
　　2.2.3采用盖挖法可以提前对该浅埋段进行处理，不影响隧道的正常掘进；
　　经过比选盖挖法施工更能满足施工的要求，因此确定采用盖挖法处理该浅埋段。
　　2.3 施工方案：
　　
　　2.3.1 首先清除该浅埋段冲沟里的虚方，直到新鲜的基岩面；
　　2.3.2 经过测量放线，确定漏天段（包括初期支护在内）的外轮廓线，并采用压实土胎作为隧道拱圈部分的模型；
　　2.3.3 在施作的拱圈土胎外缘的2.5米范围内施作φ50小导管注浆固结地表；
　　2.3.4 制安拱圈范围内的钢筋，并与周边的小导管焊接牢固；
　　2.3.5 施工拱圈钢筋混凝土及拱圈外的片石混凝土反压挡墙；
　　2.3.5 隧道开挖通过后施工洞顶的冲沟治理，确保该段的排水顺畅，经过上述方案处理后，在之后到来的较大洪水，隧道内已不受地表流水的影响。
　　
　　 图2 冲沟横断面图
　　3、隧道浅埋段施工方案
　　在地表经过上述的方式进行处理，混凝土强度达到设计强度的75%后，开始进行隧道该段的开挖，开挖揭露的围岩情况为水平状厚层的砂质泥岩，节理裂隙不发育，且由于浅埋段直接影响到了隧道的拱腰部位，若采用上下断面开挖，上断面的拱脚刚好位于处理浅埋段时混凝土与基岩的结合部位，拱腰为浅埋段外侧受力的薄弱部位，开挖时拱脚的装药量大，对隧道的安全掘进影响较大，经过反复的论证决定采用全断面通过该浅埋段，具体采取的措施如下：
　　3.1 开挖
　　3.1.1在处于钢筋混凝土边缘处的小导管注浆必须饱满，充分固结围岩，并保证混凝土与围岩的结合部密实、稳固；
　　3.1.2采用短进尺，根据I20a钢拱架的间距，每循环进尺控制在80cm以内；
　　3.1.3每循环的钢拱架到掌子面的距离不大于15cm，避免洞顶水平岩层悬臂过长引发坍塌；
　　3.1.4 开挖时掏槽眼采用楔形掏槽，且将掏槽孔的角度取为75°，周边眼间距控制在30~35cm，右侧拱腰的部位进行加密，药卷沿直径方向一剖为二，并采用间隔、隔孔装药，用竹片和导爆索连接，降低周边眼的装药集中度，减小对周边围岩的扰动；
　　3.1.5 将开挖时使用的雷管段数由以前的5个段位变为9个段位，降低对周边围岩的扰动；
　　3.1.6 同时在开挖过后，加强该段的围岩监控量测，若有异常变化现象，及时采取措施进行加固处理。
　　3.2 支护
　　3.2.1 首先施作4.1m长的φ50超前小导管，环向间距30cm，每环45根，每开挖3.0m一循环，外插角为100，小道管尾部焊接于钢拱架上，然后注水泥水玻璃浆，浆液压力为0.5～1.0MPa，每孔注浆量达到设计注浆量（每循环12.75m3）。
　　3.2.2 开挖后，及时进行初喷封闭围岩面，架立I20a工字钢钢拱架，纵向间距75cm，钢拱架拱脚置于牢固的基础上，钢架背后间隙用喷砼充填，钢架安装要快速，同时挂设φ8钢筋网片，网格间距15×15 cm。
　　3.2.3 施作φ25自钻式锚杆，长4米，间距75 cm（环）×75（纵）cm，每环35根。并在工字钢拱架的拱脚处，每侧施作2根锁脚锚杆，以保证结构的稳定。
　　3.2.4 最后采用湿喷工艺复喷C25混凝土至设计的25cm厚。
　　4、施工过程中的地表监控量测
　　在隧道洞顶处理完成后，在隧道中线的K37+855、+860、+865、+870、+875共埋设5组量测点，并在该段隧道洞内掘进过程中进行量测及观测，在洞内开挖爆破时，洞顶有微弱起拱的现象，爆破后即回落，地表无明显裂纹现象，表1 为监控量测的数据结果：
　　5、经验及体会
　　5.1 鉴于黄土高原地区的特殊地貌，区内沟壑纵横，隧道设计、施工时应加强对地形的测量精度，特别施工过程中应根据设计图纸，针对埋深较浅的地段进行地表复测，提前发现浅埋地段进行处理；
　　5.2 施工过程中结合实际围岩情况，合理确定开挖方法；根据施工规范要求II类浅埋段的开挖应采用上下断面法，但根据实际揭露的围岩情况，满足全断面开挖的要求，且采用全断面开挖对结构有利，故该浅埋段的开挖采用了全断面开挖；
　　5.3 经过设计、施工方案的优化调整，顺利通过了该浅埋段，施工中未发生任何安全质量事故。施工方案的成功充分说明：针对隧道不良地质段的施工，必须对现场情况进行认真分析，根据具体情况采取灵活有效的设计施工措施，才会取得最好的效果和最佳的效益。

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