洞口淺埋段土質(zhì)隧道地表及拱頂下沉控制措施

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1、洞口淺埋段土質(zhì)隧道地表及拱頂下沉控制措施【摘要】根據(jù)國內(nèi)隧道施工案例，在淺埋軟弱土質(zhì)地層的施工中，地表及拱頂下沉量大，容易侵入二襯結(jié)構(gòu)、影響二襯厚度，嚴(yán)重的導(dǎo)致隧道坍塌。因此為了保證本隧道施工安全與結(jié)構(gòu)質(zhì)量，避免塌方等事件產(chǎn)生，有效控制洞口淺埋段土質(zhì)隧道地表及拱頂下沉?！娟P(guān)鍵詞】淺埋段土質(zhì)下沉控制措施一、工程簡介虎形山隧道為雙向四車道高速公路分離式隧道，左線全長1015m，隧道底板最大埋深約180m；右線全長985m，隧道底板最大埋深約170m，；隧道左右線間距在30～40m之間。隧道地處湖南郴州丘陵地區(qū)，地表黃土沖溝發(fā)育

2、。該隧道處于紅粘土，強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r、頁巖、破碎帶、斷層地段，溶洞、溶槽極其發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道進(jìn)出口段落內(nèi)均為紅粘土地層，洞口洞頂粘土覆蓋層為2～20米，屬于淺埋地段，圍巖級(jí)別設(shè)計(jì)均為ⅴ級(jí)（實(shí)際為ⅵ級(jí)）。虎形山隧道的施工方法除明洞采用明挖法施工外，其余采用人工風(fēng)鎬、鉆爆法施工。隧道左右線共有ⅴ級(jí)圍巖686m，主要采用留核心土環(huán)形開挖法施工，18＃工字鋼拱架＋錨噴支護(hù)；ⅳ級(jí)圍巖1069m，主要采用上下斷面正臺(tái)階開挖法施工，鋼格柵拱架＋錨噴支護(hù)；ⅲ級(jí)圍巖245m,主要采用光面爆破全斷面開挖法施工，錨噴支護(hù)。二、資料搜集整理根

3、據(jù)虎形山隧道的施工施工情況，收集了國內(nèi)類似地質(zhì)條件在建的或是建成的隧道施工資料，特別是對(duì)郴州至寧遠(yuǎn)段高速公路4標(biāo)段芒頭嶺隧道、5標(biāo)段萬華巖隧道等進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查，這些隧道洞口均屬于淺埋紅粘土土質(zhì)地層，與我標(biāo)段虎形山隧道洞口段地質(zhì)及地形條件極為相似，芒頭嶺隧道、萬華巖隧道分別于2009年4、5月份從進(jìn)口進(jìn)洞，最初采用兩臺(tái)階法或預(yù)留核心土開挖，主要的支護(hù)參數(shù)：18#工字鋼（縱向間距0.5m）；雙層超前注漿小導(dǎo)管，上層為φ50*5mm，下層為φ42*3.5mm，間距均為60cm，上下層交錯(cuò)布置；φ25mm中空注漿錨桿，φ8mm雙

4、層鋼筋網(wǎng)，c20噴射砼厚度為25cm。通過對(duì)以上兩座隧道一個(gè)月內(nèi)的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)表明：兩座隧道地表及拱頂下沉量均較大，其中芒頭嶺zk127+622隧道拱頂最大下沉量22cm，萬華巖隧道k129+610隧道拱頂最大下沉量17cm，均侵入二襯結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致芒頭嶺隧道左洞zk127+609～zk127+643、萬華巖隧道右洞k129+580～zk129+621出現(xiàn)大面積換拱現(xiàn)象，同時(shí)隧道地表及洞內(nèi)初期支護(hù)出現(xiàn)較多的裂縫、初期支護(hù)表面脫殼。我標(biāo)段于2009年4月23進(jìn)行出口左洞開挖，監(jiān)測數(shù)據(jù)也出現(xiàn)拱頂沉降量過大的問題，最大沉降zk1

5、16+908為19cm三、原因分析根據(jù)出現(xiàn)的上述情況，2009年6月16日業(yè)主召集設(shè)計(jì)院、監(jiān)理處、隧道施工方并聘請(qǐng)相關(guān)隧道專家到現(xiàn)場勘察各隧道標(biāo)段實(shí)際情況后，針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行專家討論會(huì)，共同分析，分析認(rèn)為導(dǎo)致地表及拱頂下沉過大主要有以下幾個(gè)方面的原因：開挖方式不當(dāng)。對(duì)洞口土質(zhì)淺埋隧道，通常的臺(tái)階法或預(yù)留核心土法開挖并不完全適合；初期支護(hù)沒有及時(shí)跟進(jìn)進(jìn)行有效約束，導(dǎo)致土層拱圈松弛過大，增加了對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的荷載；拱架拱腳沒有落于堅(jiān)硬的地基上或拱腳處理不當(dāng)；超前支護(hù)做得不到位，尤其是注漿效果較差，沒有真正起到固結(jié)土層的效果；仰拱

6、閉合不及時(shí)，不能及時(shí)約束周邊土層四、制定對(duì)策針對(duì)上述確定的原因，結(jié)合專家會(huì)提供的意見，經(jīng)過大家共同研究討論，制定了如下的對(duì)策。根據(jù)地質(zhì)條件，適當(dāng)改變工法，如可采取crd工法或cd工法；及時(shí)跟進(jìn)初期支護(hù)，隧道開挖后立即進(jìn)行素噴3cm砼，并加強(qiáng)后續(xù)工序銜接控制；拱腳處采用小導(dǎo)管垂直打入作鋼架支墊；加強(qiáng)超前支護(hù)注漿效果控制，針對(duì)土質(zhì)底層普通注漿效果差的情況，采用劈裂法注漿；及時(shí)閉合仰拱成環(huán)，仰拱施工采用全斷面法。五、對(duì)策實(shí)施針對(duì)制定的對(duì)策，根據(jù)工程進(jìn)展?fàn)顩r對(duì)虎形山隧道進(jìn)出口土層淺埋地段陸續(xù)開展工作，具體樁號(hào)如下：進(jìn)口端：zk11

7、5+932～zk115+957,k115+902～k115+933；出口端：zk116+872～zk116+900，k116+810～k116+846。對(duì)策實(shí)施1：加強(qiáng)拱腳支墊處理虎形山隧道四個(gè)洞口開挖后路面標(biāo)高以下約2米均為紅色粘土，呈膠泥狀，工字鋼拱腳無法落于堅(jiān)硬處，針對(duì)此種情況項(xiàng)目部起初用水泥墊塊及雙排工字鋼在拱架處做支墊，但由于壓力太大，無法滿足沉降要求，后改用鋼管，其方法是在拱腳處豎向打入一定長度的鋼管（采用核心土開挖，鋼管長度基本達(dá)到5米），管端焊接鋼板做鋼架支墊，分布開挖施工到此處時(shí)割除去掉，盡可能做到剛性支

8、撐減少下沉。圖1小導(dǎo)管支墊對(duì)策實(shí)施二：改變開挖方法及支護(hù)方式采用crd工法，將整個(gè)隧道斷面分為六部分開挖，根據(jù)地形條件，先施作山體覆蓋層較薄一層，并進(jìn)行永久及臨時(shí)支護(hù)，設(shè)臨時(shí)仰拱，根據(jù)分塊左右交錯(cuò)推進(jìn)，施工中需立即用砼素噴封閉掌子面，同時(shí)加強(qiáng)開挖后各道支護(hù)工序的銜接，做到穩(wěn)中求快，該工法工序，各道施工工